科技成果申报PPT

四铰拱桁架拼装细则步骤如下图所示:
装胎架的设置
上、下弦杆的装焊
腹杆的装焊
嵌补杆件的预拼装
大拱分段桁架制作加工
主桁架制作加工
（四）空间曲面管桁架吊装
1、吊装方案选择
对于本工程的钢结构我们在吊装前对方案进行了大量的比选， 各种吊装方法的特点和优缺点比较如下表所示：
序号 吊装方法 特点 优点 缺点
4、卸载过程 4.1、调整预先设置的临时垫块到需卸载的高度，先将中间 支点卸载20mm，缓慢下降到支撑于调整好的垫块上，调 整千斤顶轻微受力，检测该节点受力情况及挠度变形情况。
4.2、检测无异常情况后多两侧支点卸载20mm，观测。 4.3、在上两步卸载各项要素均达标后，依次循环内推至千 斤顶受力逐渐减弱到不受力，卸载完成。卸载时密切观测 各节点的受力变形情况，确保该段承载符合要求，直至卸 载完成。
第5步：安装主桁架HJ3-1、HJ3-2、 HJ2-1、HJ2-2
第6步：安装剩余主次桁架，整个结构体系安装完成
主桁架吊装
主桁架与大拱对接
（五）缆索安装
1、概况特点：
1)拉索安装工期紧、任务重。其中：XLS拉索安装进度直接 影响到后续膜结构安装工期。要求5天时间完成全部XLS拉 索(24根)安装及张拉。 2)根据本工程拉索锚固的特点，拉索张拉需要采用两台27t 千斤顶对称反压的张拉方式，两台27t千斤顶张拉时的同步 性是拉索张拉的关键。
2、缆索安装流程
（六）结构卸载
主体结构完成自检合格后，会同建设、监理、质检单位及有关 部门领导进行主体结构中间验收，验收合格后即准备卸载。
1、卸载重要性
管桁架卸载过程是使屋盖桁架缓慢协同空间受力的过程，结构 发生较大的应力重分布，并逐渐过渡到设计状态，因此确定合 理的卸载顺序和正确的卸载措施，是确保主体卸载成功的关键。 2、卸载方案的确定 卸载由中间向两边，中心对称进行原则，通过放置在临时支架 上的可调节点支承装置（千斤顶），经多次循环微量下降来实 现“荷载平衡转移”，采用分组、分阶段按比例下降法拆除临 时支撑点。
2、安装总体流程图:
第1步：安装两侧桅杆，同时安装临时支柱，采用在原位拼装方 法安装。
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第2步：安装桅杆外侧的大拱分段桁架，采用在原位拼装方法安装。
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3、卸载方法： （1）整体：把整个桁架在卸载过程中按一个整体考虑，结构在 卸载完成前处于千斤顶支撑受力状态；采用逐组卸载临时支 撑点，确保卸载时临时支撑点的受力状况满足要求。 （2）分组：在整体卸载考虑的前提下，确保卸载过程中各点受 力均衡性，逐组卸载临时支撑系统。 （3）分级：根据千斤顶设计下降高度，分若干个卸载步骤，每 次在规定时间内缓缓下降。
平煤神马建工集团土建处
河南银基O秀工程大跨度异形曲 面管桁架施工关键技术
平煤神马建工集团土建处
发布人：高泽天 司旭涛
目 录
一、工程概况 二、工程特点及难点 三、总体思路
四、主要研究内容
五、创新点 六、效益分析 七、成果应用
一、工程概况
河南银基文化产业园O秀工程位于开封市新区，项目总投 资5.3亿元，占地面积467.1亩。为国内首座集舞台秀、音乐水 秀、音乐烟花秀、激光秀为一体的大型室外演绎场馆。主要组 成有扇形看台、近圆形水池、大跨度异形曲面管桁架罩棚，看 台面积8818.73平方米，建筑总高度为47.5米，可容纳观众1万 人。 银基O秀钢结构罩棚呈花瓣状，主要有桅杆、大拱桁架、 14榀悬挑主桁架、13 榀纵向桁架梁和15榀环形桁架梁构成， 管桁架最大截面处矢高5.3米。钢结构总用钢量1200吨，罩棚 南北方向轴长261.12米.悬挑桁架最长悬挑52.6米,桅杆高度为 69米,结构独特，受力复杂，为河南省最复杂的钢结构工程之一。
三维整体模型图
相贯节点三维模型
1、相贯线的放样下料。 采用六维数控相贯线切割机进行杆件相贯线的切割，本设备 下料切割、剖口、精度控制均由计算机控制一次完成，精度 误差不大于2mm。
2、大直径钢管的煨弯。
主桁架上、下弦杆钢管弯曲采用冷弯立体全功能数控弯管机加 工，弯曲时应考虑自然复原性变形，必要时可采用人工矫正， 制作后的材料不应明显的凹痕、缺口以及几何尺寸、形状位置 不符合要求的现象。
实施步骤：
提供水池平面定位图→将弧线分成若干等份（夹角为 10°）→标注点坐标（zbbz命令）→全站仪定位坐 标点→弧线基准线18等分→连接等分点获得精确弧 线。
水池平面定位图
水池弧线等分图
全站仪坐标定位
18等点连接图
Βιβλιοθήκη Baidu
（二）弧线形看台异形模板支撑体系技术
1、品茗软件辅助支撑体系验算 看台支撑体系最高处达到15.1m,最低处1.2m，整体呈弧形。通 过软件验算支撑体系稳定性和刚度，以最经济合理的支模方案 完成了架体搭设工作。达到了支撑体系安全与经济的最优组合。 2、梁底模定型制作
3、桁架拼装及预拼装胎架设置 1) 胎架设置
经过计算机模拟，确定了三维胎架的三维控制数据，制作 了活动式三维胎架,以便于调整。
2)桁架拼装流程
胎架标高、轴线复测→桁架下弦管安装→下弦水平腹杆安装 →桁架上弦管安装→斜腹杆安装→上弦水平腹杆安装→桁架 间空间桁架下弦管安装→下弦水平腹杆安装→上弦管安装→ 斜腹杆安装→上弦水平腹杆安装
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结论： 综合分析了该工程的具体情况，结合各种吊装方法的特 点和优缺点，并考虑本工程施工工期紧，各专业交叉作 业多，现场施工场地有限，尽最大可能的减少施工成本 等各项因素，我公司司确定了大拱桁架和桅杆分段拼装， 主次桁架整体拼装、整体吊装,空中对接合拢的施工方案， 采用履带吊移动式吊装的方法，从而有效的加快工程进 度，减少工程成本。
使用多层清水模板代替钢模板，利用计算机软件对弧线梁底进 行放样。加工成型快，表面光滑易脱模，形成弧线完美顺滑。
3、活动角模制作与应用 看台弧形混凝土梁底模曲率不同，模板与柱夹角有各种角度， 夹角精度不易控制。通过活动角模的应用，使角度精确控制提 高到0.05°，成型顺直美观。
活动角模原理图
①参照合页原理，我们与专业厂家共同研制了钢制 活动角膜。 ②活动角模由6mm厚钢面板、3个ø4芯轴等配件组 成。可调角度45-135°。可调角度45-135°。
针对本项目拉索的张拉，我公司专门设计了3套对称反压张 拉系统。
对称反压张拉系统构成
序号 机械 1 27t千斤顶 2 反力架 3 钢绞线 4 连接叉耳 数量 4台 2台 4根 4套 序号 5 6 7 8 机械 单孔工具锚 油管 手压泵车 数量 4套 8根 4台
50KN吊装带 4根
采用手压泵车作为供油设备，可有效的控制两台千斤顶 的供油速度，保证两台千斤顶分级、同步、对称张拉。
（二）社会效益
通过对大跨度异形管桁架加工制作、安装、卸载综合技术的 应用研究，制定先进、合理的施工技术方案，仅在45天内 圆满的完成了本工程钢结构制作、安装、焊接任务，比同类 工程节约工期1/3。施工质量达到了设计和验收规范要求。 为河南银基O秀的盛大开业奠定了强大的基础。经过河南银 基在2013年十月一日的盛大开幕以及作为开封市菊花展的 主展馆使用证明，该工程各项功能达到国际标准场馆要求。 该工程的施工实践，给以后大型复杂体育场馆异形混凝土结 构、大跨度钢结构施工积累了宝贵经验。
河南银基O秀工程总体效果
二、工程特点及难点
1.近圆形水池曲线测量放样内业计算量大，放线精准度不易控 制。 2.弧线形钢筋混凝土看台模板支撑体系受力计算复杂，曲线圆 滑度不易控制。 3.钢结构结构形式复杂，杆件8795件、种类2478种，相贯节点 类型35种，节点全部采用相贯线焊接，焊缝要求一级。 4.本工程用钢量达到1200吨，安装用时为同类工程的1/3。最 大跨度达到261.12米，高空作业达到63m,各工种交叉作业多， 安全风险较大。 5.卸载总吨位大，卸载计算过程模拟和分析工作量大，卸载过 程中存在的不确定性分析是控制难点。
四、主要研究内容
（一）近圆形水池异形建筑测量放线技术
本工程近圆形钢筋混凝土水池弧度较大，直径达 到160m。采用传统经纬仪加直尺放线难度大，测设 精度较低。本技术采用AutoCAD坐标法结合计算机 辅助计算测量定位技术。测量点误差缩小到0.76mm, 超出了基础放样允许偏差要求，放样完成弧线流畅美 观。
4.4、通过以上步骤卸载，结构已处于完全卸载状态，整体 钢管桁架利用两边着力点支撑和各钢柱支撑，结构平稳从 临时支撑系统完全转移到结构自身，结构安全卸载。
5、卸载效果
经过2013年9月25日-2013年9月27日的成功卸载，经 参建各方对卸载后监测数据分析，按设计值钢结构自 重荷载挠度为2/1000，经过多个观测点的十五天连续 观测，最大挠度值为215mm，远低于设计值400mm， 满足设计和施工规范要求 ,成功完成卸载。
施工完成后现场照片
六、效益分析
（一）经济效益 1、改用坐标法测量放样减少人工投入，使施工人员提前 进场施工节约工期，节约人工费102000元。减少技术人 工工资投入约6000元。 2、采用木模板支设异形曲面构件，节约人工费5250元； 使用异形角模节约材料费234300元； 3、大跨度索模-钢结构加工制作技术，节约人工费80000 元；节约材料费用238500元。 4、大跨度索模-钢结构安装技术的应用，节约人工费 480000元；节约机械费1650000元。 5、大跨度索模-钢结构卸载技术，节约卸荷拆除费 320000元。 节约费用总计311.0050万元。
③通过卡槽控制角膜开启角度，简单直观。
（三）空间曲面管桁架加工制作 加工制作方案
1)、对整体结构进行计算机三维建模，对结构进行合理划 分分段，选取临时支柱的位置及结构形式。
2)、计算机取样，生成数据。
3)、数据输入六维数控相贯线切割机及液压弯管机精确下 料。
4)、计算机三维模拟，得出胎架模型的三维数据，现场制 作胎架进行拼装。
3)两个格构柱所采用的XLS拉索具有索长长（66.150m）、 安装起吊高度高（63.000m）的特点。 根据以上特点通过计算机三模模拟动画制作了缆索的安装 模型，通过三维模型更清楚的制定安装方案。
脊索（JS）位置模型
稳定索（WDS）位置模型
桅杆缆索节点模型
桁架缆索节点模型
拱脚缆索节点模型
大拱缆索节点模型
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桅杆以及大拱安装完成后现场
主桁架、次桁架安装
第1步：安装主桁架HJ7-1、HJ7-2 、HJ6-1、HJ6-2
第2步：安装四榀主桁架之间的次桁架
主桁架安装现场
第3步：安装主桁架HJ5-1、HJ5-2、 HJ4-1、HJ4-2
第4步：安装其中的次桁架
三、总体思路
1.利用计算机软件代替手工计算，使用全站仪投点放样代 替经纬仪加直尺放样，提高计算速度和放样精度。 2.通过软件计算异型模板支撑体系强度和稳定性，选取最 优方案；利用AutoCAD进行梁底模板放样，确保弧形曲率准确、 圆滑。
3. 采用计算机三维建模生成杆件大样图和加工数据，提高 相贯线及胎架制作的精度。 4. 通过计算机三维模拟空间管桁架的分段吊装、空中对接、 合拢，规避吊装过程的不确定因素，确保吊装过程安全、质量 合格。 5.使用计算机软件模拟卸载过程，采用整体分级卸载施工技 术，同时在卸载过程中进行变形监测，减少平面外失稳风险。
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高空散拼成型 在所有构件设计标 高处一次拼装焊接 完成
分段吊装 整体吊装 高空滑移 地面拼装，高空吊 装就位 将结构在地面拼装 完成，一次吊装 将结构在地面拼装 完成，一次吊装
可用小吨位其中 需要现场搭设满 运输设备，安装 堂脚手架 灵活
高空作业量少， 需制定详细的分 拼装支架少。 段方式 在地面将所有高 支撑点要求多,设 空作业全部完成 备要求高 设备简单， 对场地要求严格, 辅助构件多
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吊装现场
桅杆下端吊装
桅杆上端吊装
第3步：安装桅杆内侧大拱分段桁架，采用在原位拼装方法安装。
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第4步：安装大拱剩余分段桁架，采用在原位拼装方法安装。
DG1-3
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