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农大采用精确计算解决奥运场馆钢结构安装难题

【保护视力色】 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色) 打印 进入论坛 评论 字号  2007-07-06 09-35

    中国农业大学体育馆由于在设计中基本采用了成熟技术,所以场馆施工的进展一直有条不紊,马上就要竣工交付使用。但这并不意味着整个过程一帆风顺。

  中国农业大学体育馆总工程师高建文坦言,中国农业大学体育馆的钢结构跨度较大,达到78米,由11榀桁架组成。

    桁架先在地面拼装,整体就位后再进行分段吊装、空中组对,然后进行高空焊接。在吊装过程中,钢结构桁架的挠度控制是施工过程中的主要技术难点。而应对这个难题,精确的计算发挥了重要作用。

  挠度,简单说就是下垂问题。举个例子,假如我们用手托起一张纸,会发现纸的两侧自然下垂,这种现象就是下挠。同样,由于钢桁架本身是一个偏于弹性的东西,当被吊到高空之后,也会有下挠现象发生,这种变形对施工控制精度提出了很高要求。

  对此,工程建设者们的做法是“预起拱”,也就是在吊装前给钢桁架施加一个反向的力,使其与下垂的力量相抵消。首先,他们通过严格计算,算出在吊装过程中,钢桁架将要下垂的合理数值。然后,在钢桁架加工焊接时,使原本是“直”的杆件向上翘起,翘起的这个数值同先前计算出的下垂数值一样。这样,在吊装过程中,利用钢桁架本身下垂的特性,使原本翘起的部分逐渐恢复到正常状态,从而达到使用要求。

  “预起拱”的方法解决了钢桁架吊装过程中的下垂问题,但这并不意味着万事大吉。除此之外,对于钢结构支撑点分布的计算是安装中的另一个重要工作。在安装钢结构时,整个场馆内全部搭满了脚手架为钢结构提供支撑。据介绍,中国农业大学体育馆的钢结构只有500多吨,但脚手架的重量就达到了1000吨。但是,既然起支撑作用的脚手架搭满整个场馆,为何还要专门计算支撑点的分布?高建文介绍说,脚手架呈网格状,中间有很多空隙。所以脚手架和钢结构的接触并非面对面,而是点对面,因此这些点必须要确定好。对点的位置计算是通过计算机进行的,经过计算之后的准确点位,就可以为钢结构提供准确而有力的支撑。

  很多人都看过国家体育场“鸟巢”钢结构在完工后的整体卸载实况,而中国农业大学体育馆钢结构采取的却是一边安装、一边卸载。卸载方式是,第一次卸载钢桁架有4榀,卸载时,第一榀降5公分,第二榀降2.5公分,后面两榀不降。第二次卸载时,钢桁架数量也是4榀,但原先的第三榀钢桁架这次成了第一榀,其他3榀依次向后顺延,并按照上次的幅度进行卸载。这样不断地依次卸载,最后完成全部钢结构的卸载。对为什么每次都是降前两榀桁架而后两榀不降的问题,高建文解释说,每榀桁架之间都是由焊死的横杆连接,如果将刚性的横杆全部都降掉,很容易使横杆的焊缝产生变形。而逐步卸载,却能让连接的横杆逐步适应这个力。而且这种分段安装、分段卸载的施工方式可以提高效率,有效节省工期。


责编:黄秀声 来源:科技日报
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