空间多曲线毂节点网壳结构施工技术_吴晓宇.pdf

浙江建筑第40卷第1期2023年2月1工程概况立润富达广场位于深圳市南山区大新路与艺园路的交会处，北邻大新路，南邻南山区地税局及玉泉路，西邻艺园路，东邻艺华花园（图1）。本工程地下3层，地上23层，总用地面积 31 300.95 m，总建筑面积211 824 m，限高100 m。钢结构工程主要为中庭天幕与入口天幕钢结构两部分（图2）。中庭天幕钢结构由双层三向网架及两个嵌入网架的单层钢结构网壳结构组成，平面投影接近矩形，西北角设置凹角，长约78.5 m，宽约 34.5 m，屋盖最高点约30 m，结构图见图3。入口天幕由单层网壳结构屋盖、倒挂水滴形网壳结构屋盖、立面幕墙和树杈柱组成，长约57 m，宽约40 m，屋面最高点约30 m，支座位置标高约22.65 m。具体构造形式见图4。中庭天幕网壳结构所用毂节点、入口天幕屋盖与倒挂水滴形结构所含毂节点连接形式见图5。2施工重、难点2.1中庭天幕施工中庭天幕所含毂节点处各构件之间存在一定的空间角度，在传统构件安装过程中，仅依靠连接构件的端部相贯口尺寸进行连接角度的把控，致使构件连接角度容易存在误差。若连接角度不当，则实际安装构件位置产生偏差，容易造成安装过程中的累积误差，致使实际安装成品位置与设计计算成品位置不同而影响结构受力性能。为实现网架结构与穹顶结构的合理结合，两结构之间采用双扭构件进行连接，因双扭构件受力方向多样，致使在实际过程中该工程的稳定性难以把握；穹顶结构与网架结构之间采用双扭构件进行连接，依靠两双扭构件间的支座进行力的传递，网架结构作为主要承重构件的同时，穹顶结构占钢结构整体比例较大，致使钢结构构件在施工过程中的稳定性难以把控。传统设计仅分析竣工后的整体结构而不考虑施工过程具体工况，若构件进行安装就位时出现最不利状态，则容易造成建筑质量事故。2.2入口天幕施工倒挂毂节点常采用手拉葫芦高空散装各构件，该安装方式受人为因素影响较大的同时，仅依靠连接构件的端部相贯口尺寸进行连接，容易致使构件连接角度存在误差；满堂脚手架所含立杆临时支撑毂节点，致使毂节点设计角度在施工安装过程中难以实现，若构件连接角度不当，实际安装构件位置产生偏差，容易造成安装过程中的累积误差，致使实际安装成品位置与设计计算成品位置不同而影响结构受力性能。空间多曲线毂节点网壳结构施工技术Construction Technology of Reticulated Shell Structure with Space Multi-curve Hub Joints吴晓宇，汤海江，蒋永扬，何文骏WU Xiaoyu,TANG Haijiang,JIANG Yongyang,HE Wenjun浙江中南绿建科技集团有限公司，浙江 杭州 311200摘要以深圳市立润富达广场钢结构屋盖施工项目为背景，详细介绍了能够保证空间多曲线网壳结构所含毂节点拼装精准度的拼装装置及拼装方法，阐述了空间多曲线网壳结构施工技术要点，可供类似工程参考。关键词空间多曲线网壳；倒挂水滴形；毂节点；施工技术中图分类号：TU758.15文献标志码：B文章编号：1008-3707（2023）01-0040-04AbstractThe paper takes steel structure roof construction in Lirun Fuda Plaza,Shenzhen as an example.In the paper,the device and assembling methodwhich can ensure the assembly accuracy of the hub nodes contained inthe space multi-curve reticulated shell structure are introduced in detail.The essential points of construction technology of space multi-curvereticulated shell structure are expounded,which can be used as a reference for similar projects.Keywordsspace multi-curve shell;inverted drop shape;hub joints;constructiontechnology40DOI:10.15874/33-1102/tu.2023.01.009Zhejiang Construction,Vol.40,No.1,Feb.2023该倒挂水滴形穹顶结构空间结构复杂，构件较多，所含倒挂结构稳定性差，西北角钢结构屋盖悬挑约16 m，C型墙采用连接件连接在已有建筑上，容易因安装不当造成面外倾覆现象，致使施工过程影响因素较多，实际过程中该工程的稳定性难以把握。传统设计仅分析竣工后的整体结构而不考虑施工过程具体工况，若构件进行安装就位时，出现传统设计分析中无法预料的构件受力最不利状态，容易造成质量事故及安全隐患。3项目总体施工思路针对立润富达广场中庭天幕各方面的具体情况，对多种施工技术方案进行对比，确定该项目钢屋盖的总体方案如下：针对中庭天幕，从9A-14轴线中间桁架区域开始安装向9A-8轴线、9A-6轴线方向两边扩散安装，首先安装主受力体系（中间核心桁架），再利用四周已经施工的主体结构和水滴封闭双扭构件安装附属结构体系 1。分区及施工顺序见图6。入口天幕屋面部分共分7个施工区块，施工时选择从施工区到施工区顺序安装，屋面安装完成后再进行毂节点倒挂结构的安装，C型幕墙与树杈柱在屋面安装前完成 2。施工分区及施工顺序示意图见图7。4中庭天幕毂节点精准拼装技术中庭天幕所含毂节点精准拼装技术成功解决了毂节点拼装难度大的问题，该技术所用装置及现场应用情况如下：4.1毂节点高空散装用精准拼装装置的组成毂节点高空散装用精准拼装装置由限位卡槽、毂节点限位装置、网壳杆件调节装置组成（图8）。4.2该装置的使用方法介绍4.2.1毂节点及网壳杆件的就位1）在满堂脚手架的顶部焊接H型钢，限位卡槽、毂节点限位装置根据构造形式焊接成整体；2）根据H型钢的尺寸调节限位卡槽上螺栓的拧紧长度，使得 H 型钢与限位卡槽145图1立润富达广场效果图图2中庭天幕与入口天幕钢结构效果图图3中庭天幕钢结构图4入口天幕钢结构图5毂节点连接形式图6施工分区及施工顺序示意41浙江建筑第40卷第1期2023年2月连接；3）根据毂节点的尺寸调节毂节点限位装置中限位块上部螺栓的左右拧入长度，调节完成后放置毂节点，从而实现对毂节点的固定限位；4）根据构造形式安装网壳杆件调节装置，安装完成后，根据网壳杆件的安装标高，因上部圆盘及下部杆件上均带有螺纹，确定上部圆盘在下部杆件的位置，调节完成后将装置整体放置在刻度底座的空隙处，在上部圆盘及上部底托的作用下，确定网壳杆件调节装置的顶部标高；5）放置网壳杆件调节装置，调节下部圆盘的高度，在下部圆盘与上部圆盘的作用下，对下部杆件在刻度底座的竖向位置进行加固；6）根据网壳杆件与毂节点的连接角度，在上部圆盘刻度线及刻度底座的辅助下进行网壳杆件调节装置的横向移动，移动至相应角度后，将网壳杆件放置在上部底托上，从而完成毂节点及网壳杆件的就位。4.2.2装置卸载1）毂节点及网壳杆件焊接完成后，将限位块上的螺栓及上部底托左右两侧螺栓拆卸；2）切割垫块的同时，将上部底托下部螺栓向下拧出对应长度；3）循环操作，直至毂节点与网壳杆件与装置自然脱落，卸载结束。4.3现场应用情况中庭天幕现场完工照片见图9。5入口天幕毂节点倒挂结构精准安装技术入口天幕所含毂节点倒挂结构精准安装技术成功解决了倒挂毂节点拼装难度大的问题，该技术所用装置及现场应用情况如下：5.1毂节点倒挂结构辅助装配装置的组成倒挂毂节点结构构件空间角度调节支架由节点角度调节架、弦杆角度调节支架、双向移动组组成。其中，节点角度调节架与弦杆角度调节架下部均焊接有双向移动组，用于与满堂脚手架的连接，见图10。5.2装置应用方法及结构安装方式1）根据支撑单元的高度及毂节点连接形式合理搭设满堂脚手架；2）从上向下分层安装毂节点各构件，根据毂节点的位置布设节点角度调节架，节点角度调节下部焊接有双向移动组，调节双向移动组下部的移动限位组的位置，实现移动限位组与满堂脚手架的连接；3）根据毂节点的高度确定支撑单元的个数及支撑单元之间螺杆的连接长度；4）调节节点角度调节架的高度后，调节顶部调节装置上部角度调节板的角度，角度调节至合理位置后，通过组支撑杆进行固定；5）组支撑杆固定完成后，将毂节点短柱临时放置，放置完成后，转动顶紧装置，调节顶紧组位置，使顶紧组顶紧毂节点短柱；6）毂节点短柱就位完成后，安装弦杆角度调节架，弦杆角度调节架所含支撑单元12个数根据弦杆设计高度放置，调节螺纹杆实现弦杆角度调节架的精准高度调节；7）弦杆角度调节架下部焊接有双向移动组，焊接完成后，调节双向移动组下部的移动限位组的位置，实现移动限位组与满堂脚手架的连接；8）根据弦杆高度调节顶部支撑装置所含调节杆位置，调节完成后，调节限位组上下螺母组、支撑杆的位置，从而实现对弦杆的精准就位，就位完成后将弦杆与毂节点进行连接固定；图7施工分区及施工顺序示意图8毂节点高空散装用精准拼装装置图9中庭天幕现场完工照片图10毂节点倒挂结构辅助装配装置42Zhejiang Construction,Vol.40,No.1,Feb.20239）弦杆安装完成后，移动弦杆角度调节架及下部双向移动组至下根弦杆位置，进行另外弦杆的安装。以此类推，完成该层毂节点所含构件的安装，并按照该步骤最终完成毂节点结构构件的安装。5.3现场应用情况入口天幕现场完工照片见图11。6施工过程仿真分析结合立润富达广场中庭天幕穹顶结构与网架结构组合屋盖的高空散装顺序，对施工过程中的结构所含构件进行仿真分析，判定构件在施工过程中是否满足相关规范要求 3。经过对施工过程中的结构所含构件进行仿真分析，发现图12、图13所示施工过程中结构所含构件位移最大，位移为向下18.748 mm，应力比为0.271，小于结构跨度的1/400，仍符合规范要求，满足施工要求。结合立润富达广场入口天幕钢结构工程的高空散装顺序，对施工过程中的结构所含构件进行仿真分析，判定构件在施工过程中是否满足相关规范要求。经过对施工过程中的结构所含构件进行仿真分析，发现图14、图15所示施工过程中结构所含构件位移最大，位移为向下78.759 mm，应力比为0.465，小于结构跨度的1/400，符合规范要求，满足施工要求。7结语综上所述，本文阐述的空间多曲线网壳结构所含毂节点拼装装置、拼装方法等相关技术应用于钢结构施工过程中，大大保证了构件拼装精度及安装过程中构件的稳定性 4，符合绿色建筑施工技术的要求。参考文献1张青山，张永坡，刘杰.大跨度钢桁架分段吊装施工方工艺的研究 J.天津建设科技，2021，31（1）：66-68.2江重阳，张举，王栋，等.甘肃科技馆球幕影院结构设计 J.建筑结构，2021，51（14）：1-6.3姜涛，宋一雄，宁楠.主动弯曲网壳结构综述J.空间结构，2021，27（6）：24-33.4王俊，赵基达，胡宗羽.我国建筑工业化发展现状与思考 J.土木工程学报，2016，49（5）：1-8.收稿日期：2022-02-28作者简介：吴晓宇（1996），女，助理工程师，从事建筑工程管理工作。E-mail：。图11入口天幕现场完工照片图12位移云图图13应力云图图14位移云图图15应力云图43