●《钢结构焊接工艺手册》第3篇第9章.pdf

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1、第3篇建筑钢结构大跨度空间桁架结构焊接第9章弦支穹顶结构焊接技术9.1弦支穹顶结构的定义由张弦梁结构发展而成的屋盖钢结构体系；由屋盖钢结构、拉索、撑杆组成的闭合、稳定的钢结构屋顶叫弦支弯顶；弦支穹顶结构与张弦梁结构类似，都是由屋盖结构、拉索、撑杆组成；张弦梁是直线型拉索，两端需锚固，对梁产生一个较大的轴向压力；弦支穹顶是闭合的环型拉索，从应力的角度上分析，是典型的内力平衡体系，不对外产生附加力；弦支穹顶适合于圆形的屋盖结构，也有用于椭圆或其它形状结构，这种结构可减少钢结构断面尺寸，能够承受较大荷载，实现无柱大跨度钢结构，弦支穹顶结构

2、美观轻盈；因而广泛用于体育场馆、机场等公共建筑；见图9-1。图9.-1弦支穹顶结构19.2弦支穹顶结构的组成典型的弦支穹顶结构体系由上部单层网壳、下部的竖向撑杆、径向拉杆或者拉索和环向拉索组成，其中各环撑杆的上端与单层网壳对应的各环节点铰接，撑杆下端由径向拉索与单层网壳的下一环节点连接，同一环的撑杆下端由环向拉索连接在一起，使整个结构形成一个完整的体系，见图9-2。图9.-2弦支穹顶结构图弦支穹顶结构体系的上部结构可以是单层网壳，也可以是轮辐式的梁，见图9-3。图9.-3弦支穹顶结构图9.3弦支穹顶结构的受力特点在正常使用荷载作用下

3、，内力通过上端的单层网壳传到下端的撑杆上，再通过撑杆传给索，索受力后，产生对支座的反向推力，使整个结构对下端约束环梁的横向推力大大减小。与此同时，由于撑杆的作用，大大减小了上部单层网壳各环节点的竖向位移和变形，见图9-4、图9-5。2图9.-4弦支穹顶脊梁弯矩图（单位：kN·m）图9.-5纯网壳结构脊梁弯矩图（单位：kN·m）9.4弦支穹顶结构的典型节点构造弦支穹顶结构的节点分为屋盖节点、撑杆节点和索节点，还有支座节点，与前面结构类型都类似。3图9.-6弦支穹顶结构节点图9.5弦支穹顶结构的施工弦支穹顶结构上弦系统很柔，在没有索张拉

4、前都不能形成稳定体系，因此安装都需搭设支撑系统，上弦结构在支撑架上拼装完成后再张接索，而且是多道索分几次同时张拉，等张拉完成后再拆除支撑架卸载，完成结构完装。这一特殊的施工路径，9.6、弦支穹顶结构的焊接技术由于系统稳由于系统稳定和应力应变控制的需要，决定了焊接技术的特性。弦支穹顶结构焊接的关键是：同吊装顺序同步，对称吊装，对称施焊，严格合龙；（详见本章“工程案例”）。由于弦支穹顶由张弦梁结构发展而成，因此弦支穹顶结构焊接技术参考本篇第8章有关内容。49.7、工程案例某体育中心体育馆弦支穹顶施工焊接技术9.7.1、工程总体概况某体育

5、中心位于某市西北的柯北新城，场地被水系和道路分成五个独立的功能分区：运动场区、体育馆区、游泳跳水馆区、训练场区、配套设施。体育中心总建筑面积143660.24平方米，其中地上建筑面积122989.49平方米，地下建筑面积20670.75平方米。体育馆位于体育中心北侧中心地块，体育馆下部结构采用钢筋混凝土框架结构，上部屋盖采用弦支穹顶结构。从Y15轴逆时针到Y32轴有一层观众集散平台，建筑高度为6m。灵活的布置，增强了体育馆多功能的适应性。1、体育馆建筑主体为椭圆半球体，造型简洁、新颖、大方。整个建筑主体为全玻璃幕墙，玻璃按照房间功能

6、的光环境使用特点由底部向上从透明向半透明渐变。弦支穹顶钢结构屋顶由深浅两种金属板和屋顶天窗组成。建筑幕墙和屋顶结构交接处由白色半透明膜结构围合，既起到遮阳遮雨的作用，又丰富了体育馆的动感造型，见图9-7。5图9.-7整体平面布置图2、整体钢结构概况体育馆钢屋盖结构长126m，宽度为86m。屋盖为弦支穹顶结构，是传统索穹顶与空间网壳结构的混合体。作为一种新型的混合结构体系，该种结构具有时代气息；用钢量小，结构轻盈；钢结构杆件类型较少；节点构造简洁；施工方便等优点。网壳杆件采用圆钢管，网壳与索系相关节点均采用铸钢球球节点。本工程主体钢结

7、构即弦支穹顶外边缘部分通过Φ800的外环梁钢管与下部口800X900钢骨混凝土柱和口800X800的SRC柱相连，节点与混凝土钢骨柱的连接采用焊接形式，18个径向桁架，共设36个支座，且均为固定支座。本工程下部索杆体系由环索、径向索和撑杆构成，共设4圈。在每个节点处，环向索贯通，径向索断开，用铸钢球节点连接。撑杆采用4根圆钢管，上端与网壳采用焊接，下端通过铸钢球节点连接见图9-8、9-9。6图9.-8整体钢结构轴测图图9.-9钢结构平面图9.7.1、整体安装思路1、总体思路某体育中心体育馆屋盖为弦支穹顶结构，下部为劲性钢柱和弧形钢柱

8、。整个钢屋盖在空间呈椭球体，投影的椭圆长轴为126m，短轴为86m，结构矢高约7m，7通过36根钢管混凝土柱和基础连接。先用50吨汽车吊在外场对外圈环梁进行吊装。在场心位置，钢屋盖中心环节点重约6.4t，现场采用搭设支撑架利用场内16