大跨度球形网架施工工法94文档格式.docx

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1、根据球形网架结构特点，将网架划分成若干个环带，采用了从外圈逐圈向内的高空组拼。

2、地面小单元预制采取坐标系旋转的方法，把原设计球节点坐标转换成新坐标系，这样降低了预制胎具的高度。

节约钢材，减少了高的空作业量。

3、充分利用了看台和穹顶外圈标高低的特点，减少了脚手架用量，减少了揽风绳长度。

4、通过试验测出焊缝收缩量，且编制了合理的焊接程序，有效地控制焊接变形和消除焊接应力，保证了网架安装的质量。

5、采用远红外测距仪、水平仪、经纬仪，利用地面永久标记的点控制球节点三维空间坐标，保证了网架的安装精度。

三、适用范围

1、适合大跨度球形网架结构；

2、适合大跨度中间高外沿低的曲面网架结构；

3、适合大跨度平面网架结构。

四、工艺原理

1、任何一个球冠如果把它水平投影，沿半径方向划分为几个球带，沿球冠圆周等分后每环带所得的单元体是相等的。

这样球形网架小单元地面预制胎具的种类就相应减少了，等于划分的环带数节约了材料。

图1小单元体坐标旋转

2、无论是小单元的地面组装还是高空的内外圈拼装，都以小单元为单元体。

因此只要提高小单元预制精度，确保其几何尺寸，就能保证拼装后的网架整体各球节点坐标。

3、局部小单元地面预制，操作方便，减少了高空作业任务，也减少误差积累。

由于采取坐标平衡、旋转（见上图），降低了预制胎具的高度。

通过数字计算，把原设计的坐标换算新坐标，有效地控制了小单元制作每个球节点的三维空间位置，保证了小单元精度，也为高空组拼提供了数据的保证。

如果以Y轴旋转又将小单元网架放倒，使1球和2球连线与X轴重合，此时新坐标系的值发生变化，XYZ为新坐标，则它们与原坐标的关系是：

X=xcosα+zsinα

Y=y

Z=zcosα=xsinα

4、关于三维空间控制原理，对于球面体，地面圆心控制点是关键，从外向内组装就控制，再把原设计的坐标换算成极坐标这就更位方便的控制球节点位置。

对球面径向每个球节要满足球面方程式

（1），对于纬向环状球节点要满足圆的方程式

（2）。

x2+y2+z2=R12

R——为球的半径

x2+y2=R22

R。

——为圆的半径

按公式

（1）可校核Z值

Z2=R12-X2-Y2

按公式（3）校核两杆件长度L：

5小单元的预制

网架小单元应在专用的胎具上制作，以保证杆件和节点的精度和互换性。

首先在夯实的地基上铺设道木，在道木上铺设16－20mm钢板组成钢平台（钢平台大小根据小单元尺寸而定，钢板平整度要求在1／1000以内）。

然后在钢平台上用换算后的X、Y、Z坐标确定每个球节点的空间位置，用钢管作为球节点的定位支座，该定位支座高度可进行微量调整。

支座钢管的直径根据球的大小而定，一般在φl08－φ159范围内，在选定的坐标系中用仪器精确校核各球节点的空间位置，校核杆件长度。

5.1钢管杆件长度的计算

根据设计图纸两球中心距，并考虑组对间隙和焊缝收缩量，计算钢管杆件加工长度，钢管杆件长度计算公式如下：

L--为两球设计中心距;

L1--件加工长度;

R1、R2--空心球外圈半径;

a--钢管杆件内半径;

b--每道焊口组对间隙;

c--每道焊口焊缝收缩量（其值通过试验确定）;

6.3钢管杆件的下料加工;

焊接球节点的钢管杆件宜采用车床下料并车制坡口，杆件长度允许偏差为±

1mm。

5.2小单元的焊接顺序

小单元拼装应选择合理的焊接工艺顺序，以减少焊接变形和焊接应力。

焊接顺序应从小单元中间向两端发展，以确保每道焊口都能自由收缩。

无论在任何情况下都不得同时施焊同一杆件上的两端焊口。

小单元焊接顺序，小单元组焊程序见下图：

图5.2焊接顺序

5.3小单元吊运

当小单元在专用胎具上完成第一遍焊接后，可从专用胎具上吊下平稳的放在钢平台上，这样可以充分利用胎具，进行流水作业，提高工效，然后吊运到高空组拼的预备场地，进行下道工序。

6、三维空间坐标的控制

大跨度球面网架结构，球节点空间定位必须使用精密仪器，因此需要把原坐标转换成极坐标，以圆点转角测距、高程定位的方法来确定球节点的空间位置。

使用经纬仪、远红外线测距仪、水准仪才能达到设计精度。

国内外大量资料表明，以圆点中心定位，从外圈向里安装具有更多的优点，它可以减少封闭误差。

小单元地面预制后，逐环带空间组拼。

每个环带上的小单元球节点都在脚手架上设球底座。

这个底座经测量后三维空间坐标完全和小单元各球节点相对应。

应校核尺寸和坐标并记录。

由于从外向里流水作业，使三仪定位法（见图6）得以实现。

脚手架上的球底座应该做成便于调整的形式调整好后应临时固定。

图6三角定位法

7、高空组拼

组拼顺序应选任一合适直径为基准对称进行。

在两对称的半圆内，从中间向两侧进行。

整个环带留两个自由伸缩缝，使组焊时产生的焊接应力得以消除。

保证连接杆件焊口的收缩得以实现。

各小单元构件在连接时可使用简单工具进行位置的调整。

当l、2两圈逐个小单元组焊起来后，再用杆件将l、2两圈连接组焊起来，当第3圈逐个小单元组焊起来后，再用杆件将其和第2圈连接组焊起来，直至完成。

8、本工法主要应用三维空间控制原理，小坐标单元旋转体系可以精确地控制球节点在网架中的坐标，从而保证杆件的顺利安装。

五、施工工艺

1、网架构件的工厂加工制作

1.1制作前准备工作

1.1.1钢材采购、检验、储备经过工程施工管理人员及公司有关部门参与的情况下进行内部图纸会审，并由翻样工作人员经过翻样后列出各类钢材的材料用量表，并做好材料规格、钢号的归纳，交工程部采购员进行材料采购。

材料进厂后，会同业主、质监、设计按设计图纸和国家规范对材料按下列方法进行检验。

1.1.2钢材质量证明书。

质量证明书应符合设计的要求，并按国家现行有关标准的规定进行抽样检验，不符合国家标准和设计文件的均不得采用。

1.1.3钢材表面锈蚀等应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定。

1.1.4连接材料（焊条、焊丝、焊剂）、高强度螺栓、普通螺栓以及涂料（底漆和面漆）等均应具有出厂质量证明书，并符合设计要求和国家现行有关标准的规定。

合格的钢材按品种、牌号、规格分类堆放，做好标识。

钢材的堆放应成形、成方、成垛，便于点数和取用；

最底层垫上道木，防止进水锈蚀。

、

焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）应按牌号和批号分别存放在干燥的储藏仓库。

焊条和焊剂在使用之前按出厂证明书上的规定进行烘焙和烘干；

焊丝应清除铁锈、油污以及其它污物。

材料凭领料单发放，发料时应核对材料的品种、规格、牌号是否与领料单一致，并要求质检人员在领料现场签证认可。

1.2会审图纸、节点构造细化

经图纸会审后，由技术部负责出好本工程的各节点详图，进行节点构造细化。

对其中一些需经设计签认的节点详图，交由设计院认定，然后由翻样工作人员进行。

材料翻样后，经技术部确认完成本工程的翻样工作。

1.3制定网架构件加工生产工艺及质量标准

根据《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）、《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91、《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78-91等等国家规范网架制作安装工艺规程编制本工程网架构件加工生产工艺及质量标准。

2、网架构件加工制作流程

2.1杆件

钢管下料在带锯机或专用切管机上进行，然后和锥头、封板焊接。

焊接前，在专用定位焊接胎具上，进行长度定尺，并控制两端面的距离、钢管同轴度及垂直度。

依夹具夹紧定位进行点焊，然后分道进行打底满焊。

杆件长度误差控制在1mm以内。

锥头或封板两端面对钢管轴线垂直误差控制在0.2ｍｍ以内，杆件电焊焊满后继续进行车间检验及半成品仓库检验。

杆件焊接质量控制，首先从工艺上保证焊缝有足够的长度与面积，焊缝能充分与母材熔合。

根据焊缝不同，缝分2–4次完成，每次焊后均由检验员检，质量合格则继续焊接，焊后打焊工工号钢印。

焊缝检验采用GTS-22型和GTS-12型超声波探伤仪进行无损探伤。

每种类型按3%（且不少于3组）抽样进行成品破坏试验，由市建筑工程质量监督站出具报告单。

杆件除锈方法采用喷砂除锈及机械除锈机除锈，除锈后立即进行有效防腐。

2.2螺栓球

螺栓球加工在车床上进行。

先加工一个基准孔，然后应用万能球类夹具进行加工。

程序为首先定位夹紧毛坯球，然后转动分度盘加工各弦杆孔，而后转动夹具加工各腹杆孔。

夹具的转动定位偏差为5'

，保证了各螺纹孔的夹角误差控制在5'

之内（按GJ7-91规定为允差30'

），加工后，用角度盘、角度卡尺和芯棒进行角度检测。

螺纹孔加工精度按照GBG7-81《普通螺纹公差与配合》中《6H》GG7-91K中规定为满足三级精度）。

螺纹孔端面，与球中心距离D，允差在D<

150mm时为+0.2mm，D>

150mm时，为+0.26mm，用高度尺，芯棒，游标尺进行检测。

2.3六角套筒

M30以上的六角套筒用空气锤模锻，M30以下为精密铸造。

六角套筒的精加工在车床上加工，两端面平行度偏差不大于0.5mm（JGJ7-91中无要求）。

2.4封板与锥头

采用Q235-A钢，毛坯由空气锤和磨擦压力机模锻而成。

封板和锥头的精加工在车床上进行加工，三爪卡盘夹住端面和止口,两端面平行度偏差不大于0.3mm，（JGJ7-91无要求）。

2.5紧定螺钉

采用优质高强钢丝，螺纹公差按GBQ7-81，《普通螺纹公差与配合》规定，在仪表车床上加工螺纹公差6G精度规定制造。

2.6高强螺栓

由专业厂家供应，出厂均附合格证书和测试报告，进厂后高强螺栓进行外形几何尺寸检验和硬度与裂纹的检验，外形几何尺寸按10%抽样检验。

硬度在HR-150A洛氏硬度仪上检验，按1%取样，且每批不