复杂异形钢结构精确定位与安装技术.pdf
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1、28 施工技术(中英文)CONSTRUCTION TECHNOLOGY2023 年 10 月下第 52 卷 第 20 期DOI:10.7672/sgjs2023200028复杂异形钢结构精确定位与安装技术陈 涛1,刘 平1,任烨军1,刘复磊1,杨成龙2(1.中国建筑第五工程局有限公司,湖南 长沙 410004;2.广东中擎建设有限公司,广东 广州 510000)摘要 基于复杂异形钢结构精确定位与安装技术难等问题,以虎门 TOD 项目钢结构工程为背景,采用现场实测方法分别探讨三维空间坐标定位难点、复杂钢结构精确定位和超长空间弯扭结构预拼装定位及两者安装技术。探究表明,采用复杂钢结构精确定位及安装
2、技术可有效提高定位精度且保证施工效率和质量;对外部管桁架壳体腹杆相贯面旋转就位技术进行创新,可实现多杆同步吊装;采用多点支撑胎架方式支撑受力部位,实测标高数据和标准值吻合良好。关键词 钢结构;桁架;支撑胎架;定位;安装;施工技术中图分类号 TU758.11文献标识码 A文章编号 2097-0897(2023)20-0028-04Precise Positioning and Installation Technology of ComplexSpecial-shaped Steel StructureCHEN Tao1,LIU Ping1,REN Yejun1,LIU Fulei1,YANG
3、Chenglong2(1.China Construction Fifth Engineering Bureau Co.,Ltd.,Changsha,Hunan 410004,China;2.Guangdong Zhongqing Construction Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510000,China)Abstract:Based on the difficulties of precise positioning and installation technology of complex special-shaped steel structure,t
4、aking the steel structure engineering of Humen TOD project as the background,the positioning difficulties of three-dimensional space coordinates,precise positioning of complex steelstructure,pre-assembly positioning of super long space bending and torsion structure and their installationtechnology a
5、re discussed by using the field measurement method.The research shows that the precisepositioning and installation technology of complex steel structure can effectively improve the positioningaccuracy and ensure the construction efficiency and quality.The technology of rotating the intersectingsurfa
6、ce of the web member of the external pipe truss shell is innovated,which can realize the synchronoushoisting of multiple members.The multi-point supporting bed-jig is used to support the stressed part,andthe measured elevation data is in good agreement with the standard value.Keywords:steel structur
7、es;trusses;supporting bed-jig;positioning;installation;construction中国建筑第五工程局有限公司课题(GD2021-DG06)作者简介 陈 涛,助理工程师,E-mail:1107857803 收稿日期 2023-06-201 工程概况 东莞市虎门 TOD 钢结构工程位于东莞市虎门高铁站旁,无地下室,高铁站东西横穿本项目,基地东接白沙南路。首层采用混凝土板梁;2 层楼面采用钢梁上铺设压型板+钢筋+混凝土楼板;整体罩棚主桁架为类似飘带的双扭结构;3 层穹顶和外环构架均采用钢结构,并设置 3 个不规则旋转楼梯。如图 1 所示,东西长 4
8、0.674m,南北长 46.541m,占地面积约 1 500m2,施工高度 15.197m,体量约 850t。本工程在施工过程中以空间大跨、法向穹顶、远距离悬挑和弯扭双曲面钢结构体系为主,是一种筒体多支撑的钢结构组合形式,预计用钢量为 1 000 余 t,钢材质设计为 Q355B。2 三维空间坐标定位难点分析2.1 钢梁、钢柱精准定位 钢柱是呈不同心圆的 2 个圆形布置的埋深基础柱,均为圆管柱,共 4 种规格,埋深标高不统一且对标高与定位控制精度要求较高。钢柱分布形式间接导致钢梁交错呈扇形不规则网状相连,安装角度复杂,其中梁与梁、柱与柱、梁与柱间的对接需利用模型和轴线绘制坐标网,根据三维坐标值
9、进行精准2023 No.20陈 涛等:复杂异形钢结构精确定位与安装技术29 图 1 钢结构三维模型(单位:m)Fig.1 3D model of steel structure(unit:m)定位。钢梁、钢柱安装时,若为箱形结构,则断面要最大限度地保证管口对口精度,这在操作过程中具有很大难度。本工程设置有单根跨度约 12m 的远距离悬挑梁,悬挑梁预起拱的设计提高了施工定位难度,需要设置大量支撑胎架,并需做好定期沉降监测。同时,又涉及高空作业,定位工作更加难以掌控。2.2 不规则双曲外部壳体桁架三维空间坐标控制 钢结构外形整体是以双曲线形式呈现且为双曲线管桁网架,杆件主要为直缝高频焊接管和无缝管
10、热弯成型,并采用地面胎架预拼装后大块体吊装方式进行安装。在施工过程中,因桁架杆件跨度较大,整体结构曲率也不断变化,最终以不规则曲面形式呈现,因此外部结构桁架和节点精准定位与安装难度较大,其杆件加工与安装精度必须保证在5mm 以内才能满足要求。经过研究,决定采取工厂试拼装解体后运输至现场预拼装,再按方案划分的单元体吊装空中合龙,并采用多点测量,全站仪进行全过程测量监测,以保证过程管控的精准度。2.3 法向球面穹顶测量与定位 顶部球面穹顶由 400mm100mm 矩形管制作而成,存在拼接错位现象,定位放线也是一大难点。拼装坐标定位是通过建立球面坐标系,确定 3 个数值,即 2 个角度(x-y 轴为
11、角度定位,z 轴为高度定位),1 个距离。2.4 旋转楼梯制作放线与定位 外侧和中庭分别设置 2 个宽 1m 和 1 个宽 4m旋转楼梯,楼梯梁全部为弯弧箱形梁。首先需要根据楼梯梁旋转弧度绘制出每根梁弧线坐标点,每根楼梯梁长度为 35m 左右,因为要体现弧形旋转线条,每隔 100mm 左右需设置 4 个坐标点,共需要设置 500 余处定位点,制作时需要用全站仪准确投至钢梁制作夹具上,然后将依据图纸开好料的钢板固定在夹具上,跟随夹具形状焊接成带弯弧箱形梁。并确保整个制作精度控制在 3mm 以内,便于现场安装不出差错。楼梯梁制作工艺如图 2 所示。图 2 楼梯梁制作工艺Fig.2 Manufact
12、uring process of stair beam3 复杂钢结构精确定位与安装技术分析3.1 三维空间坐标测量定位技术 梁、柱施工过程中,因立柱分布独特、钢梁连接多而复杂,外部壳体桁架呈双曲面飘带围绕及球面穹顶弧形射线分布等特点。若在常规施工过程中,通过平面直角坐标系进行测量即可实现,但在本工程施工中如果依然采用常规测量方法,将无法保证测量精度,施工质量也如此。为确保工程顺利施工,技术人员采用实时三维空间测量定位技术,在计算机技术帮助下进行辅助测量。技术人员需结合设计方案中已有定位坐标建立模拟坐标系,然后在模拟坐标系中导入建筑模型参数,通过计算机计算核验,精准计算出每个关键节点坐标位置,最
13、后设定其编号并进行存储(在定位时需用全站仪)。实时三维测量定位技术在应用过程中具有以下优势。1)此项技术可应用于各种复杂部件测量且操作便捷,只需在虚拟坐标系中输入相应建筑模型参数即可,可进一步简化复杂测量过程。同时,在测量时需利用全站仪保证测量精度,使测量效率大大提升。2)实时三维测量定位技术在应用过程中适应性更强,且所需配套设备成本较低,故在一定程度上降低了建筑企业产生额外施工成本的风险。3)具有更高的自动化与智能化程度。因全站仪在测量过程中能实现对数据的自动计算并存储测量结果,可进一步降低测量人员工作压力。实时三维测量定位技术应用过程如下。30 施工技术(中英文)第 52 卷1)建立控制网
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