1、1,深圳湾体育中心钢结构工程汇报资料,一、工程概况,1.1整体平面布置 1.2结构组成 1.3构件、节点形式 1.4材质要求及工程周期,2,一、工程概况,深圳湾体育中心位于深圳湾滨海休闲带中段，南山后海中心区东北角，深圳湾后海填海区内，占地约30.77 公顷。基地近似长方形，东西向最长约730m，南北向最长约420m。,3,整体效果图,1.1结构组成,深圳湾体育中心钢结构屋盖由单层网壳、双层网架（综合馆和游泳馆）及竖向支撑系统构成，平面长约500m，宽约240m。 单层网壳主要由弯扭箱形构件组成，弯扭构件占钢结构总量（未包括铸钢件）的约60。 双层网架结构主要由钢管、焊接球组成，占钢结构总量（
2、未包括铸钢件）的约9。 劲性框架结构由钢管构件、常规箱形构件、H型构件组成，占钢结构总量（未包括铸钢件）的约21。 附属等结构占约10。,4,1.1结构组成,5,双层网架,展望桥,下沉广场幕墙,支撑体系,单层网壳,大树广场,1.2构件、节点形式,单层网壳由弯扭箱型截面组成： 弯扭箱型截面规格：700*450*8*14700*450*60*60600*450*40*40，600*450*60*60500*350*10*12，400*300*10*10,6,弯扭构件,弯扭节点,单层网壳结构,1.2构件、节点形式,双层网架由钢管和焊接球组成 圆管截面108*4 402*24 焊接球规格： D300*
3、8 D1000*30,7,双层网架 （体育馆、游泳馆）,细部构造,1.2构件、节点形式,竖向支撑体系：由树形柱、V型柱、展望桥、下沉广场幕墙组成。 树形柱截面规格为600*20 1200*60 V型柱截面规格为402*16， 500*16,8,六肢管 铸钢节点,四肢管 铸钢节点,V型柱节点,支撑体系,1.2构件、节点形式,竖向支撑体系：由树形柱、V型柱、展望桥、下沉广场幕墙钢结构组成。 展望桥由351*10 800*35，H600*250*14*28 H700*450*14*28组成。 幕墙钢构本体由 300*300*12*12 700*450*60*60HN200*100*5.5*8组成H6
4、00*300*12*20,9,展望桥,下沉广场幕墙,典型节点,构件,1.3材质要求及工程周期,材质要求： 弯扭构件中，700*450*40*60， 600*450*60*60采用Q460D-Z15 支撑体系中：圆管550*40， 800*35， 900*50， 1200*60采用Q460D 板厚大于等于40mm，要求Z15性能。 其余采用Q345C和Q345B 铸钢件材质 工程周期：钢结构安装时间为2009.10.302010.04.30周期极短！深化设计时间为2009.07.2608.24材料采购时间为2009.08.1012.07,10,二、本工程特点、难点,2.1深化设计难点分析及措施
5、2.2加工制作难点分析及措施 2.3施工安装难点分析及措施 2.4管理协调难点分析及措施,11,二、本工程难点分析,12,1.空间曲面钢结构弯扭构件高效、准确的深化设计 -深化设计重、难点,常规方法空间尺寸定位方式，深化难度大、效率低 整体结构设计、建模的准确性要求高 结构特点决定必须采用三维坐标形式，进行图纸设计深化 我司以计算机为载体、利用CAD平台开发了专用的计算机辅助深化设计软件，在鸟巢、阳光谷、西塔等项目成功应用。,2.1深化设计难点分析及措施,13,14,构件的装配三维坐标,零部件的成形三维坐标,三维坐标贯穿于 弯扭构件的深化、 制作、检测各过程,构件的施工图三维坐标,2.1深化设
6、计难点分析及措施,2.1深化设计难点分析及措施,15,成品构件,数模转换软件,16,依据装配三维坐标,依X、Y值在平台放样,依Z值立胎架,依次装配各零部件,三维坐标测量系统采集数据 与装配坐标比较，对构件尺寸验证,2.1深化设计难点分析及措施,1. 弯扭构件加工制作-加工制作重点和难点,弯扭构件总体分析： 箱体的翼板更多呈现的是弯曲，腹板呈现的多为扭曲 对成型有特殊工艺要求 主体焊缝、内隔板焊缝与牛腿焊缝基本为CJP全熔透焊缝 存在薄壁和小夹角构造特点 加工量大、进度要求高 对加工制作单位，类似技术和施工经验要求高,17,2.2加工制作难点分析及措施,工艺重、难点分析： 工艺路线的设定需要成熟
7、工艺 板间展开精密下料要求高，需喷粉下料才能保证弯扭需要 板件弯扭的成型工艺和成形精度要求高 空间三维（多牛腿）拼装定位的方法需采用相对坐标 焊接工艺要求高， 特别是对于薄壁箱型构件 构件装配与成品的空间三维测量与校核要求精准,18,2.2加工制作难点分析及措施,弯扭构件的制作流程,19,下料,开坡口,平台放样,放下翼板,立胎架,无模成形,2.2加工制作难点分析及措施,动画演示,20,装腹板,胎下焊接,三维坐标测量,组装牛腿,装上翼板,清理转涂装,弯扭构件的制作流程,2.2加工制作难点分析及措施,加工设备、人员和测量技术要求分析： 对翼腹板的弯曲和扭曲需特定设备才能满足制作精度和进度要求 对拼
8、装胎架设计必须有成熟经验 空间三维坐标测量必须具有相应的测量仪器与数据采集与分析软件,三维拼装胎架,无模成型扭曲成形数控设备,三坐标测量与分析系统,弯扭构件加工制作主要科技设备和测量系统软件,21,2.2加工制作难点分析及措施,无模成形工艺与设备,无模多点成形就是将多点成形技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术,22,2.2加工制作难点分析及措施,弯扭板件三维造型,无模成形调形后图,无模成形工艺与设备,CADCAM,23,2.2加工制作难点分析及措施,（国家体育场）无模 多点成形设备主要技术参数,压力机,无模成型系统,数控系统,输送装置,24,2.2加工制作难点分析及措施,板件弯扭成形后效果
9、图,工作状态图,采用无模成型系统极大地提高了扭曲板件的成型效率和精度， 比与常规的液压+火焰成型方式提高近十倍，无模成型系统产 能100130T/班。 无模成型系统已通过浙江省科技成果鉴定！,25,2.2加工制作难点分析及措施,三坐标测量技术,26,1. 三坐标测量系统的应用,该系统以空间三角交会法/极坐标法空间坐标测量系统采集空间点（被测工件等）的三维坐标数据，并对测量数据进行管理及点、线、面的几何计算与分析，还具有数据的输入、输出和用户应用软件等功能。,26,2.2加工制作难点分析及措施,空间弯扭构件的工厂组装及现场拼装的测量和定位技术,2.2加工制作难点分析及措施,2 测量方法,措 施,
10、复杂的空间构件,焊接变形图,结构复杂，无法用常规工具 测量定位及精度复检,通过三维坐标测量仪扫描测量、重构模型 计算扫描模型与理论模型绝对偏差 精度达到0.2mm,问 题,措 施,28,2.2加工制作难点分析及措施,3. 三坐标测量系统应用优点,1. 高效解决空间构件用常规的测量方法难以测量准确的问题。2.实现快速、实时数据比较,即时指导工件姿态调整工作。 3. 该系统极大地提高测量工作效率，4.较大提高测量数据的精度,达到亚毫米级计量标准。5.移动式测量，无需建立任何固定坐标系统6.降低测量人员的劳动强度。,弯扭构件制作测量,现场拼装测量,29,2.2加工制作难点分析及措施,1. 现场地面拼
11、装精度保证-安装重点和难点,质量保证措施： 编制合理拼装和焊接工艺方案 采用设计合理的刚性胎架 两片连拼，相当于预拼装 加强测量和复核 进行起吊计算，设置合理的吊点,需注意的问题： 地面拼装，焊接易引起体变形 多牛腿高空对接精度要求高 分片吊装易引起弹性变形,30,2.3施工安装难点分析及措施,2. 高空安装对接精度和焊接质量的保证 -安装重点,进行起吊计算，设置合理的吊点,后补装法分片对接,楔形铁块就位或矫正,31,2.3施工安装难点分析及措施,3.厚板、Q460高强钢焊接-加工、安装技术重点,32,2.3施工安装难点分析及措施,通过焊接仿真可对实际工作中出现的一些问题进行事先控制,指导实际
12、生产 焊接性试验 1、斜y试验 2、热影响区硬度试验 3、插销试验 4、再热裂纹敏感性试验 全面焊接工艺品评定,措 施,问 题,材料强度高，焊接性差 国内建筑领域采用相对较少 焊接冷裂纹敏感性强,Q460高强钢焊接,3.厚板、Q460高强钢焊接-加工、安装技术重点,国家体育场工程中通过的焊接工艺评定的钢种组合有 （1）Q345CQ345D （2）Q345DQ345DGJ （3）Q345DGJQ390DGJ （4）Q460E （5）Q345DGJQ460E （6）Q460EGS-20Mn5V,通过全部焊接工艺评定需5个月,Q460试验文档,33,2.3施工安装难点分析及措施,焊接应力消减,A、减
13、少焊接应力工艺措施 1、窄间隙工艺 2、顺序焊接 B、消减残余应力措施 1、采用多层多道焊接 2、采用远红外陶瓷加热 3、局部采锤击法消除应力 4、振动时效，现场局部超声波冲击,4.焊接应力消除、焊接仿真分析-加工、安装技术重点,仿真分析目的： 预测复杂节点焊接变形 预测焊接收缩余量 评估焊接工艺参数的影响 评估焊接残余应力仿真分析方法： Ansys有限元分析 热分析（温度场）结构分析（应力应变） 基本数据： 焊接工艺&顺序温度场分布 钢材强度fy &变形模量E温度关系,焊接仿真分析,34,2.3施工安装难点分析及措施,1.加工和安装阶段施工管理与工期进度保证-管理工作重、难点,成功的应用深化
14、设计软件-能够在30天内完成深化设计 成熟的弯扭构件制作技术-极大加快技术工作进程 强大的无模成型设备和测量软件-无法比拟的施工优势 熟炼的技术、管理和车间员工-宝贵的实施财富 巨大的产能优势和施工资源-确保工程安时完成 丰富的空间结构工程施工经验-质量、管理和进度的保障 集团的高度重视和对项目定位-成就事业、成就你我,35,2.4管理协调难点分析及措施,三、现场施工方案,3.1现场施工机械及场地布置 3.2施工总体思路 3.3现场拼装及弯扭构件对接精度保证 3.4临时支撑体系设计 3.5施工合拢方案 3.6整体卸载方案,36,3.1现场施工机械及场地布置,37,3.2施工总体思路,结构整体施
15、工按照“施工一区与施工二区同时开始”的原则进行，由下向上安装，先下部支撑系统，后上部屋盖结构。 V形柱及树形柱采用分段吊装；屋盖单层网壳采用分块吊装；游泳馆及体育馆双层网壳则采用原位拼装，分级累积提升的方法安装。 根据运输及吊装分段要求，钢柱等构件在工厂分段加工，网壳箱型构件在工厂分条块加工，网壳圆管杆件散件加工运输，构件运输至现场根据吊装方案要求钢柱进行组对，网壳构件则在地面分块拼装。,总体施工顺序,一区施工顺序,二区施工顺序,38,3.3现场拼装及弯扭构件对接精度保证,地面拼装 1、场地条件满足拼装要求 2、拼装胎架设计满足要求 3、测量定位 4、焊接收缩变形的控制,单元之间预留杆件对接,
16、网壳吊点设置,对接找正措施 对口错边钢板补强,高空对接 吊点设置 短杆补空 错边矫正、补强,39,3.4临时支撑体系设计,临时支撑架平面布置,标准支撑架 组件A 组件B 组件C 标准支撑架示意图,看台中间位置支撑设置及看台加固,40,3.5施工合拢方案,钢结构施工合拢缝设置位置（图中后施工带箭头所指位置）,合拢缝的位置 通过结构分析确定最合理的合拢缝设置位置 合拢温度 取深圳市年平均气温值24为合拢温度 合拢缝的焊接 杆件温度一致 同时施焊 通过临时连接板转移负载,41,3.6整体卸载方案,卸载原则 以结构计算分析为依据、以结构安全为宗旨、以变形谐调为核心、以实时监控为手段。 分区卸载 变形协
17、调 分级循环,42,四、与土建及相关单位配合,4.1需要总包单位提供的施工条件 4.2与幕墙、屋面施工单位的协调配合,43,4.1需要总包单位提供的施工条件,土建需预留施工通道及后施工结构区域 红色块为需预留后施工结构范围 蓝色块为预留体育场施工通道位置,44,大型吊机施工道路 绕体育场内外应设置环向施工通道,现场拼装场地 围绕钢结构屋盖周边布置 施工过程动态管理,作业面移交 分两阶段移交 2009.11一场两馆 2010.01大树广场,4.2与幕墙、屋面施工单位的协调配合,1深化设计配合 与设计人及幕墙专项承包人配合，提供设计合适的连接吊件，以便用于安装玻璃幕外墙；与机电配合，提供连接或开孔，以便管线通过。 2构件加工过程配合 与钢结构连接的钢件、预埋件以及空调、水电等设备的挂钩、悬挂件等预先进行表面的防锈处理，并在工厂完成焊接连接件的焊接 3不同专业误差及验收标准的匹配 幕墙等其它专业施工单位，由于其专业特点的需要，其对施工精度的要求相对较高，而钢结构专业则相反，其加工制作及现场安装精度要求相对较低。,45,五、钢结构工期计划,46,五、钢结构工期计划,47,48,汇报完毕! 谢谢!,专用深化设计软件界面,49,鸟巢深化（动画）,阳光谷深化软件（动画）,西塔深化软件,形图转化（放样动画）,返回,
