湖南国际会展中心工程为湖南省标志性建筑,位于湖南省长沙市金鹰影视文化城内,长沙世界之窗以西、湖南省广电中心以东、湖南国际影视会展中心以南。湖南国际会展中心占地面积为76000m2,总建筑面积95760m2.建筑物东西长242.8m、南北宽141m,地上二层、局部六层、架空层一层,建筑物檐口最低处30m、最高处39m.屋面拱架设计呈巨龙腾飞的形态。
本工程上部屋盖结构形式为巨型空间管桁架结构,水平支撑为焊接“Ι”字型蜂窝梁。下部为大跨度钢框架结构,主要构件为卷制钢管柱、焊接“Ι”字钢梁和轧制型钢桁架。
屋架为钢管拱架结构,共10榀,分五种(WJ1、WJ2、WJ3、WJ4、WJ5)规格,长度136.6m~159.25m,单榀拱架重88t~155t,失高3m~8.5m,拱架最大跨度为84.0m(WJ2),截面为倒三角形或菱形。
屋架主要工程量如下:
构件名称 |
轴线长度(m) |
单榀重量(t) |
拱架WJ1 |
117.25m |
88 |
拱架WJ2 |
122.5m |
126 |
拱架WJ3 |
129.5m |
155 |
拱架WJ4 |
133m |
146 |
拱架WJ5 |
133 |
142 |
檩架 |
21 |
5.7~12.5 |
本工程施工工期紧张,施工周期短,屋盖结构复杂。工程边设计、边施工,给施工带来困难,且施工场地狭窄,构件组装及吊装作业面小,每次只能组装一榀拱架。
二、屋盖拱架制作:
(一)杆件制作:
由于屋盖钢管拱架长度136.6m~159.25m,截面尺寸为3500×8500mm,不便于整体运输,故屋盖管拱架的杆件全部在工厂下料,煨弯、除锈,一次涂装,散件运输到施工现场,在现场进行拼装、组装,焊接和二次涂装。
1、拱架主杆件对接:主杆件的拼结位置不允许在同一截面上,要求每两根弦杆至少要错开300mm以上,且分段点不允许在不同管壁处,拼接焊缝采用CO2气体保护焊。
2、拱架排版工艺:根据深化设计的杆件长度进行计算机排版,排版时要考虑拱架的预起拱高度,预起拱高度为拱架自重引起的下挠度的反向变形量,起拱值如下:
部位 |
跨度(m) |
预起拱值(mm) |
屋架 |
84 |
120 |
屋架 |
63 |
80 |
屋架 |
49 |
60 |
屋架 |
25以下 |
0 |
屋架 |
悬臂L |
L/400~L/200 |
具体工艺顺序:实物排版→放样→号料→对接焊坡口加工→对接接头焊接→无损检测→煨弯→检查→构件标识。
3、腹杆制作:所有腹杆的切割均采用马鞍型切割机下料,杆件长度的焊接收缩量通过实验确定。
4、管管相贯时,接口切割:
切割机具:进口数控马鞍形切割机;
工作流程:计算机准备→置入被加工物→夹头对中→夹紧作业→原点复归→选择切割方式→加工准备→切割→检验→校正。
5、钢管煨弯:
主要设备:中频煨弯机;
工作流程:计算机准备→置入被加工物→夹紧作业→中频加热→煨弯→校正→冷却→取出加工物。
煨弯时,加热温度宜控制在900°C~1000°C之间,温度降至800°C之前,应结束加工并缓慢冷却。
(二)屋盖钢管拱架现场拼装
根据现场实际情况,拱架、檩架物件堆放及拼装场地只能选择在建筑物的南侧。主拱架及檩条的杆件运至现场后,即可进行拼装,主拱架拼装时分整体预拼,分段焊接,分段运输和吊装,整体就位校正后焊接。
由于拼装场地不平整,为砂卵石干铺地面,且地基承载力低,为防止拼装过程中地基变形,拼装前,在支点位置铺设路基箱,然后用18工字钢焊接拼装胎架。胎架做完后,根据弦杆整体外形测量放好 地样于胎架上,将分段杆件置于胎架上按制作编号拼装成整体。
拼装顺序:主弦杆→下部斜腹杆→中部斜腹杆→顶部水平腹杆。
主拱架拼装完之后,分段运输至使用部位进行吊装。