加蓬体育场钢结构施工技术.pdf

第3 3 卷第 1 1 期 V0 1 ． 3 3 No ． 1 l 建筑施工 B I J I L D I N G C O N S T R U C T I O N 加蓬体 育场钢 结构 施工技术 Co ns t r uc t i o n Te c hno l o g y f o r St e e l S t r u c t ur e o f Ga bo n S t a di u m 口 周燕峰 许新业 章 鹛z 1 、 常州第一建筑集团有限公司 2 1 3 0 0 2 ； 2 、 常州钢构建设工程有限公司 2 1 3 1 3 6 【 摘 要】 详细介绍了加蓬体育场管桁架钢结构工程的施工技术，并针对该工程的施工难点，制定出相对应的安装工艺，顺 利地解决了 施工中大跨度管桁架现场安装、安装精度控制等难题。该技术取得了良好的社会效益和经济效益 ，可供类似工程借 鉴。 【 关键词】体育场 钢结构罩棚 管桁架 液压提升 【 中圈分类号] T U 7 5 8 ． 1 1 ， 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 1 1 1 - 0 9 8 6 0 4 1 工程概况 加蓬体育场建于非洲加蓬共和国首都利伯维尔市， 设计 规模为 4 0 0 0 0人座 ， 为 2 0 1 2年“ 非洲杯” 的一座主赛场， 是 迄今为止我国援助加蓬最大的成套项目。 体育场设有东、 南、 西、 北 4 个看台， 西看台为主席台。4 个看台均采用现浇钢筋混凝土框架结构 ， 其中东、 西主看台 设钢结构罩棚， 南、 北为露天看台。 整个看台罩棚结构呈东低 西高、 错落有致的结构造型。 钢结构罩棚由拱形钢架、 环形桁 架、 V 形柱和螺栓球网架组成， 钢拱拱脚及 V 形柱柱脚落地 ， 与基础相连 ， 与看台完全脱离 图 1 。 东看台钢拱跨度 2 7 2 m ，矢高 4 7 ． 5 m ，罩棚覆盖面积 1 0 0 0 0 m 2 西看台钢拱跨度 3 1 6 m ， 矢高 6 3 ． 2 m ， 罩棚覆盖面 积 1 2 0 0 0 m 。钢拱为三角形格构式截面， 截面宽 6 m ， 东看 台钢拱高度由拱脚的 3 m渐变到拱项的 8 m ， 西看台钢拱高 度由拱脚的 3 m渐变到拱顶的 9 m 。 环梁也为三角形格构式 截面， 东看台宽度 4 ． 5 m 水平投影 ， 高度由2 m 渐变到 3 m 垂直投影 ； 西看台宽度 5 m 水平投影 ， 高度由 3 m渐变 到 4 Il l 垂直投影 。在钢拱与环梁之间为螺栓球网架 ， 东西 看台罩棚螺栓球网架前端均由 3 6个吊点通过网架上弦节点 吊在钢拱下层杆件上， 后端与环梁内环桁架焊接。环梁内环 桁架下弦杆件支撑在下部的 2 4根 V 形柱上。整个东西看台 罩棚钢结构总量约 4 3 0 0 t 。 2 工程难点 由于东、 西看台罩棚安装工艺相似 ， 本文仅以东看台为 例说明。 【 作者简介】 周燕峰 1 9 7 8 一 ， 男， 本科， 工程师。联系地址 江 苏省常州市钟楼区银花路 4 号 2 1 3 0 0 2 。 【 收稿日期】 2 0 1 1 - 1 o - 2 4 图1 加莲体育场效果 本体育场钢结构体量大、 工期紧， 管桁架施工 占到整个 工程量的一半以上， 构件数量众多， 连接节点复杂， 施工过程 繁琐， 国外施工条件差， 且必须与土建、 安装同步交错施工。 工程存在以下难点 1 钢管的弯制加工和管相贯线切割精度控制； 2 大跨度管桁架的现场安装； 3 大跨度管桁架安装精度控制。 3施工关键技术 由于主拱、 边环梁跨度大、 安装高度高 ， 如果采用高空 散拼 ， 将耗费大量的临时支撑、 脚手架， 高空焊接工作量巨 大， 且需要大吨位吊机配合施工。 综合考虑本工程施工质量、 成本、 安全、 工期等因素， 经过分析比较 ， 主拱桁架采用地面 拼装、 分段提升、 累积安装法i 边环梁采用地面原位拼装、 整 体提升安装法。优点在于大大减少了施工设施料， 大大降低 起重机性能要求， 减少了机械设备用量 ， 有利于看台土建的 同步施工。 3 ． 1 主拱桁架的安装 3 ． 1 ． 1 地面拼装 在深化设计时综合考虑运输条件、圆管弯弧加工能力 等限制因素， 主拱每根弦杆被分成 3 5 段 ， 腹杆不分段。我们 先在地面胎架上对主拱进行散件预拼装， 并根据场地条件及 拼装后的构件长度、 质量 ， 使拼装后的构件尽量靠近钢拱的 1 1 ， 2 0 1 1 周燕峰、 许新业、 章 鹏 加蓬体育场钢结构施工技术 第 1 1 期 安装位置， 然后在钢拱投影位置下面向体育场中心位置偏移 2 0 m处搭设长 5 5 Il l ， 中心宽 6 m的预拼装胎架 图 2 。 I l l l 图 2 主拱拼装胎 架示意 待预拼装胎架完成后 ，首先应进行下弦吊装单元的拼 装， 1 个节间为 1 组吊装单元，其中包含 4根下弦杆、 2根直 腹杆、 1 根斜腹杆 图 3 。 ＼ 直腹} 图 3 下弦 吊装单元 ‘ 由于地面胎架上始终有两组吊装单元同时拼装，所以 要待拼装焊接完成后先吊走其中一组， 留下的一组与新的吊 装单元对口完成后再吊走更换新的一组， 以保证各吊装单元 在后续组装时能顺利对接。 当下弦全部拼装完毕后再进行上 弦拼装， 上弦一个节点为一组吊装单元， 包括上弦杆及 4 根 斜腹杆。本工程采用正装法拼装， 由于主拱所有下弦曲率半 径都相同， 所以在拼装时， 应在地面胎架上留下最后两组下 弦吊装单元作为上弦拼装时的腹杆支撑参照。 3 ． 1 ． 2 原位组装 先把地面拼装好的吊装单元吊至主拱正投影位置下的 临时支撑柱上。支撑柱采用格构式 ， 每个下弦分段点处设置 1 根，截面规格为 1 ． 2 mx 1 ． 2 m ，主肢截面为 西1 5 9 m mx 6 m m， 缀条为 L I O 0 m m x 6 m m ， 标准节长度 4 m， 柱顶部放置 H 3 0 0 n l mx3 0 0 T n m的横梁， 主拱下弦与横梁之间用短立柱调 节 图 4 。 图4主拱临时支撑示意 然后在组装时， 1 2 5 t 履带吊布置在地面胎架和看台之 间， 组装顺序为 下弦吊装单元一上弦吊装单元 ， 由中间向两 端组装 图 5 。 图5 主拱组装施工 3 ． 1 ． 3 整体提升 整个主拱桁架组装时共分 5大段，先在底部临时支撑 柱上组装中间段和两个边跨段 ， 并安装提升塔架。主拱提升 采用两副门式塔架， 间距为 5个下弦节问水平距。主拱提升 设 4个提升吊点 ， 配置 4台 T J J - 2 0 0 0型液压提升器 ， 其中 每副门式塔架项部横梁上在主拱东西两侧各配 1 台提升器， 另配置 1 台 T J D - 3 0 型液压泵源系统。 每台提升器配置 1 2根 西1 5 ． 2 4 m m 的钢绞线， 额定提升量为 9 1 t 。 钢绞线作为柔性 承重锁具 ， 采用高强度底松弛预应力钢绞线。然后在第一次 提升中间段时， 理论提升高度约为 1 5 ． 7 7 5 n l ， 提升到位后组 装中间两边段并与其空中对接成第二提升段。 进行第二次提 升时， 理论提升高度约为 1 4 ． 5 5 7 n l 。最后通过两端补缺段实 现主拱的合龙 图 6 。 a b d 图 6主拱提升安装 示意 提升注意事项如下 1 提升前召开专门会议， 确定提升施工人员数量和明 确各自负责的工作范围， 尤其要确保提升过程的正常供 电， 并制定意外事件的应对预案。 2 提升前需检查主拱的外形尺寸和施工质量是否达 到进行下一道工序的要求， 去除主拱上与提升无关的荷载以 1 1 ， 2 0 1 1 耿新路、 邱 迪 大范围建筑群施工测量网的建立与优化 第 1 1 期 图 2 三级控制 网示意 方向就变为平行和垂直的关系， 这样可使现场操作人员利用 基本计算得出坐标数据， 从而减少了误差的可能性。 3 ． 3 二级测量网建立和计算方法 E F轴轴线控制区作为重新建立对象，以原有建筑坐标 点 1 x 3 1 5 6 5 ． 1 3 4 。 y 4 8 4 0 1 ． 6 5 1 设为坐标轴原点 0 ， 坐标点 P x 3 1 6 5 1 ． 2 1 8 ， y 4 8 4 4 9 ． 7 6 3 为 E轴方向端点 ， 将 E轴旋 转 9 O o形成 F 轴方向， 形成新的施工坐标系统。 如将原大地 坐标系统转换为施工坐标系，则便于现场施工。现以 M 点 x 3 1 6 4 2 ． 2 7 1 ， y 4 8 4 3 7 ． 3 5 2 为例来计算 图 3 。 已 知原 点 0 x 3 1 5 6 5 ． 1 3 4 ， y 4 8 4 0 1 ． 6 5 1 、 M点 3 1 6 4 2 ． 2 7 1 ， x 4 8 4 3 7 ． 3 5 2 坐标 ， 坐标偏角 通过计算得出 为 2 9 。1 2 ， 现根据以下公式计算 F M x m - c o s a 一 s i n 8 4 ． 7 5 2 1 F M x - x o s i n a 一 y c o s a 一 6 ． 4 6 9 2 O F - } ／ f ‘ 。 一几-、 7 图3 坐标换算轴线示意 ， M 点坐标随即转化为 E O F 施工坐标 - 6 ． 4 6 9 ， 8 4 ． 7 5 2 ， 用 同样方法将其它需要测放的点位转化后， 各栋单体之间的坐 标换算关系就变得相对简便， 也使得现场操作时仅用钢尺就 能确定坐标点粗略定位。 3 ． 4 电脑 C A D辅助测量技术 我们利用 C A D中 x ， Y方向坐标建立与本工程大地坐标 相同的平面坐标系后， 依靠各个轴线控制区内的偏角角度通 过 C A D 技术将单体建筑轴线改变方向，同步为施工坐标系 统， 不仅大大减少了计算数量 ， 而且对计算完成的坐标可以 进行复核 ， 校对后坐标转换准确率达到 1 0 0 ％ 。 4 实施结果 通过一级、 二级、 三级控制网的建立以及二级控制网的 建立和优化不仅减少了施工难度，而且提高了测放的精确 度， 本工程并顺利地完成了施工任务。 上接第9 8 8页 3 ． 4 测量控制 本工程为三维空间管桁架结构，对安装精度要求非常 高， 必须建立一套长期稳定、 统一基准的测量控制体系。 根据本工程施工特点， 安装的控制点均为空间三维坐标 点。测量采用A U T O C A D 三维空间模型与科力达 0 T S 6 3 2 全站 仪相结合， 配合钢卷尺等。 先在地面看台测出投影点 ， 做好地 面标记； 然后在进行构件 吊装时， 通过吊垂线与地面投影对 正就位。 钢结构安装测量前，应在 c A 0三维模型中记录主拱、 边 环梁桁架弦杆拼接控制点的三维坐标值。现场安装测量时， 要先用全站仪在体育场中心原点测放出主拱各控制点在看 台上的垂直投影， 并做好标记； 进行边环梁测量时， 需把场地 中心原点引至看台后 4 ． 9 9 0 Ill 标高的平台上 最后用钢卷尺 复核弦杆轴线上各投影点之间的水平距离。 构件 吊装就位时， 应从构件控制点处 吊线锤， 以保证与 看台上垂直投影点重合 图 9 。 4 结语 加蓬体育场为我国政府的援非工程， 且为 2 0 1 2 非洲杯 图 9 构件测量 示意 主会场， 政治意义巨大。我们通过制定经济、 可靠、 合理的施 工方案， 采用液压同步提升技术， 加强现场的施工管理， 使其 钢结构施工达到了预期的目的， 取得了良好的经济效益和社 会效益 ， 并为今后的类似工程积累了宝贵的经验。 参考 文献 【 1 1 顾纪清． 实用钢结构施工技术手册[M】 ． 上海科学技术出版社． 【 2 】 夏克俭． 泉州市海峡体育中心体育场钢结构安装技术U 】 ． 钢结构 2 0 0 8 ， 2 3 7 5 5 5 8 ．