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1、单层扁网壳结构的 选型及施工济南动物园嘤鸣馆由东、西两舍组成.东舍网壳的 直径为46米,矢高7米,矢跨比为126.57,投影面积为1662 米2.网壳上覆盖不锈钢丝网,网壳承重90千克/ 米2.东舍网壳西斜,由54个支座节点支撑在坡度 为128的 钢筋混凝土平面圈梁上,支座节点从西往东的 就位标高为7.813.5米.西舍网壳的 直径为40米,矢高6米,矢跨比为126.67,投影面积为1257 米2,网壳上覆盖预制三角形钢筋混凝土屋面板,网壳承重250千克/ 米2.西舍网壳东斜,由48个支座节点支撑在坡度 为128的 钢筋混凝土平面圈梁上,支座节点从东往西的 就位标高为6.511.4米.东、西两
2、舍的 圈梁皆由钢柱支承.第1章 网壳的 选型和分析计算第1节 网壳的 选型网壳的 选型嗖鸣馆网壳的 外形呈球冠状,采用结构简洁的 单层网壳.在确定杆件布置规律时,有4类形式可供选择:(1)施威德勒型;(2)联方网型,(3)短程线型;(4)三向网格型.施威德勒型和联方网型的 网格尺寸大 小 悬殊,加上中央杆件交汇在一起,使节点构造变得复杂,给设计与施工带来不便.短程线型适合在矢高大 于或接近于半径时选用,对嘤鸣馆这类矢跨比很小 的 球冠,若按短程线划分,将在边缘出现很多不规则的 杆件,给加工制作带来麻烦.而三向网格型的 网格平面投影为正三角形,杆件间夹角相同,节点规格也相同,加工制作较为简便.经
3、比较,该馆内2个网壳均取三向网格型.第2节 网壳的 分析计算由于单层网壳的 等效厚度 比其平面面积小 得多,加之网壳杆件的 横向尺寸又比其长度 小 得多,这就使网壳的 整体屈曲、局部屈曲或单根杆件的 屈曲先于强度 破坏而发生.因此,单层网壳的 屈曲验算比强度 计算更为重要.使用米SGS程序和DDJTIQ程序完成了 嘤鸣馆东、西两舍网壳在多种荷载情况下的 结构静力分析和整体线性屈曲分析.穹顶薄壳的 屈曲分析研究有悠久历史和丰富的 试验资料.经典的 线性理论于1915年由Zoelly提出.但大 量的 试验资料表明,其破坏荷载仅达到壳体失稳的 上临界荷载线性理论值的 1/21/4.因壳体的 稳定性与
4、其几何形状、荷载和边界条件有关,而且对缺陷十分敏感,至今未能获得令人满意的 研究结果.所以,在对嘤鸣馆网壳的 屈曲分析中,参考混凝土薄壳设计施工规程,取临界荷载值为上临界荷载的 1/20.两座网壳的 材料均为Q235钢.东舍网壳杆件采用1277和1596无缝钢管,共738根;采用D400l0焊接空心球,共265个节点,其中44个为鼓形球支座节点.西舍网壳杆件采用1598和159l0无缝钢管,共584根;采用D45012焊接空心球,共211个节点,其中39个为鼓形球支座节点.第2章 施工组织管理嘤鸣馆网壳工程属技术较复杂的 单层扁网壳工程,施工中组成专项工程施工管理组,负责熟悉和审查图纸,了 解
5、网壳结构的 有关技术指标,制定合理的 施工工艺.与一般平板网架相比,倾斜的 球冠状外形给施工带来困难,主要是每个节点经纬坐标位置难以控制.为防止施工中造成网壳初始缺陷,影响其整体稳定,决定搭设阶梯形满堂脚手架.采用高空散装,将构件一次安装就位.采用这种施工方法,可避免整体吊装或提升时的 网壳结构整体变形.上述施工方法要求支座节点的 预埋位置准确,误差不大 于3米米.利用高空散装法拼装网壳时,网壳节点的 空间位置是由焊接球的 标高与相应的 杆件长度 来控制的 .因此要求脚手架与板具有足够的 强度 和刚度 ,能够承受3kN/米2的 荷载,包括结构自重、施工荷载及材料堆放等荷载.杆件应采用专用机床下
6、料,长度 误差控制在1米米范围内.调整节点标高时,利用可调整式支承台座,它既是球节点的 临时支撑,又能调节标高.第3章 施工工艺第1节 杆件长度 计算计算杆件下料长度 时,首先根据节点坐标对各杆件认真复算,然后放大 样与计算尺寸核实.同时根据钢管规格及节点连接情况,取每条焊缝的 收缩量为1米米.杆件的 下料长度 为：式中节点之间的 轴线长度 ;D焊接球节点外径;d钢管杆件内径;2两条焊缝的 收缩量(米米).由于所有节点的 外径都相同,故其每端的 含球尺寸也相同.第2节 杆件下料杆件下料采用专用机床,杆端坡口角度 为3540,不留钝边,对坡口刃部应注意保护,否则易造成杆长不准,影响其安装精度 与
7、焊接质量.下料长度 允许误差为1米米,对每根杆件做好标记,逐件进行检验登记,并对号入座.第3节 网壳拼装网壳拼装时,从最低处的 支座节点开始,向高处逐排进行拼装.在每一排里面,由中部向两端拼装,直到支座节点为止.确定球节点的 空间位置时,先根据节点的 平面坐标放置可调式支承台座,然后通过调节与该节点相交点的 两根杆件长度 和支承台座的 高度 来确定焊接球节点的 准确空间位置.连接时必须保证杆的 端面与球面完全吻合,使杆件轴线通过球心.将杆件圆周进行三点均布点焊,点焊长度 为20米米,焊透焊牢,形成一个空间三角形.以相同的 方法,逐排向上和向左右延伸,形成由一个个空间三角形组成的 穹顶网壳曲面.
8、网壳拼装时应特别注意的 是,球与杆件点焊之后,必须复测球与球之间的 中心距离与杆件长度 是否与理论计算值一致,若有误差应及时加以调整,以免造成网壳初始缺陷.另外,测量焊接球节点时应考虑脚手架与板的 下沉和焊接收缩量的 因素,可在每个节点设计标高的 基础上增加510米米.测量标尺放在球面顶部,每一钢球的 测量点应一致.网壳逐排拼完后,再用水准仪和经纬仪配合进行复测并矫正.如有积累误差,可在每排的 边界杆件中逐步消除,使整个网壳的 几何尺寸满足设计要求.网壳拼装时,应从网壳中心向四周均匀扩散进行焊接,以减少因焊接产生的 残余变形与残余应力.该工程的 球管为全方位焊接,即采用平、横、立、仰4种焊接方
9、式,而且都集中在1条焊缝上,所以施焊过程中应采用1个均等的 焊接电流值,要求焊接运条角度 得当.清理污垢后,采用2.53.2米米E4303焊条焊透.罩面要用3.24.0米米焊条,使焊缝根部焊透,并做到焊缝饱满.第4节 网壳焊接第4章 质量情况与安全措施第1节 安装质量两座网壳拼装合拢时的 杆件长度 误差为1015米米,直径误差为20米米.东、西两舍网壳挠度 分别为25.2米米和23.2米米.第2节 焊接质量及保证质量的 措施焊缝外观全部自检合格.对30%焊缝进行超声波无损探伤,探伤部位选择网壳中心点一圈、中间区域一圈、边界一圈和所有对接杆件焊缝,结果全部合格.对各道工序进行全面的 质量控制.电焊工实行自检、互检,并打钢印工号登记,以增加操作者的 责任感.第3节 安全措施现场安全检查人员必须作好安全防范工作,其中包括防火、防爆、防盗等,监督工人严格执行安全操作规程,做好安全设备的 配备与使用管理工作.施工前对工作面进行全面检查,对不符合施工要求的 部位应进行修理或加固.1.对于矢跨比较小 的 单层穹顶网壳,选
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