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超大型高耸钢结构成套施工技术
1 主要技术内容
本技术依托潍坊白浪河大桥摩天轮项目,采用 145m 超大直径无轴式摩天轮,
首次采用斜交编织网格形式,轮盘结构 “ 头重脚轻 ” ,合拢前结构刚度小、稳定 性
差,且地处白浪河入海口 , “ 轮桥合一 ” 、 “ 水上作业 ” 使得施工空间非常受限,施工
环境复杂恶劣,施工难度大、风险高。
(1) 大型钢结构临时支撑体系优化设计
对比各种大型临时支撑方案,充分考虑本工程施工环境恶劣、施工风险高,
与业主和设计单位协商,说服业主采用最安全稳妥的摩天轮的施工方法和相应的 临
时支撑方式,并对临时支撑体系进行优化设计,节约临时措施费用,保证施工安全
和工程质量。
(2) 空间异形斜交编织网格施工技术
1) 编织节点板网壳合理分段
为减少高空拼接和高空焊接量,采用地面散拼、分块吊装的方法。对摩天轮
的编织网格拼装单元的分块划分形式、尺寸、数量、重量等进行深入研究和优化,
使工作效率与拼装质量达到动态平衡,减少了高空作业,有利于质量控制,施工
安全、方便。
2) 网壳单元空间坐标转换
潍坊摩天轮的编织网格的形状大小无一相同,十字节点板需空间定位且三维
角度各不相同,给构件的制作和拼装带来了很大难度,需将编织网格吊装单元的 空
间绝对坐标转换为用于地面拼装的相对坐标。
3) 编织网格单元地面拼装
本工程十字节点板需空间定位且三维角度各不相同,独辟其径地采用了先空
间定位十字节点板,然后填充杆件的方法,成功对网壳进行了定位拼装,节点板
定位准确、腹杆安装顺利快速。
(3) 施工全过程仿真分析和监测技术
潍坊摩天轮包含三个 “ 世界第一 ” ,地处白浪河入海口,施工环境复杂恶劣, 施
工难度大、风险高,安装精度要求较高,施工过程对结构的影响不可忽略,为 制定切
实可行的施工方案,保证施工的安全性,需要进行施工全过程仿真分析,
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依据仿真分析结果辅助施工方案的制定和优化,进而指导实际施工,保证结构在
施工阶段处于安全状态。同时,为保证摩天轮在施工阶段的安全,需要对其进行
施工全过程监测。
(4) 整体卸载与位形控制技术
白浪河大桥摩天轮为世界最大的无轴式摩天轮,轿厢轨道对轮盘结构的整体
成型质量要求很高。摩天轮卸载时会发生一定程度的 “ 椭变 ” ,尤其是由于本工
程摩天轮 “ 头重脚轻 ” ,其下部区域的节点可能出现上挠,这更加大了卸载的难 度
和风险。对摩天轮卸载进行专项研究,保证卸载过程中结构处于安全状态以及 卸载
完成后的摩天轮整体成型质量。
2 技术指标
(1) 大型钢结构临时支撑体系优化设计
本工程采用支撑架承重,其上搭设辅助操作平台,临时支撑体系由格构柱、
纵横向桁架梁、斜向支撑桁架等组成。
1) 根据吊装单元的具体分段,合理设置承重横梁,减少承重横梁 9处。
2) 针对摩天轮的外轮廓形状,对顶部范围的临时支撑进行优化,去除没有
实际功能的部分支撑。
3) 优化柱间支撑做法,利用单片桁架式支撑代替米字型钢管支撑,减少高
空作业量及施工难度。
(2) 空间异形斜交编织网格施工技术
1) 编织节点板网壳合理分段
轮盘结构可分为三部分,外圈主弦杆、内圈主弦杆、斜交编织网格,其中编
织网格由 940 个节点和 2899 根杆件组成。
摩天轮内、外圈主弦杆的分段划分优化与临时支撑体系的优化同时进行,临 时
支撑体系的承重横梁需要根据内、外圈主弦杆吊装单元的具体分段合理设置。 经优
化,将内、外圈主弦杆吊装单元的分段,从长度各不相同的 32 段,优化为
大部分长度相对接近的 23 段。
摩天轮主体结构的安装拟采用两台 STL720 型动臂式塔吊,塔吊臂长为 50m ,
双倍率。根据不同作业半径的允许起重量要求,将摩天轮的编织网格共划分为南、 北
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