Проект компании Fast Steel Factories Co., Ltd. ----- Пример проекта
Комплексная технология строительства стальных конструкций и навесной кровли футбольного поля.
1. Технология строительства основных стальных конструкций
Основной конструкцией этого проекта является система трибун, которая также служит опорой для стальной кровельной системы. Используются стальной каркас в сочетании с системой несущих конструкций, предотвращающей изгиб, и сборные железобетонные панели для трибун, что отражает точность изготовления стальных конструкций от компании Fast Steel Factories Co., Ltd. Это первое инновационное применение сборных стальных конструкций для трибун на отечественных стадионах. В этом проекте два этажа трибун. За исключением четырех угловых зон на нижнем этаже и некоторых трибун под VIP-местами, используется монолитный железобетон, а остальные выполнены из L-образных сборных железобетонных панелей.
Чертеж несущей конструкции стальной трибуны и стальной кровельной системы.
Как стальная конструкция, так и сборные модульные панели поднимаются с высокой точностью с помощью интегрированного межузлового подъемного механизма гусеничных кранов. Соединительные элементы опор модульных панелей и основные стальные компоненты обрабатываются на заводе как единое целое, что гарантирует качество и точность.
2. Технология строительства гибкой стальной кровли
структурная система
Система натяжных конструкций спицевого типа широко используется в кровельных конструкциях лучших стадионов как в стране, так и за рубежом благодаря своей лёгкой конструкции и высокой эффективности пространственной силовой нагрузки. Эта конструктивная система обычно состоит из наружного прижимного кольца, радиального троса и внутреннего натяжного кольца. Наружное прижимное кольцо напоминает обод колеса, радиальный трос — спицы колеса, а внутреннее натяжное кольцо — ступицу колеса. Эти три элемента образуют самобалансирующийся механизм. Используется на стадионах круглой или овальной формы.
В соответствии с требованиями квазипрямоугольной формы здания, конструкция стальной крыши этого проекта впервые использует систему натяжных конструкций с центральным прижимным кольцом. Это также демонстрирует мастерство компании Fast Steel Factories Co., Ltd. в точности обработки стали. Именно использование высококачественных материалов позволяет улучшить инженерные решения в дальнейшем. Нижний пояс выполнен с использованием системы натяжных тросов, а верхний пояс – с использованием жесткой конструкции. Горизонтальная составляющая силы радиального троса передается на среднее прижимное кольцо через жесткую радиальную балку верхнего пояса, образуя систему самобалансировки натяжения, а жесткая конструкция верхнего пояса обеспечивает надежную поддержку вертикальных стоек металлической крыши.
Схема стального кровельного фасада
В стальной конструкции кровли установлено в общей сложности 46 радиальных вантовых ферм, соединенных главной кольцевой балкой, кольцевым тросом и второстепенной кольцевой балкой. Вся система опирается на стальную колонну на нижней опорной стальной конструкции. Центральная кольцевая натяжная конструкция представляет собой гибкую конструкцию, и внутренние усилия тесно связаны с ее конфигурацией и проектными требованиями.
Структурный анализ и детальное проектирование
Центральная кольцевая натяжная конструкция кровли данного проекта представляет собой жестко-гибкую композитную конструкцию, которую необходимо сформировать в процессе строительства. Шанхайская команда и компания Lugang Iron and Steel совместно, основываясь на конфигурации конструкции и распределении усилий в тросах в процессе формирования конструкции, получили состояние нулевого напряжения в конструкции посредством моделирования процесса строительства. На основе этого была создана подробная проектная модель и детальный чертеж исходного состояния компонентов, что обеспечило надежную основу для точной обработки компонентов.
Углубленная модель стальной конструкции кровли
производство
Центральное прижимное кольцо равномерно распределяет радиальное давление 46 радиальных тросовых ферм. Точность обработки и монтажа компонентов прижимного кольца напрямую влияет на механическую форму всей системы натяжной конструкции. Размер поперечного сечения всего прижимного кольца составляет 1,5 м × 1,5 м, общая длина — около 424 м, и оно разделено на 46 секций. Для механического соединения компонентов используются фланцы, а точность обработки и изготовления чрезвычайно высока. При изготовлении на заводе все 46 секций прижимного кольца предварительно собираются с помощью информационного моделирования и комплектуются партиями для обеспечения двойного контроля точности.
Сборка кольцевых элементов среднего давления партиями.
Восемь кольцевых тросов соединены с радиальной тросовой фермой посредством тросовых зажимов, которые уравновешивают радиальное натяжение 46 радиальных тросовых ферм. В отличие от традиционных цельнолитых стальных тросовых зажимов, здесь используется новая система тросовых зажимов, состоящая из «верхних и нижних литых стальных проушин и промежуточных стальных наконечников в форме ключа». Система зажима механически зафиксирована, что значительно повышает безопасность и надежность. В процессе обработки и производства на завод направляются профессиональные специалисты по контролю качества, которые строго контролируют качество сварки компонентов и точность готовой продукции. Как радиальные, так и кольцевые тросы используют закрытые тросы Galfan, что повышает коррозионную стойкость тросовой системы.
Схема конструкции кабельного зажима
монтаж и натяжение
Учитывая структурные особенности синхронного управления силой и формой в данном проекте, проектная группа разработала технологию строительства тросовой сетки спицевидного типа на основе кронштейнов для управления натяжением и сжатием. Кронштейн для управления натяжением и сжатием поддерживает среднее прижимное кольцо до натяжения радиального троса, а после натяжения радиального троса среднее прижимное кольцо может быть натянуто вертикальными управляющими тросами в кронштейне. В течение всего процесса натяжения прижимное кольцо всегда находится на проектной начальной высоте. После завершения строительства второстепенной конструкции и части кровли происходит ослабление вертикального управляющего троса в опоре для завершения общей разгрузки конструкции и достижения двойного требования управления силой и формой.
Строительство стальной кровельной конструкции в основном делится на шесть этапов. (1) С помощью кронштейнов для контроля натяжения-сжатия устанавливаются 46 радиальных балок, V-образные раскосы, кольцевые балки и стойки под наружной кольцевой балкой. (2) 16-секционные петлевые тросы соединяются концами, образуя 8 петель, которые фиксируются кабельными зажимами. Установленная кровельная конструкция используется для подъема кабельного зажима и соединенных с ним петель. После установки кабельного зажима, кабельный зажим и установленный V-образный раскос фиксируются штифтами. (3) Один конец радиального троса соединяется с кабельным зажимом, а другой конец соединяется с проушиной на наружном конце радиальной балки с помощью натяжного инструмента. Радиальный трос натягивается синхронно и фиксируется штифтом после установки. (4) Вторичная кольцевая балка на наружной стороне отсутствующей кольцевой балки образует полную кольцевую балку, и устанавливаются опоры кровли и межколонные опоры. (5) Установите внутренние V-образные раскосы, радиальные консольные балки, кольцевые балки с внутренней стороны прижимных кольцевых балок, а также опоры кровли и другие вспомогательные конструкции, таким образом, стальная конструкция кровли будет сформирована. (6) После завершения части кровельных работ освободите вертикальный контрольный трос в опорах, чтобы разгрузить всю конструкцию целиком.
Циклоклон центрального давления
Петля троса поднимается и устанавливается в нужное положение.
Подготовьте радиальный кабель к натяжению.
Стальная конструкция крыши и часть кровли готовы.
3. Технология строительства кровли
Кровельный проект состоит из двух слоев: верхнего и нижнего, общей площадью более 50 000 квадратных метров. Верхний слой в основном состоит из светопрозрачной полосы из поликарбонатных панелей, двухслойной металлической кровельной системы из алюминиевых сотовых панелей (ступенчатая зона), двухслойной кровельной системы из алюминиевых сотовых панелей (изогнутая зона), среднего и наружного водостоков; нижний слой в основном состоит из внутренней и внешней карнизной системы из алюминиевых композитных панелей, мембранной конструкции и кольцевой декоративной полосы.
Схема профиля крыши
Стальная кровля данного проекта представляет собой гибкую натяжную конструкцию, которая более чувствительна к кровельным нагрузкам. При проектировании кровли необходимо в полной мере учитывать динамические деформации в процессе строительства стальной конструкции кровли и проектировать регулируемые соединительные узлы, которые могут соответствовать амплитуде деформации; в процессе строительства кровли используется симметричная установка в разных зонах для балансировки непрерывной кровельной нагрузки, приложенной в процессе строительства, чтобы исключить негативное воздействие кровельной нагрузки на основную стальную конструкцию.
Установка декоративных панелей на крыше
Нижняя мембранная конструкция представляет собой обратно подвешенную натяжную мембрану, которая является потолочной конструкцией крыши стадиона. С учетом таких факторов, как безопасность строительства и защита готовых мембранных материалов, возведение мембранного потолка следует проводить после закрытия металлической кровли. Мембранный потолок устанавливается в виде отдельных элементов. Мембранный материал и каркас из отдельных элементов собираются на земле, образуя мембранный блок, который доставляется на место установки с помощью специально разработанного подъемного устройства и соединяется с основной конструкцией болтами.
Фасадная навесная стена этого проекта занимает площадь более 40 000 квадратных метров и состоит в основном из изогнутых модульных композитных панелей, текстурированных панелей и других систем. Общий эффект фасада – чашеобразная форма с горизонтальными и вертикальными кромками карниза, благодаря чему панели навесной стены имеют ступенчатое распределение одинарных и двойных изгибов. Для обеспечения архитектурного эффекта изогнутых модульных плит проектная группа инновационно использует информационно-моделизационную технологию и интегрированные строительные технологии стальных навесных стен для цифрового контроля качества и точности всего жизненного цикла строительства на каждом этапе «углубления, обработки и монтажа».
Стальная каркасная сетка
На этапе детального проектирования для анализа пространственных взаимосвязей и оптимизации компоновки системы используются параметрическое моделирование и технология зажима стальных конструкций навесных стен. В соответствии с архитектурным разделением внешней оболочки навесной стены и плиты, можно быстро изготовить стальной каркас, алюминиевый профиль и модульную плиту. Благодаря трехмерным регулируемым адаптерам, шанхайская команда автоматически определяет спецификации материалов и их количество в соответствии с алгоритмом и точно размещает заказ. На этапе обработки компонентов и сборки модулей используется технология предварительной сборки на основе информационного моделирования для обеспечения точности обработки модульной плиты путем обнаружения и контроля отклонений между теоретическими и измеренными значениями контрольных точек модульной плиты. На этапе монтажа на месте из модели извлекаются трехмерные контрольные координаты для выполнения пространственных измерений и позиционирования каждого процесса изнутри наружу, что обеспечивает качество строительства модульной плиты.
Связь между информационной моделью и измерениями и контролем на местах.
Кроме того, компания Fast Steel Factories Co., Ltd., чтобы обеспечить внешний вид изогнутой композитной листовой стали, учитывает дугообразные изменения формы листа, а в системе киля колонн и балок используются изогнутые профили из алюминиевого сплава с одинаковой кривизной, что повышает качество благодаря точному контролю технологического процесса.
При проектировании футбольного поля впервые была применена система центральных натяжных конструкций с кольцом и спицами, а также фарфоровая чашеобразная фасадная навесная стена. В условиях решения инженерно-строительных задач научно-технические группы Шанхайской строительной машиностроительной группы и компании Fast Steel Factories Co., Ltd. использовали преимущества интеграции двух технологий. Научно-техническая группа Шанхайской строительной машиностроительной группы инновационно разработала комплексную строительную технологию с использованием вантовой сетки с колесно-спицевым соединением, а компания Fast Steel Factories Co., Ltd. обеспечила точную конфигурацию стальных конструкций, что позволило реализовать экономичное строительство стальной кровли и навесной стены футбольного стадиона в Пудуне.
