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    深圳灣體育中心制作技術

    作者:李文杰 虞明達 賀明玄    
    時間:2012-09-17 11:01:37 [收藏]
    合理設定空間彎扭構件的深化設計方案,在設計方案的指導下進行應用軟件開發并生成各類詳圖及坐標數據,為材料準備、排版、異型下料、曲面成形、構件定位、構件組裝、構件檢測、現場預裝等各項工作的開展提供依據
        關鍵詞:深圳灣體育中心制作技術 深圳體育中心
      1 前言
            深圳灣體育中心位于南山后海中心區東北角、整個項目占地約30.74公頃,總建筑面積達25.6萬平方米,建成后將成為深圳市的又一座標志性建筑,是2011年第26屆世界大學生夏季運動會的主要分會場, 也是深圳未來的重點城市景觀和公共活動空間,見圖1。
            深圳灣體育中心在設計上也是體育建筑的一大創新,名為“春繭”的獨特設計通過用白色巨型網殼結構做成的大屋面將“一場兩館”和商業設施進行建筑空間一體化的整合,另外該項目一體化、復合化、活性化的設計對賽前賽后的綜合利用十分有利。

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      2 工廠深化設計方案的確定
            構成巨型網殼結構的基本單元是箱型截面的彎扭構件,彎扭構件在空間相互交叉構成單層殼體結構,構件制作、預裝的主要問題是構件在空間定位。因無特定的基準可參照,如何使彎扭構件在制作時準確定位成為制作順利進行的關鍵。通過對原設計意圖的理解,結合工廠制作特點,我們確立了詳圖的深化設計的兩大要求:
            其一,確定有利于生產的基準坐標系;
            其二,在確定的坐標系中按生產、檢驗要求生成功能各異的施工詳圖。
      2.1 基準坐標系的確定
            彎扭構件的制作、預裝、現場安裝是在不同的工況下進行,各自需有獨立的三維坐標系來支持。因制作過程中要求提供的數據和制約條件多,所以制作用的坐標系的位置選定更為首要。制作用的坐標系的位置選定要考慮到構件的施工和測量方便,為此提出以下的要求:
            彎扭構件在圖面上表達時,要使構件的兩端截面中心點處于同一高度,兩中心點的連線即為X軸的方向(圖2),而后以連線為軸轉動構件使構件處于下垂狀態,最終使外凸的翼板兩端口對角線處于水平線的兩側且角度相等(圖2~3)。
       
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      2.2 詳圖種類及用途
            2.2.1  構件吊裝單元布置圖
            依據運輸條件和現場預裝區塊的吊裝能力,將屋頂殼體分成近百片吊裝單元?,F場安裝時在地面將吊裝區塊預裝成一體,而區塊間的部分連桿待區塊安裝后嵌入。每一區塊的大小應適合現場起吊的能力,區塊中的每一構件的尺寸要符合運輸的條件,見圖4。
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            2.2.2 單根彎扭構件的軸測圖和三維坐標值
            單根彎扭構件的三維坐標是依據上面描述的要求進行定位的,單根彎扭構件采用三維軸測圖表達,其優點如下:
            (1) 構件的軸測圖中各端口、勁板的位置采用三維坐標定位,且有各端口間的測量尺寸,此圖可用于構件的制作和檢測。
            (2) 當構件制作完成后,可用全站儀測量實體各點的三維坐標,然后將數據輸入此圖進行外形比較,判斷制作構件的誤差,用于構件的修正。
            (3) 由于采用了此種坐標表達方式,使構件的兩端幾乎一般高,便于構件胎架的設置、構件的制造和測量,同時構件施工高度最小,占地面積合理,施工輔材利用率高。
      下圖5是詳圖的實樣,圖中將構件所有端口、勁板的位置均以三維坐標來表達,見表1。對制作者略作技術交代,就能使其了然于心,融會貫通。
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      2.2.3  構件的翼、腹板展開圖
            在設計方案的指導下進行應用軟件開發并生成構件的翼、腹板實長展開圖見圖6。使下料工作有數據支持,同時也規定當展開圖的拱度大于≥300mm時,為了提高鋼材的利用率,可選擇分段下料后焊接成整塊,分段位置可選擇在設計分段位置(節點處),翼腹板對接縫錯位200mm以上??紤]對接焊縫及火焰矯正的收縮,在牛腿凸緣的長度上加放100mm余量,對接完成后,要測量、矯正板的拱度(平面)。
       
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      2.2.4  構件的翼、腹板成形圖
            由于有的構件彎扭度大或板厚,必須將箱體的翼、腹板先成形。成形面的坐標設定在翼、腹板的外凸面(凹面往上)。這樣既可利用鋼板的自重產生下垂,烘烤時利于板件成形;又降低了人工火焰矯正的勞動強度(烘烤上平面圖7)。
       
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      3. 彎扭構件的制作過程
            3.1 彎扭構件的基本結構形式見圖8~14。
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      3.2  按詳圖中的各點坐標放地樣,設置的彎扭箱體胎架圖
       
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      3.3 構件翼、腹板成形圖
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      3.4 箱體U型組裝圖
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      3.5 箱體成形圖
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      3.6 附件安裝,
            從圖中看到牛腿對應的翼板位置兩側各放了50mm的余量,牛腿按基準坐標裝配、焊接后切割成圓弧過渡。
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      3.7 構件測量,確定實體的三維坐標用于比較。
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      4. 結論
            在構件的制作過程中,靈活應用了各類坐標數據,使構件的生產順利進行,最終達到設計及規范的要求。同時我們深深感到,任何制作工作的開展要立足于生產一線,充分的技術準備是成功的關鍵,本項目的成功得益于應用軟件輸出的翼腹板展開平面坐標、翼腹板單塊矯正三維坐標、組裝及測量的構件三維坐標,充分體現了數字鋼構技術在特殊構件加工、檢測中的重要性。
      參考文獻
            [1]《鋼結構工程施工質量驗收規范》  GB50205——2001
            [2]《薄壁結構力學》  陳伯真 編著    上海交通大學出版社
            作者簡介:
            李文杰,男,1964年12月,寶鋼鋼構有限公司主任工藝師,從事鋼結構設計和制造工藝方案的制定。
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