双向斜交菱形空间曲面大网格钢结构的制作与安装

　　

        1 工程概况
　　
　　光谷国际网球中心5 000座网球馆外围钢网格采用双向斜交的菱形空间曲面大网格钢结构，采用三角形钢管双向布置主肋，逆时针布置次肋。钢结构顶 高 度 最 高 达17. 000m,场 内 最 大 悬 挑 约 为6. 8m,外围钢网格顶口直径为82. 6m,分别在平台层和看台顶层环 梁处 与 主 体 结 构 铰 接。如 图1所示。
　　 　　
　　2 施工难点
　　
　　由于主构架采用双向斜交，且为焊接弧形三角形钢管，截面规格为Δ400 × 400 × 400 × 14,下料加工既要考虑每块板的水平下料尺寸，又要考虑单块板件的空间弧度，最后还要使得3块空间弧度的板材拼焊之后形成的单元杆件满足整个构架弧面安装精度要求。
　　
　　安装难度大是该项目又一特点，构架按单个杆件在工厂加工，共计约6 500个杆件，然后在现场进行单元拼装，采用“大型履带式起重机场外分片吊装、汽车式起重机单元拼装及散件补装”的安装方案进行安装。单元拼装只能在网球馆的室外2层平台，每个单元约重16t,在地面通过250t履带式起重机（ 经计算该起重机在最不利吊装工况下起重量大于1. 25倍的构件质量） 吊装就位，然后在空中进行单元对接拼焊。单元杆件拼装及单元空中组装过程中需要根据整个建筑造型的曲面弧度要求进行测量校核，以确保每个单元的弧度满足设计要求。环形网架只有在合拢后，才能达到整体稳定，而安装阶段属于可变体系，任何的构件变形或荷载变化都会导致最后无法准确合拢。安装过程中，随着结构体系自身荷载的不断增加，局部位置呈现渐变趋势，而现场的空中焊接加剧了这种渐变趋势，结构变形难以控制。因此，根据环形构架特点及现场施工情况，探索出一套满足设计要求的加工制作安装控制要点，以及施工过程中的测量校正方法，对项目的顺利实施意义重大。
　　
　　3 加工及安装控制要点[1-3]
　　
　　3. 1加工控制要点
　　
　　3. 1. 1钢材下料
　　
　　采用专业软件进行三角形钢管模型建模，然后将面板展开，并提取关键点位的数据作为后续成型校核的依据。面板为单向空间弧形，成型加工采取以卷板机为主，油压机（ 配置专用模具） 局部整形技术，并根据成型要求在腹板上划出控制线。
　　
　　根据整体建模取得的关键控制点数据，结合钢板上划出的控制线，通过矢量控制法检测弧形板的空间弧度及平面尺寸是否符合设计要求。如图2所示。
　　 　　
　　3. 1. 2构件组装拼焊
　　
　　钢板经上述下料、剪裁等预处理且长、宽尺寸及弧度检验合格后，将其中一块钢板按照控制线要求位置放置，固定在胎架上作为基板，确保焊接过程中不发生移动或较大变形，确保3块面板逐一通过胎架。随后分别按照划线定位，焊接后续2块钢板。如图3所示。