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赤鱼追波

建筑日记

 
 
 

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湖州喜来登酒店钢结构关键技术  

2014-06-20 02:19:14|  分类: 钢结构 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  近日,被戏称为马桶盖的湖州喜来登酒店获得2014年建筑“奥斯卡”安波利斯摩天楼奖第三名,该项目是入选名单上最低的建筑,被评委会认为设计得非常大胆。该建筑由马岩松主创设计,结构设计为上海现代建筑设计(集团)有限公司,钢结构部分由精工钢构集团完成。该项目于2008518日开工,2012928日落成。总投资约为15亿元。
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1、工程概况

湖州喜来登温泉度假酒店(Sheraton Huzhou Hot Spring Resort),位于似海非海的中国太湖南岸。该项目高101.2m、宽116m,地上23层,地下2层,总建筑面积6.5m2,主要用途为酒店,集生态观光、休闲度假、高端会议、经典购物等为一体

这座国内首家水上白金七星级酒店,是中国湖州世界第九湾的标志性建筑。其耳目一新的指环形外观,可谓国际首创、中国唯一。20102月经国家知识产权局的批准,该酒店获外观设计国家专利证书。

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湖州喜来登温泉度假酒店整体效果图

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主体吊装照片

2、结构体系

湖州喜来登温泉度假酒店钢结构工程由主楼钢框架结构、20层以上钢桁架连廊结构及裙房大堂钢屋盖结构组成。其中工程的主楼部分20层以下为AB双塔楼形式,20层以上用连廊连成为一个整体,整个工程成环形渐进过渡形式,结构受力体系复杂。

工程主楼钢框架为地下2层、地上22层和屋面构架结构,跨度在9m以内,钢桁架结构最大跨度48m;底层结构标高-10.450m,屋面结构标高91.250m;裙房钢屋盖结构平均跨度达35m,最大跨度50m,采用钢梁密肋楼盖形式。

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湖州喜来登温泉度假酒店钢结构整体三维图

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主楼20层以下标准层平面图

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主楼20层以上标准层平面图

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立面分区图

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平面分区AB塔楼

3、钢结构构件连接形式及受力情况

3.1钢构件统计

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1)钢梁

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2)钢柱

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3)钢支撑

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3.2构件连接形式

本工程共22层,总高度91.250m,标准层高度为4.0m,整个结构主要由径向框架、环向框架、桁架、现浇混凝土楼面和混凝土梁、屋盖网壳等组成,并形成了一个很好的空间的受力体系。结构框架梁柱采用刚接连接形式,主次梁连接主要采用铰接连接形式,外围钢梁则采用刚接连接形式。

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17A1/A12钢管柱与楼层钢梁连接(左图)

17A2/A13交点处钢管柱与楼层钢梁连接(右图)
 
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19GHJ01上弦与SL07连接(左图)

三柱合并后钢管柱与楼层钢梁连接(右图)

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楼层次梁与主梁铰接连接(左图)

A1/T4交点处(右图)
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21TD/T6交点处梁柱连接(左图)

15GHJ01下弦与SL07SZC01连接(右图)

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20GHJ01弦杆交接处与SL07连接(左图)

20GHJ01下弦与SL07连接(右图)

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典型柱与混凝土连接节点

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典型柱梁节点

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典型铸钢件节点

2)中部连廊部分为梁上立柱,荷载较大,虽采用桁架作为主要的受力构件,但对其挠度的控制仍然是该工程的一个制约因素。同时,连廊部分在进行吊装施工时,对其分段结构稳定性的控制也是工程施工中的一个难点。

4、技术难点

4.1 安装精度控制

该工程结构外框钢结构呈弧线构造及连廊结构采取分段吊装、高空组装的方式,对安装精度的控制极高,主要采用以下措施加以解决:

1)钢柱的定位控制主要从地面基础轴线开始,在每节钢柱安装时,始终以地面基础轴线为控制基准,绝不能采取下节钢柱来控制上节柱,避免累积误差。

2)弧形钢柱的校正测量:先使弧形钢柱底部的轴线位置和前一节钢柱的顶部轴线重合,同时测量高程;然后校正弧形钢柱顶部,通过校正弧形钢柱顶部与轴线的两个交点的三维坐标,从而达到把弧形钢柱校正到正确位置。

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钢柱安装后及时进行临时固定

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钢梁连接件核心筒预埋

3)桁架的地面拼装测量:利用全站仪在胎架设置点精确测定胎架位置,做出十字线。胎架搭设完毕后,用水准仪校正胎架上部调节构件顶面高度,确保同一水平构件下部所有胎架顶平;并用水准仪确定特征点胎架的标高,根据理论数据对胎架进行调整,使误差在微调范围内。

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桁架处吊柱安装

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桁架处劲性柱安装

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桁架处铸钢件吊装

4.2 焊接方案

本工程焊接总体原则:分区进行、每步归零;单杆双焊、双杆单焊;先栓后焊、对称施工。

1)分区进行、每步归零。

即吊装以每一框架刚度单元轴线位置为基本区域,在圆管柱就位后,开始吊装相应楼层梁,最后桁架分段吊装就位后仅用临时连接耳板固定或点焊,再次复核桁架轴线及标高,并校正偏差,然后进行桁架的完全焊接。

每个区域完成全部焊接后,再吊装其区域的次结构。在这个过程中,把次结构构件的制造及安装带来的误差进行归零,即每步归零,不使误差累计。

吊装次桁架并采用连接耳板临时固定后,开始焊接主桁架。主桁架焊接顺序从一侧开始向另一侧推进。这样的焊接方式可以用次桁架作为主桁架的拘束度,以减小主桁架焊接变形;同时,避免了“双杆单焊”可能造成的热裂纹。

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首节柱吊装

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钢梁采用串吊施工

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首层梁吊装

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屋面弧形梁安装后照片 湖州喜来登酒店钢结构关键技术 - wuhelo100 - 赤鱼追波

主体吊装

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最后一件屋面弧形梁顺利吊装暨钢结构顺利合拢

2)单杆双焊、双杆单焊。

单杆双焊即连接于同一构件的两边对称焊缝,采用两人对称焊,要求保证焊接速度一致,焊接电流、电压参数一致。

双杆单焊即一根两端均有较大拘束度的杆件,先焊接一端,待焊缝温度冷却至常温方可进行另一端的焊接。

3)先栓后焊、对称施工。

工程中栓焊连接节点,先将高强螺栓初拧30%,之后进行焊接,焊接结束,待焊缝冷却之后,再对高强螺栓进行终拧。对于类似桁架圆管对接的焊缝,应尽可能采取对称施工的方式,以减小焊接变形。

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钢柱焊接

湖州喜来登温泉度假酒店工程以其指环形的造型作为南太湖沿岸的标志性工程,而连廊钢结构部分更是其画龙点睛之笔,更是钢结构工程的安装难点之所在。精工钢构集团在施工过程中,严格控制进场材料的质量、合理选择和配备施工机械,坚持质量检查与验收制度;并通过节点的优化设计、加工制作等工艺,合理选用利用钢材,节约工程造价约100万元,占总造价的2.5%

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每个钢柱设置临时钢爬梯 湖州喜来登酒店钢结构关键技术 - wuhelo100 - 赤鱼追波

设置水平挑网

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每层设置生命线和水平安全网

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工程完工照片

必备钢结构常识——焊接连接

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管桁架手工电弧焊焊接现场

1、钢结构焊接(welding of steel structure)

钢结构焊接是指将各种不同形状和厚度的钢结构零件通过局部加热,达到原子结合的一种连接方法。中国的手工电弧焊始于20世纪40年代,并于50年代推广应用埋弧自动焊技术,60年代开始试验CO2气体保护焊、电渣焊技术,并逐步推广应用于钢结构制造中。

2、焊接方法

钢结构制造中常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊和电渣焊等。

2.1 手工电弧焊

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手工焊操作现场

手工电弧焊以焊条与焊件各为一个电极,电弧引燃于其间,焊芯与工件的熔化金属形成焊缝金属,以此完成工件的焊接。

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手工焊工作原理

手工电弧焊设备简单,施工方便,能进行平焊、立焊、横焊、仰焊等全位置的焊接,在钢结构焊接中目前仍是主要的焊接方法。

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对接连接的焊缝位置简图

手工电弧焊的主要设备有弧焊变压器、直流弧焊电机和弧焊整流器等。

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手工焊焊接设备

焊条由焊芯和药皮组成。电焊条的种类很多,要结合焊接结构的特点、施焊条件、设备状况和焊接工艺要求等综合考虑,正确选用焊条。

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手工焊焊条

常用的Q235钢手工焊选用E43系列焊条,Q345钢手工焊选用E50系列焊条,对于Q235+Q345手工焊采用E43型焊条。焊条说明如下:

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2.2 埋弧自动焊

埋弧自动焊是通过裸金属焊丝和工件之间形成的电弧在覆盖焊接区的颗粒状材料即焊剂的保护下进行焊接的过程。焊接方法分为半自动焊和自动焊两种。

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埋弧自动焊工作原理

埋弧自动焊比手工电弧焊生产效率高5~10倍,且焊接速度快、焊缝质量好且稳定,在钢结构焊接中得到了广泛的应用。但因埋弧自动焊仅能在平焊位置和坡度不大的条件下焊接,且不适合薄板的焊接,它的使用范围受到一定的限制。常用于工厂制作厚板焊接。

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手动埋弧焊

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自动埋弧焊

埋弧焊的设备主要由电源、控制盘、焊丝送进机构、焊机行走机构和焊剂供给机构组成。

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埋弧焊的焊接设备

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大型管道的埋弧焊

2.3 气体保护焊

气体保护焊是以惰性气体(如纯Ar)、富Ar和氧化性气体(如CO2)作为保护介质,把熔池和电弧区与周围空气隔离,防止空气中有害气体侵入,同时在机械的作用下焊丝连续送入熔池进行焊接。气体保护焊分为自动焊和半自动焊两种。

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半自动气体保护焊

其中CO2气体保护焊焊接速度快,变形小,生产效率高,焊接成本低,抗锈、抗裂能力强,焊接裂纹倾向小。又由于是明弧焊接,操作比较简单,可以焊接薄板。其缺点是保护气体容易被破坏,且要求一定的纯度,焊接时飞溅较大。

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气体保护焊工作场景

CO2气体保护焊的半自动焊设备通常由焊接电源、控制装置、送丝机构、焊柱和附属装置组成。

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气体保护焊的工作原理

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气体保护焊的焊机和送丝机构

送丝机构有推式、推拉式和盘放式三种,现场常用推式送丝机构。焊枪的作用除导电外,还要把送丝机构送出的焊丝导向熔池,并将保护气体通过焊枪喷嘴集中喷出以保护熔池。CO2气体保护焊的焊丝的选择应根据母材及接头设计强度确定。

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气体保护焊焊枪

2.4 电渣焊

电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。

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电渣焊过程示意

电渣焊与一般电弧焊相比,能够一次焊接很厚的工件,工件不需要开坡口,不易产生气孔和夹渣等缺陷,易于调整焊缝金属的化学成分及降低焊缝金属中的有害杂质,因此是一种优质、高效、低成本的焊接方法。电渣焊常用于箱形截面内隔板焊接。

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全自动电渣焊场景

电渣焊有丝极电渣焊、板极电渣焊和喷嘴电渣焊三种。

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箱形截面的隔板电渣焊场景

电渣焊技术包括焊接材料的选用、焊前准备、焊接过程和焊接检验。焊材(焊丝、板极、熔嘴和焊剂)应根据母材材质和设计的要求正确选用。

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熔嘴电渣焊与丝极电渣焊的比较

3、焊接缺陷及质量控制

优良的焊接接头质量取决于合理的结构设计、正确地选择材料(包括钢材和焊材)、正确的焊接工艺和完备的焊接质量检查系统。焊接缺陷是危及结构安全使用的重要因素,特别是焊接裂缝危害更大,将导致灾难性事故的发生。

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常见的焊接缺陷

为了保证焊接质量,要对焊接接头的质量进行检验。检验方法分为非破坏性检验和破坏性检验两大类。

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钢结构常用的焊缝检测方法

4、焊缝的分类和表示方法

4.1 焊缝分类

焊缝按板件连接形式可分为对接焊缝和角焊缝。其中对接焊缝又分为正对接、斜对接、T形对接焊缝。角接焊缝又分为搭接、角接、T形角接焊缝。

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焊缝按焊接位置可分为平焊、立焊、横焊、仰焊。

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4.2 焊缝表示方法

常见的焊缝表示方法如下图:

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常见焊缝标识说明如下:

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