寧波奧體中心主體育場(chǎng)鋼屋蓋安裝焊接技術(shù)

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1、南京奧體中心主體育場(chǎng)鋼屋蓋安裝焊接技術(shù)寶冶建設(shè)工安分公司盧立香許立新陳財(cái)發(fā)[摘要]介紹了南京奧體中心主體育場(chǎng)鋼屋蓋的結(jié)構(gòu)形式及安裝的焊接特點(diǎn)與難點(diǎn)。重點(diǎn)敘述了該結(jié)構(gòu)的焊接工藝及焊接變形、焊接質(zhì)量的控制措施。[關(guān)鍵詞]空間管桁架；箱梁；焊接技術(shù)；變形控制1工程概況南京奧體中心是江蘇省政府“十五”計(jì)劃的重點(diǎn)工程，也是南京市規(guī)劃中的城市副中心的重要組成部分，是一個(gè)大型綜合類體育中心。主體育場(chǎng)作為2005年在江蘇省舉行的第10屆全國(guó)綜合性運(yùn)動(dòng)會(huì)的主場(chǎng)館和舉行國(guó)際單項(xiàng)最高級(jí)別運(yùn)動(dòng)會(huì)的硬件設(shè)施，作為南京市的標(biāo)志性建筑，其屋蓋結(jié)構(gòu)體系十分復(fù)雜，主要由2榀與水平面成45°傾斜的、拱身跨度為361.

2、582m的三角形變斷面鋼桁架拱和由104根鋼箱型梁形成的中空馬鞍形空間結(jié)構(gòu)組成，罩棚的徑向長(zhǎng)度為68.14m～27m，覆蓋面積4萬(wàn)多㎡。拱頂標(biāo)高達(dá)64.719m，鋼結(jié)構(gòu)總量約12153t。整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)體系在各種不同荷載組合情況下，分別由主拱和鋼箱梁外端的“V”型支撐將荷載傳至下部結(jié)構(gòu)，45°傾斜主拱線條簡(jiǎn)明，宛如飄帶。如圖1所示。圖1南京奧體中心主體育場(chǎng)效果圖主拱為管桁架空間結(jié)構(gòu)，拱腳跨度372.377m，拱身弧線長(zhǎng)度415m，拱頂標(biāo)高64.72m，單榀主拱重量為1606t。主拱斷面為斜等腰三角形，4根主弦管布置于等腰三角形的三個(gè)頂點(diǎn)和底邊的中點(diǎn)上，三角形斷面的底邊與地面的夾角為4

3、5°，腰與底邊夾角為33°，最大三角形斷面底邊上主弦管的中心距為15m，高4.085m。主弦管采用φ1000和φ500的鋼管，壁厚有12、16、20、34、44、54和60共七種，腹桿的直徑為φ299～φ450。主拱節(jié)點(diǎn)采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)、壓制球節(jié)點(diǎn)及相貫節(jié)點(diǎn)。兩榀主拱分別向東、西方向傾斜，通過(guò)M桿支撐在屋面箱型梁上。主拱整體模型與其節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如圖2所示。-8-圖2主拱整體模型與其節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖屋面系統(tǒng)由屋面箱梁、內(nèi)環(huán)梁、外環(huán)梁、中環(huán)梁、聯(lián)系梁、屋面支撐及檁條等組成。每根屋面梁采用不同的斷面組合，最多為6個(gè)斷面組合，斷面寬度均為500mm，高度有1100、1400、1600、1800、210

4、0mm幾種，腹板的厚度有t=10、12、14、16mm四種，翼緣板厚度有20、25、32、65、85mm五種。最長(zhǎng)的屋面梁的長(zhǎng)度為68m，重量達(dá)48t，其標(biāo)高為變化值。屋面梁一端支承在V形支撐上，另一端則通過(guò)屋面梁中間位置的連桿與主拱的主弦管相連。屋面梁之間設(shè)有鋼管聯(lián)系梁，兩個(gè)邊緣及中間位置設(shè)有環(huán)型聯(lián)系梁。安裝后的屋面梁和主拱互相依托，形成空間穩(wěn)定體系。圖3箱梁模型與其局部詳圖支承屋面箱型梁的V形支撐設(shè)置在兩榀屋面梁之間，每個(gè)V形支撐有四根支撐鋼管，分為前支撐柱和后支撐柱，由一根前支撐柱和一根后支撐柱支承一榀屋面梁。支撐鋼管分φ500*24、34兩種，四根鋼管下端通過(guò)銷軸連接在鑄鋼

5、支座上，形成一個(gè)倒錐形，上端則分別焊接在箱型梁的鑄鋼件板和鑄鋼件支管上。主拱、箱梁、V型支撐、壓制球等主結(jié)構(gòu)采用Q345C的熱軋無(wú)縫鋼管或熱軋板，鑄鋼件材質(zhì)為GS－20Mn5N（DIN17182）。其他次結(jié)構(gòu)（如聯(lián)系梁、屋面支撐等）采用Q235B熱軋無(wú)縫鋼管?，F(xiàn)場(chǎng)焊縫主要包括以下幾個(gè)部分：(1)-8-箱型梁的現(xiàn)場(chǎng)焊縫（包括箱型梁的拼接焊縫；箱型梁與拱腹桁架連接板的丁字角接焊縫）；(2)主拱桁架的現(xiàn)場(chǎng)焊縫（包括主弦桿與主弦桿、主弦桿與鑄鋼件、斜腹桿與鑄鋼件、M桿與主拱鑄鋼件的對(duì)接焊縫；主弦桿與預(yù)埋件的管板相貫焊縫；主弦桿與斜腹桿、斜腹桿與斜腹桿的相貫焊縫；主弦桿與壓制球、斜腹桿與壓制

6、球的相貫焊縫）；(3)屋面系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)焊縫（包括環(huán)梁的管與管、環(huán)梁與鑄鋼件、連系梁的管與管、屋面支撐桿件與鑄鋼件的對(duì)接焊縫；屋面支撐桿件與環(huán)梁、屋面支撐桿件與箱型梁腹板的相貫焊縫）；(4)V形支撐的現(xiàn)場(chǎng)焊縫（包括V形支撐與鑄鋼件的對(duì)接焊縫；V形支撐與箱型梁鑄鋼件板的相貫焊縫；V形支撐與箱型梁鑄鋼件板處的加強(qiáng)板角焊縫）；鋼結(jié)構(gòu)施工流程為：V形支座預(yù)埋件——屋面支撐胎架——V形支撐前支撐柱——屋面梁——環(huán)梁——連系梁——V形支撐后支撐柱——屋面支撐——檁條——M桿——主拱——支撐胎架卸載。2焊接特點(diǎn)與難點(diǎn)根據(jù)運(yùn)輸條件,屋面梁在廠內(nèi)分段制作，現(xiàn)場(chǎng)地面拼裝，再進(jìn)行吊裝；主拱分成21段制作，散

7、件出廠，現(xiàn)場(chǎng)分段組裝，待屋面系統(tǒng)吊裝完成后再分段吊裝，然后進(jìn)行高空焊接。鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接特點(diǎn)與難點(diǎn)如下：(1)焊接量大，焊接變形難以控制。主拱斷面與跨度大，受運(yùn)輸條件限制，只能散件出廠、現(xiàn)場(chǎng)拼裝，鋼管管徑大、管壁厚，焊接量大，焊接變形難以控制；(2)均為單面焊，焊接位置復(fù)雜，焊接難度大。主拱組裝、安裝焊縫均為全位置單面焊，部分空中安裝接口無(wú)法加襯墊，必須確保單面焊雙面成型；屋面箱梁截面高而窄，厚達(dá)85㎜下翼緣板只能單面仰焊。焊接難度大，且返修困難；(3)主拱鋼管厚，節(jié)點(diǎn)