1 前言
深圳灣體育中心位于南山后海中心區(qū)東北角、整個(gè)項(xiàng)目占地約30.74公頃，總建筑面積達(dá)25.6萬(wàn)平方米，建成后將成為深圳市的又一座標(biāo)志性建筑，是2011年第26屆世界大學(xué)生夏季運(yùn)動(dòng)會(huì)的主要分會(huì)場(chǎng), 也是深圳未來(lái)的重點(diǎn)城市景觀和公共活動(dòng)空間，見(jiàn)圖1。
深圳灣體育中心在設(shè)計(jì)上也是體育建筑的一大創(chuàng)新，名為“春繭”的獨(dú)特設(shè)計(jì)通過(guò)用白色巨型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)做成的大屋面將“一場(chǎng)兩館”和商業(yè)設(shè)施進(jìn)行建筑空間一體化的整合，另外該項(xiàng)目一體化、復(fù)合化、活性化的設(shè)計(jì)對(duì)賽前賽后的綜合利用十分有利。
2 工廠深化設(shè)計(jì)方案的確定
構(gòu)成巨型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的基本單元是箱型截面的彎扭構(gòu)件，彎扭構(gòu)件在空間相互交叉構(gòu)成單層殼體結(jié)構(gòu)，構(gòu)件制作、預(yù)裝的主要問(wèn)題是構(gòu)件在空間定位。因無(wú)特定的基準(zhǔn)可參照，如何使彎扭構(gòu)件在制作時(shí)準(zhǔn)確定位成為制作順利進(jìn)行的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)原設(shè)計(jì)意圖的理解，結(jié)合工廠制作特點(diǎn)，我們確立了詳圖的深化設(shè)計(jì)的兩大要求：
其一，確定有利于生產(chǎn)的基準(zhǔn)坐標(biāo)系；
其二，在確定的坐標(biāo)系中按生產(chǎn)、檢驗(yàn)要求生成功能各異的施工詳圖。
2.1 基準(zhǔn)坐標(biāo)系的確定
彎扭構(gòu)件的制作、預(yù)裝、現(xiàn)場(chǎng)安裝是在不同的工況下進(jìn)行，各自需有獨(dú)立的三維坐標(biāo)系來(lái)支持。因制作過(guò)程中要求提供的數(shù)據(jù)和制約條件多，所以制作用的坐標(biāo)系的位置選定更為首要。制作用的坐標(biāo)系的位置選定要考慮到構(gòu)件的施工和測(cè)量方便，為此提出以下的要求：
彎扭構(gòu)件在圖面上表達(dá)時(shí)，要使構(gòu)件的兩端截面中心點(diǎn)處于同一高度，兩中心點(diǎn)的連線即為X軸的方向（圖2），而后以連線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件使構(gòu)件處于下垂?fàn)顟B(tài)，最終使外凸的翼板兩端口對(duì)角線處于水平線的兩側(cè)且角度相等（圖2~3）。
2.2 詳圖種類及用途
2.2.1 構(gòu)件吊裝單元布置圖
依據(jù)運(yùn)輸條件和現(xiàn)場(chǎng)預(yù)裝區(qū)塊的吊裝能力，將屋頂殼體分成近百片吊裝單元。現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)在地面將吊裝區(qū)塊預(yù)裝成一體，而區(qū)塊間的部分連桿待區(qū)塊安裝后嵌入。每一區(qū)塊的大小應(yīng)適合現(xiàn)場(chǎng)起吊的能力，區(qū)塊中的每一構(gòu)件的尺寸要符合運(yùn)輸?shù)臈l件，見(jiàn)圖4。
2.2.2 單根彎扭構(gòu)件的軸測(cè)圖和三維坐標(biāo)值
單根彎扭構(gòu)件的三維坐標(biāo)是依據(jù)上面描述的要求進(jìn)行定位的，單根彎扭構(gòu)件采用三維軸測(cè)圖表達(dá)，其優(yōu)點(diǎn)如下：
（1） 構(gòu)件的軸測(cè)圖中各端口、勁板的位置采用三維坐標(biāo)定位，且有各端口間的測(cè)量尺寸，此圖可用于構(gòu)件的制作和檢測(cè)。
（2） 當(dāng)構(gòu)件制作完成后，可用全站儀測(cè)量實(shí)體各點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后將數(shù)據(jù)輸入此圖進(jìn)行外形比較，判斷制作構(gòu)件的誤差，用于構(gòu)件的修正。
（3） 由于采用了此種坐標(biāo)表達(dá)方式，使構(gòu)件的兩端幾乎一般高，便于構(gòu)件胎架的設(shè)置、構(gòu)件的制造和測(cè)量，同時(shí)構(gòu)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(shí)樣，圖中將構(gòu)件所有端口、勁板的位置均以三維坐標(biāo)來(lái)表達(dá)，見(jiàn)表1。對(duì)制作者略作技術(shù)交代，就能使其了然于心，融會(huì)貫通。
2.2.3 構(gòu)件的翼、腹板展開圖
在設(shè)計(jì)方案的指導(dǎo)下進(jìn)行應(yīng)用軟件開發(fā)并生成構(gòu)件的翼、腹板實(shí)長(zhǎng)展開圖見(jiàn)圖6。使下料工作有數(shù)據(jù)支持，同時(shí)也規(guī)定當(dāng)展開圖的拱度大于≥300mm時(shí)，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(shè)計(jì)分段位置（節(jié)點(diǎn)處），翼腹板對(duì)接縫錯(cuò)位200mm以上。考慮對(duì)接焊縫及火焰矯正的收縮，在牛腿凸緣的長(zhǎng)度上加放100mm余量，對(duì)接完成后，要測(cè)量、矯正板的拱度（平面）。
2.2.4 構(gòu)件的翼、腹板成形圖
由于有的構(gòu)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(biāo)設(shè)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(chǎn)生下垂，烘烤時(shí)利于板件成形；又降低了人工火焰矯正的勞動(dòng)強(qiáng)度（烘烤上平面圖7）。
3. 彎扭構(gòu)件的制作過(guò)程
3.1 彎扭構(gòu)件的基本結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖8~14。
3.2 按詳圖中的各點(diǎn)坐標(biāo)放地樣，設(shè)置的彎扭箱體胎架圖
3.3 構(gòu)件翼、腹板成形圖
3.4 箱體U型組裝圖
3.5 箱體成形圖
3.6 附件安裝，
從圖中看到牛腿對(duì)應(yīng)的翼板位置兩側(cè)各放了50mm的余量，牛腿按基準(zhǔn)坐標(biāo)裝配、焊接后切割成圓弧過(guò)渡。
3.7 構(gòu)件測(cè)量，確定實(shí)體的三維坐標(biāo)用于比較。
4. 結(jié)論
在構(gòu)件的制作過(guò)程中，靈活應(yīng)用了各類坐標(biāo)數(shù)據(jù)，使構(gòu)件的生產(chǎn)順利進(jìn)行，最終達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求。同時(shí)我們深深感到，任何制作工作的開展要立足于生產(chǎn)一線，充分的技術(shù)準(zhǔn)備是成功的關(guān)鍵，本項(xiàng)目的成功得益于應(yīng)用軟件輸出的翼腹板展開平面坐標(biāo)、翼腹板單塊矯正三維坐標(biāo)、組裝及測(cè)量的構(gòu)件三維坐標(biāo)，充分體現(xiàn)了數(shù)字鋼構(gòu)技術(shù)在特殊構(gòu)件加工、檢測(cè)中的重要性。
參考文獻(xiàn)
[1]《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 GB50205——2001
[2]《薄壁結(jié)構(gòu)力學(xué)》 陳伯真 編著 上海交通大學(xué)出版社
作者簡(jiǎn)介：
李文杰，男，1964年12月，寶鋼鋼構(gòu)有限公司主任工藝師，從事
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝方案的制定。
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