道铁认识实习报告 北京交通大学

道铁认知实习报告

实习目的:通过实习对道铁有更感性的了解。

实习时间:20##年5月23号

实习地点:南口-青龙桥实习路线;野溪-斜河涧路线;桃山隧道;

作为新生的我们,必须要对我们所学习的专业有个感性的认识,因此,学校给我们大二学生安排了为期两天的土木工程认识实习。为期两天的铁道和隧道工程认识实习现在已结束了,我们更清楚地认识和了解土木工程中的铁道和隧道工程这个专业。下面就是我记录的实习情况,以及一些在实习过程中或之后的感悟与思考。

在前往实习地点的车上老师给我们做了实习动员,着重给我们强调了一下几点:1安全第一,要处处注意安全;2严肃对待实习,要端正态度,每个人到要参加,不可以随便缺勤;3一切行动听指挥,不要擅自独立行动;4在实习中可以帮助我们这些学生对土木工程有个感性的基础的认识,为将来的专业课程的学习打下良好基础。

    首先,对于隧道工程:

一、隧道工程的基本概念

1、广义定义:最终使用于地表面以下,不论以何种方式建造的所需形状和尺寸的空洞,内部净空面积在2平方米以上者。

2、狭义定义:是一种修建在地下的工程建筑物,修建在地下、两端有出入口,供车辆、行人、水流及管线等通过的通道。

二、隧道工程的沿革与发展

(一)发展目标:20世纪:高层建筑;21世纪:地下空间

美国“未来学家”杂志社预测21世纪将有1/3的人口生活于地下。在我国,地下空间的开发利用始于60 年代,主要是地铁与人防工程,65年修建北京地铁;70年代修建了大量的人防工程,经改造利用,成了地下商业街、地下工厂、仓库和招待所,较好地发挥了经济效益。

(二) 历史发展

1.国际上

(1)古代:公元前180~2160年前后,在古巴比伦城幼发拉底河下修筑的人行隧道,是迄今已知的最早用于交通的隧道,为砖砌构构造物。

(2)现代:现代隧道开挖技术的产生是在火药的发明和19世纪的产业革命后出现的,尤其是铁路的出现对交通隧道起到了很大的推动作用。

(3)目前世界上最长的交通隧道:山岭铁路隧道:日本的大清水隧;交通隧道:日本的青函隧道,英法海峡隧道;公路隧道:瑞士的圣哥达隧道。

2.国内

(1)古代:1、春秋时代《左传》就有“隧而相见”的记载2、三国时期的“官度之战”,曹操掘地道…3、封建时期各个朝代的帝王坟墓陵寝均修在地下

(2)近代:1、最早的隧道是:台湾的狮球岭隧道2、完全由中国人自行设计和修建的隧道是詹天佑负责设计的八达岭隧道。

(3)现代:1、已建成的最长铁路隧道:秦岭隧道;2已建成的最长公路隧道:秦岭终南山隧道。

(三) 技术发展

1.国际上

隧道工程的长度标志着一个国家发展的水平,如日本的三代清水隧道,穿越海拔2000m的谷川山脉;其他的有:日本——南朝鲜拟建海底隧道;意大利连接西西里岛的海底隧道正在建设之中,它们可望在本世纪实现。

2.在我国

(1)铁路隧道的建造:至20##年底,我国运营铁路隧道已有6880多座,总延长为3700Km。

(2)公路隧道的建造:改革开放以后随着高等级公路的修建,隧道才越来越长。近十多年来,公路隧道的建造也取得了迅猛发展,每年几乎都有十座以上的隧道建成 。目前我国已建成400余座公路隧道,总长度已超过100km。

(3)水底隧道的建造:近年来,跨海隧道开始得到大力发展,目前在建的有厦门海底隧道,规划中的有山东胶州湾海底隧道,上海崇明岛海底隧道,琼州海峡隧道,台湾海峡隧道。

(4)在隧道设计与理论分析计算方面:衬砌结构的设计与计算采用了与电子计算机技术配套的数值计算方法,如有限元、边界元、离散元等。普遍采用计算机辅助设计,从而节省了大量劳力和时间。

三、隧道工程的功能与特点

(一)隧道工程的功能:1.克服高程障碍;2.裁弯取自;3.避开不良地质地段;4.避开其他重要建筑或工程等。

(二)隧道工程的特点

1)优点:1.缩短线路长度,减少能耗;2.节约土地资源;3.有利于环境保护;4.保证行车安全;5.不受气候影响,提高防护能力;6.不影响水路交通。

2)缺点:1.造价较高;2.施工期限长;3.施工作业环境和条件较差;4.附属设备能耗大。

四、隧道工程的种类及作用

1.按用途分:(1)铁路隧道(2)公路隧道(3)水底隧道(4)地下铁道

2.按地层分:岩石隧道,土质隧道

3.按所处位置分:山岭隧道,城市隧道,水底隧道

4.按施工方法分:钻爆法隧道;明挖法隧道;机械法隧道:包括掘进机法和盾构法;沉埋法隧道

5.按断面形状分:圆形隧道,矩形隧道,马蹄形隧道

6.按开挖断面大小分:特大断面,大断面,中等断面,小断面,极小断面

五、隧道施工设备:钻孔台车、凿岩机、半边炮眼、空压机房、空压机、斗车、有轨运输、混凝土喷射机、混凝土泵、装碴机、施工通风设备、模板台车、型钢材料、隧道爆破等等。

这两天,老师带领我们观看了处在密云的多个隧道。让我们对隧道的理解从理性深入到了感性,不再一味是课本知识。

对于铁道:

铁路线路的构成有:路基、道床、 枕木、 钢轨、 连接零件、 等。   

作用是:由钢轨承载机车车辆的各种力,并通过枕木、 道床、 路基、 均匀传给大地. 引导列车按方向行进复式交分道岔。  

我国铁道的标准轨距:1435MM   

测量位置为:左右两股钢轨内侧踏面下16mm处的最小距离。   

轨距拉杆是用一根杆件在轨底将两根钢轨连接起来,以提高钢轨的横向稳定性,提高轨道保持轨距的能力。一般用于道岔,小半径曲线。电气化铁路中,轨距拉杆的中部用绝缘零件隔开。

实习当中,青龙桥铁道给我们的印象最为深刻。

1905年5月,京张铁路总局和工程局成立,以陈昭常为总办,詹天佑为会办兼总工程师,1906年詹天佑又升为总办兼总工程师。詹天佑清楚地知道这一任务的艰巨性,他首先必须顶住来自各方面的冷嘲热讽:有人说他是“自不量力”,“不过花几 个钱罢了”,甚至说他是“胆大妄为”。他给他的美国老师诺索朴夫人的信中就这样说:“如果京张工程失败的话,不但是我的不幸,中国工程师的不幸,同时带给中国很大损失。在我接受这一任务前后,许多外国人露骨地宣称中国工程师不能担当京张线的石方和山洞的艰巨工程,但是我坚持我工程”。充分体现了中国知识分子的爱国心和民族责任心。

  詹天佑勘测了三条路线,第二条绕道过远为不可取。第三条就是今天的丰沙线。由于清廷拨款有限,时间紧迫,詹天佑决定采用第一条路线,即从丰台北上西直门、沙河、经南口、居庸关、八达岭、怀来、鸡鸣驿、宣化到张家口,全长360华里。全线的难关在关沟,这一带叠峦重嶂,悬殊峭壁,工程之难在当时为全国所没有,世界所罕见;坡度极大,南口和八达岭的高度相差180丈。詹天佑把全线分为三段:丰台到南口为第一段,南口到康庄为第二段,余为第三段。

  1905年8月,京张铁路正式开工,紧张的勘探、选线工作开始了。詹天佑亲自带学生和工人着,背着标杆,经纬仪,日夜奔波在崎岖的山岭上。一天傍晚,猛烈的西北风卷着沙石在八达岭一带呼啸怒吼,刮得人睁不开眼睛,测量队急着结束工作,填个测得的数字,就从岩壁上爬下来。詹天佑接过本子,一边翻看填写的数字,一边疑惑地问:“数据准确吗”?“差不多”,测量队员回答说。詹天佑严肃地说:“技术的第一个要求是精密,不能有一点模糊和轻率,‘大概’、‘差不多’这类说法不能出自工程人员之口。”接着,他背起仪器,冒着风沙,重新吃力地攀到岩壁上,认真地又重新勘测了一遍,修正了一个误差。当他下来时,嘴唇也冻青了。

  不久,勘探和施工进入最困难的阶段。在八达岭、青龙桥一带,山峦重叠,陡壁悬岩,要开四条隧道,其中最长的达一千一百多米,是居庸关的三倍长。詹天佑经过精确测量计算,决定采取分段施工法:从山的南北两端同时对凿,并在山的中段开一口大井,在井中再向南北两端对凿。这样既保证了施工质量,又加快了工程进度。凿洞时,大量的石块全靠人工一锹锹地挖,涌出的泉水要一担担地挑出来,身为总工程师的詹天佑毫无架子,与工人同挖石,同挑水,一身污泥一脸汗。他还鼓舞大家说:“京张铁路是我们用自己的人、自己的钱修建的第一条铁路,全世界的眼睛都在望着我们,必须成功!”“无论成功或失败,决不是我们自己的成功和失败,而是我们国家的成功和失败!”詹天佑为了缩短工期,想出了“竖井开凿法”,为了火车上山,创造了“人”字形线路,这些方法都在现在起到了非常大的作用。

  1905年9月4日正式开工,12月12日开始铺轨。就在铺轨的第一天,一列工程车的一个车钩链子折断,造成脱轨事故。这一下成了中国人不能自修铁路的证据,各种诽谤中伤纷至沓来。但詹天佑没有惊慌失措,反倒冷静地想到:此路坡度极大,每节车厢之间的连接性能稍有不固,事故就难避免。为此,他使用了自动挂钩法,终于解决了这个问题。

  1906年9月30日第一段工程全部通车,第二段工程同时开始。难关就在第二段,首先必须打通居庸关、五桂头、石佛寺、八达岭四条隧道,最长的八达岭隧道1,092公尺。这不仅要有精确的计算和正确的指挥,还要有新式的开山机、通风机和抽水机。前者对詹天佑都不成问题,而后者当时中国全都没有,只在靠工人的双手,其困难程度可以想见。他们硬是克服了重重困难,终于在1908年9月完成了第二段工程。

  第三段工程的难度仅次于关沟,首先遇到的是怀来大桥,这是京张路上最长的一座桥,它由七根一百英尺长的钢梁架设而成。由于詹天佑正确地指挥,及时建成。1909年4月2日火车通到下花园。下花园到鸡鸣驿矿区岔道一段虽不长,工程极难。右临羊河,左傍石山,山上要开一条六丈深的通道,山下要垫高七华里长的河床。詹天佑即以山上开道之石来垫山下河床。为防山洪冲击路基,又用水泥砖加以保护,胜利完成了第三段工段。

之后不久,我们在老师的带领下进行了实习总结。同学们从大方向、大的感性认识上了解了建筑工程,并借此激发我们的学习兴趣,并且为我们布置了实习作业,还强调了实习的重要性,以及要端正态度对待最后的实习报告和实习日志。在此,我谨一句话结尾:老师,您辛苦了!

 

第二篇:北京交通大学-土木工程认识实习报告--建工方向

土木工程专业认识实习报告

——房屋建筑结构方向

姓    名:   XXXX 

学    号  XXXX

班    级  土木XXXX

单    位:北京交通大学土建学院

时    间:201X年X月


目录

第一部分   前言------------------------------------- 01  

第二部分   专论------------------------------------- 03

(1)土木工程楼-----------------------------------------  03

(2)工程结构实验室-------------------------------------  03

(2)鸟巢-国家体育中心----------------------------------  05

(2)水立方-国家游泳中心--------------------------------  08

(2)北京北站-------------------------------------------  09

第三部分   结束语---------------------------------- 12


第一部分   前言

Ø  实习时间

20##年5月11、12日

Ø  实习目的

实习是大学教学中的一个不可分割的有机组成部分,是大学学习中的一个非常重要的环节,也是加强专业知识认识和完善拓展知识的一个重要途径。

土木工程专业作为一门实践性很强的专业,建立正确的专业思想,树立正确的专业知识学习态度有极其重要的影响作用,这些凸现了实习的必要性。鉴于此,我们于20##年5月11、12日进行关于房屋建筑结构方向的土木工程专业认识实习。

本次实习的目的是通过实地参观土木工程楼、结构实验室、北京北站以及鸟巢、水立方,了解建筑工程中的常见结构及其构造特点等,对房屋建筑结构工程建立直观感性的认识。

Ø  实习地点

n  土木工程楼

土木工程楼位于北京交通大学校区,土建学院办公楼。

n  工程结构实验室

工程结构实验室1987年建成投入使用,其中建有当时北京地区第一个双向反力墙,1995年铁道部批准工程结构与环境实验为部级重点实验室。通过资源整合和“211工程”建设,目前工程结构实验室的整体规模和水平得到了很大的提高。实验室建筑面积1700,拥有设备1000台件,总价值1200多万元,其中包括先进的MTS拟动力加载设备和数据采集设备。与建筑材料实验室一起,为学生开设了钢筋混凝土梁的设计、制作和加载实验等扩展性实验项目,极大地调动了学生的积极性。

n  北京北站

北京北站位于北京市西城区西直门,隶属北京铁路局管辖。离通辽站836公里,距包头站809公里。现为一等站,它是中国自主设计建造的第一条干线铁路——京张铁路上的车站。北京北站是北京市郊S2线的始发站,也是规划中的京张城际在北京的起点站。北京北站改造工程于20##年动工, 工程主要包括站房扩建以及与北京站、北京西站相类似的大跨度无站台柱雨棚工程,站台、铁道线路和行车信号的改造。总投资1.1亿元。

n  鸟巢

国家体育场位于北京奥林匹克公园中心区南部,主体建筑为“鸟巢”。为20##年第29届奥林匹克运动会的主体育场。工程总占地面积21公顷,建筑面积258,000㎡。场内观众坐席约为91000个,其中临时坐席约11000个。举行奥运会、残奥会开闭幕式、田径比赛及足球比赛决赛。奥运会后将成为北京市民广泛参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所,并成为具有地标性的体育建筑和奥运遗产。

国家体育场工程为特级体育建筑,大型体育场馆。主体结构设计使用年限100年,耐火等级为一级,抗震设防裂度8度,地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形,南北长333米、体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构,钢结构总用钢量为4.2万吨,混凝土看台分为上、中、下三层,看台混凝土结构为地下1层,地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开,互不相连,形式上呈相互围合,基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构,即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。

n  水立方

国家游泳中心位于北京奥林匹克公园内,20##年北京奥运会标志性建筑物之一。其与国家体育场分列于北京城市中轴线北端的两侧,共同形成相对完整的北京历史文化名城形象。国家游泳中心规划建设用地62950平方米,总建筑面积65000-80000平方米,其中地下部分的建筑面积不少于15000平方米,长宽高分别为 177m×177m×30m。来自101个国家和地区的35万多港澳台同胞及海外侨胞共捐献了9.4亿人民币。

第二部分   专论

Ø  实习内容

实习报告将就本次参观的各个典型建筑为例,介绍该建筑的结构特点,并对相关知识点进行展开说明。

土木工程楼

框架剪力墙结构

在土木工程楼一楼入口处,我们观察了位于右侧的框架-剪力墙结构。据老师介绍并查阅资料得到该结构也称框剪结构,是在框架结构中布置一定数量的用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱的剪力墙,可以构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求。剪力墙结构承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力。钢筋混凝土墙板能承受竖向和水平力,刚度很大,空间整体性好,房间内不外露梁、柱棱角,便于室内布置,方便使用。

框架剪力墙的受力特点:在下部楼层,剪力墙的位移较小,框架按弯曲型曲线变形,剪力墙承受大部分水平力;上部楼层的剪力墙位移越来越大,有外侧的趋势,框架除了负担外荷载产生的水平力外,还额外负担了把剪力墙拉回来的附加水平力,剪力墙则承受负剪力。

填充墙结构

框架结构中填充在柱子之间的墙称框架填充墙,起围护和分隔作用,重量由梁柱承担。框架结构分全框架和半框架,全框架没有承重墙,半框架有承重墙。

工程结构实验室

预制装配式建筑

该实验室属于轻量钢结构“预制装配式”的建筑。将部分或全部构件在工厂预制完成后运输到施工现场,将构件通过可靠的连接方式组装而建成。

牛腿柱

牛腿柱属于外挑结构,比如自己家造房子时,为了支撑外挑阳台而在阳台地下增设的悬挑短梁就是牛腿。在结构实验室中,柱身上为了搁置吊车梁,而设置用柱上的牛腿来承担吊车梁的重量的结构形式。牛腿的作用是衔接悬臂梁与挂梁,并传递来自挂梁的荷载。在这里由于梁的相互搭接,中间还要设置传力支座来传递较大的竖直和水平反力,因此牛腿高度已削弱至不到梁高的一半,却又要传递较大的竖直和水平反力,这就使它成为上部结构中的薄弱部位。

设计中应对此处的构造予以足够的重视。通常要注意以下几点。

⑴悬臂梁与挂梁的腹板宜一一对应,使受力明确,缩短传力路线;接近牛腿部位的腹板应适当加厚,加厚区段的长度不应小于梁高;

⑵设置端横梁加强,端横梁的宽度应将牛腿包含在内,形成整体;

⑶牛腿的凹角线形应和缓,避免尖锐转角,以减缓主拉应力的过分集中;

⑷牛腿处的支座高度应尽量减小,如采用橡胶支座;

⑸按设计计算要求配置密集的钢筋,钢筋布置应与主拉应力的方向协调一致,以防混凝土开裂。

吊车梁

简要介绍一下吊车梁的组成。

用于专门装载厂房内部吊车的梁,就叫吊车梁,一般安装在厂房上部。该结构实验室中就是在实验室的上部安装了吊车梁。吊车梁是支撑桁车运行的路基,用于钢结构厂房中。吊车梁上有吊车轨道,桁车就通过轨道在吊车梁上来回行驶。吊车梁跟钢梁相似,区别在于吊车梁腹板上焊有密集的加劲板,为提桁车吊运重物提供支撑力。

排架体系

据老师介绍,该结构实验室的上部结构属于排架体系,排架体系是由装配式钢筋混凝土屋面板、屋架梁、吊车梁、连系梁、柱等主要构件组成。排架体系便于装配,对施工条件适应性较大,而且适应范围很广,跨度可达30多米,高度可达20多米,吊车吨位也可达100~200吨。这种体系结构刚度大,耐久性和防火性好,但屋顶自重大,构件类型和数量较多,安装工作量较大。

X形支撑

沿周圈框架平面按K形支撑和X形支撑布置一定数量的钢筋砼抗剪墙板或配筋砌块抗剪墙板,能有效克服框架的剪力滞后现象,显著提高框架的整体性和抗推刚度,减少结构的整体侧移,特别有利于减小层间侧移。但这种结构的延性较差,因此,可以在墙板上开十字形结构竖缝使之出现薄弱部位,形成延性耗能墙板,提高框架的抗震性能

井字梁

井字梁就是不分主次,高度相当的梁,同位相交,呈井字型。这种一般用在楼板是正方形或者长宽比小于1.5的矩形楼板,大厅比较多见,梁间距3m左右。由同一平面内相互正交或斜交的梁所组成的结构构件。又称交叉梁或格形梁。

井式梁板结构的布置一般有以下五种,下面分别于以说明。

1、正式网格梁网格梁的方向与屋盖或楼板矩形平面两边相平行。正向网格梁宜用于长边与短边之比不大于1.5的平面,且长边与短边尺寸越接近越好

2、斜向网格梁当屋盖或楼盖矩形平面长边与短边之比大于1.5时,为提高各项梁承受荷载的效率,应将井式梁斜向布置。该布置的结构平面中部双向梁均为等长度等效率,于矩形平面的长度无关。当斜向网格梁用于长边与短边尺寸较接近的情况,平面四角的梁短而刚度大,对长梁起到弹性支承的作用,有利于长边受力。为构造及计算方便,斜向梁的布置应与矩形平面的纵横轴对称,两向梁的交角可以是正交也可以是斜交。此外斜向矩形网格对不规则平面也有较大的适应性。

 3、三向网格梁当楼盖或屋盖的平面为三角形或六边形时,可采用三向网格梁。这种布置方式具有空间作用好、刚度大、受力合理、可减小结构高度等优点。

4、设内柱的网格梁当楼盖或屋盖采用设内柱的井式梁时,一般情况沿柱网双向布置主梁,再在主梁网格内布置次梁,主次梁高度可以相等也可以不等。

5、有外伸悬挑的网格梁单跨简支或多跨连续的井式梁板有时可采用有外伸悬挑的网格梁。这种布置方式可减少网格梁的跨中弯矩和挠度。

鸟巢-国家体育场

概况

国家体育场位于北京市成府路南侧,奥林匹克公园中心区内,是北京20##年奥运会的主体育场。建筑顶面呈马鞍形,长轴为332.3m,短轴为297.3m,南北跨度结构相对标高为42.246m,东西跨度结构相对标高为69.900m,屋盖中间开洞长度为185.3m,宽度为127.5m。主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置,与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。大跨度屋盖支撑在周边的24根桁架柱之上。主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置,与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。大跨度屋盖支撑在周边的24根桁架柱之上。主桁架尽可能直通或接近直通,并在中部形成由分段直线构成的内环。钢结构总量约4.6万t,构件截面均为箱形,其空间位置复杂多变,形体宏大、美观。国家体育场主桁架共有48榀,分别由外围24榀桁架柱开始向中间延伸,在中间形成椭圆形的环。主桁架总用钢量约14 000t,桁架柱约17 020t,主桁架与桁架柱一起共同形成如图2所示的主要承力体系。主桁架的轴线高度为12m,上下弦及腹杆均为箱形截面构件。

结构特点

工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形,南北长333米、体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构,钢结构总用钢量为4.2万吨,混凝土看台分为上、中、下三层,看台混凝土结构为地下1层,地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。

钢结构与混凝土看台上部完全脱开,互不相连,形式上呈相互围合,基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构,即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。国家体育场工程作为国家标志性建筑, 

作为屋盖结构的主要承重构件,桁架柱最大断面达25m×20m,高度达67m,单榀最重达500吨。而主桁架高度12m,双榀贯通最大跨度145.577+112.788m,不贯通桁架最大跨度102.391m,桁架柱与主桁架体型大、单体重量重。由于该工程中的构件均为箱型断面杆件,所以,无论是主结构之间,还是主次结构之间,都存在多根杆件空间汇交现象。加之次结构复杂多变、规律性少,造成主结构的节点构造相当复杂,节点类型多样,制作、安装精度要求高。该工程工地连接为焊接吊装分段多,现场焊缝长度长,加之厚板焊接、高强钢焊接、铸钢件焊接等居多,造成现场焊接工作量相当大,难度高,高空焊接仰焊多。

防雷措施

 “鸟巢”的防雷设计采用的是最传统的防雷技术。充分利用建筑结构自身的有利条件,将鸟巢的金属屋面,钢结构中的钢构件、钢筋混凝土中的钢筋等通过焊接等方式进行有效连接,整个“鸟巢”的“钢筋铁骨”部分构成了一个理想的“笼式避雷网”。为防止雷击时对人体的伤害,在场馆内人能触摸到的部位,比如钢柱等,都相应作了等电位连接;“鸟巢”内的几乎所有设备与“笼式避雷网”都有可靠连接,保证雷电来临瞬间产生的巨大电流能通过“笼式避雷网”导入地下,以此最大限度地保证场馆自身、仪器设备和人身的安全。

工程钢结构空间巨型桁架安装工艺

主桁架分段及设备选择

大跨度空间巨型桁架的吊装分段很重要,不仅要考虑各分段重量、安装作业半径和国内外现有吊机资源的匹配,同时各分段在支撑塔架上的临时固定及相互搭接各分段间吊装顺序的确定同样是施工的关键。根据支撑塔架的设置及主桁架的空间交叉情况,将屋盖主桁架共分成182吊,其中,内环吊装单元共96吊(空间桁架16吊,平面桁架80吊);外环吊装单元共86吊(均为平面桁架)。综合考虑体育场主桁架大型构件的吊装,主桁架最终选用1台CC4800型800t履带吊和CC2800型600t履带吊吊装。800t履带吊在场外吊装外环主桁架,600t履带吊在场内吊装内环主桁架。外环主桁架在南北向安装高度相对较低,作业半径较小,但箱形构件的管壁厚,构件吊装单元重,所以800t履带吊采用主、辅臂短,主臂仰角大的塔式工况;而处于东西向的外环主桁架安装高度大,作业半径大,构成桁架的箱形截面壁厚薄,构件吊装单元轻,选用主、辅臂长,仰角小的塔式工况。内环主桁架除了存在与外环主桁架相同的吊装分部情况外,还有大量的空间立体桁架的吊装。由于所有的空间立体桁架均处在最内环,作业半径小,也不用跨越障碍,同时构件重,起重要求高,所以选用带超起的主臂工况,而其他内环桁架同样遵循了外环主桁架一样的工况,选用两种带超的塔式工况。外环南北向最重的吊装单元达140t,安装高度为50m,最大作业半径为42m;外环东西向最重的吊装单元达90t,安装高度为64m,最大作业半径64m。内环所有空间立体桁架最大为250t,安装高度为46m,最大作业半径为38m;南北向最重的吊装单元140t,安装高度为44m,最大作业半径为48m;内环东西向最重的吊装单元达120t,安装高度为58m,最大作业半径38m。

l  平面桁架吊装工艺

平面桁架虽然吊装吨位较空间桁架小,但其采用卧拼方式在龙门吊下拼装,脱胎同时起扳、回直,而后在龙门吊拼装时吊点场地外调平再提升就位,吊装工艺相对复杂,平面桁架吊装主要是脱胎、起扳和调平等施工工序及其过程中的主要控制措施:

1)脱胎时800t履带吊提升主桁架的上弦,两台龙门吊提升下弦。三机抬吊三吊点平面投影范围包含重心,保证三点同时受力,如图8所示;同时,过重心垂直构件上下弦的辅助线到两龙门吊点的距离相等,确保两龙门吊均载,且便于在起扳过程中监测、控制。

2)脱胎后起扳,起扳时为监控桁架下弦两头均衡提升,在下弦吊挂两盘卷尺监测下弦离地距离。当两头离地距离不等时,调整两龙门吊吊钩使构件两端平衡。由于龙门吊钩下没有测量构件重量的仪器,这里通过控制两吊点至重心线的垂直距离及起扳过程中两点平衡,确保两龙门吊均匀受力。

3)构件起扳调平后,吊车开行至就位点就位,为合理使用大型吊机,采用卡马板临时固定的方式就位。根据吊装构件的长度、重量、重心位置,计算上下弦断口卡马板临时固定受力需要的马板规格、长度、焊缝长度。先焊接上下弦上表面卡马板,构架到达安装就位位置,校正合格将其他三面卡马板焊接完毕,吊机即可松钩。

Q460钢材

Q460是一种低合金高强度钢,它在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形,这个强度要比一般钢材大,因此生产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材;而这次使用的钢板厚度达到110毫米,是以前绝无仅有的。为了给“鸟巢”提供“合身”的Q460,,河南舞阳特种钢厂的科研人员开始了长达半年多的科技攻关,前后3次试制终于获得成功。400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材撑起了“鸟巢”的铁骨钢筋。

ETFE

国家体育馆上层采用ETFE膜:膜结构面积共4万平方米,ETFE膜厚度为250微米,无色透明,投光率大于95%,造型丰富优美,充分利用自然光源,减少能源消耗,自重轻,施工速度快,使用安全可靠,日常维护费用小,经济效益明显,使用年限大于25年。

国家体育馆下层采用ETFE膜:膜厚度大于350微米,乳白色,吸声率大于等于70%,透光率大于等于30%,PTFE膜可为体育场遮蔽风雨,并且使场内光线更加柔和,有利于调节场内光影对比度,兼做声学吊顶,其声学环境居于国内领先水平,PTFE膜结构使用寿命大于25年。

设计施工难点

l  体型大,重量重

l  节点复杂

l  工期紧

l  焊接量大

冬雨季施工

l  工程组织难度大

l  构件翻身、吊装难度大

l  高空构件的稳定难度大

水立方-国家游泳中心

概况

国家游泳中心(水立方)位于北京奥林匹克公园内,20##年北京奥运会标志性建筑物之一,总建筑面积约8万平方米。它的结构形式也相对自由。水立方位于北京奥林匹克公园内,是北京味20##年的夏季奥运会修建的主游泳馆。水立方和鸟巢都是20##年北京奥运会标志性建筑物之一,并且与鸟巢分列于北京城市中轴线北端的两侧。

结构特点

水立方是一个空间钢架的结构膜结构建筑,建筑外围采用世界上最先进的环保节能ETFE(四氟乙烯)膜材料。这种材料的寿命是20多年,但实际上来说会比较长。立方的内外立面膜结构共由3065个气枕组成(其中最小的1-2平方米,最大的达到70平方米),覆盖面积达到10万平方米,展开面积达到26万平方米,是世界上规模最大的膜结构工程,也是惟一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。“水立方”的地下及基础部分是钢筋凝土结构。水立方的结构上吸取了水分子水泡的微观结构,这种钢网架直接接触地面,有避雷的效果。

ETFE(四氟乙烯)膜材料

ETFE(四氟乙烯)膜材料是一种新兴的环保材料,自身的清洁能力比较强,可以利用雨水来完成自身清洁。水立方充分利用ETFE新材料自身的性能和空气层在保温,隔热,隔声方面的原理,在实现建筑的功能要求的同时展现给人们纯净的外形。充分体现了在建筑技术强有力的支持下,注重原理的把握与应用。实现建筑技术与艺术的再创造。

防雷设计

“水立方”与“鸟巢”相似,也是采用了传统的防雷技术。“水立方”的地下及基础部分是钢筋混凝土结构,地上部分是钢网架,钢结构与钢筋混凝土结构中的钢筋通过焊接连接,共同形成了一个立方体的笼子。屋面上,镶嵌、固定一块块充气枕的是槽形的钢构件,钢构件又宽又厚,与“水立方”四壁的钢网架焊接为一体,支撑着整个屋顶。雷雨天气里,这些钢构件的作用更是非同小可。它们一方面作为天沟,收集、排除屋面的雨水;同时又充当了接闪器,及时将雷电流引到“笼式避雷网”,保护整个建筑物的安全。这是一个非常理想的“笼式避雷网”,完全依靠建筑物自身结构中的材料,无须单独架设避雷针、做引下线或接地体,屋面没有突出的避雷针或避雷带,既经济美观又安全可靠。

抗震设计

“水立方”是典型的外柔内刚。外部只看到充气薄膜,好像弱不禁风,而支撑这些薄膜的是坚实的钢结构,里面观众看台和室内建筑物为钢筋混凝土结构。“水立方”的墙壁和天花板由1.2万个承重节点连接起来的网状钢管组成,这些节点均匀地分担着建筑物的重量,使其坚固得足以经受住北京最强的地震。“水立方”的地下部分是钢筋混凝上结构,在浇筑混凝上的时候,在每根钢桂的位置都设置了预埋件(上部为钢块),钢结构的钢柱与这些预埋件牢固的焊接在一起,就这样,地上部分的钢结构与地下部分的钢筋混凝土结构形成一个牢固的整体。正是靠着优越的结构形式和良好的整体性,“水立方”才拥有了“过硬的身体”,达到了抗震8级烈度的标准。

北京北站

概况

北京北站位于北京市西城区西直门,隶属北京铁路局管辖。离通辽站836公里,距包头站809公里。现为一等站,它是中国自主设计建造的第一条干线铁路——京张铁路上的车站。北京北站是北京市郊S2线的始发站,也是规划中的京张城际在北京的起点站。北京北站改造工程于20##年动工, 工程主要包括站房扩建以及与北京站、北京西站相类似的大跨度无站台柱雨棚工程,站台、铁道线路和行车信号的改造。总投资1.1亿元。

大跨度无站台柱雨棚

首先老师为我们介绍了北京北站最重要的无站台柱风雨棚结构,该工程由中铁六局总承包,全部钢结构加工、制作和安装由江苏沪宁钢机股份有限公司完成。北京北站改造工程无站台柱雨棚采用预应力张弦桁架结构体系。雨棚平面投影面积58950 ㎡,南北纵向长度541.2m,东西横向宽度为115.5m,末段宽度缩至80.9m,张弦桁架下部支承于钢管混凝土柱上。雨棚高度变化范围为16~20 m。张弦桁架上弦压杆为三角形截面空间钢管桁架,桁架弦杆与腹杆之间采用相贯焊接。下弦拉杆采用两根钢拉索,拉索规格为247×127。上弦和下弦之间采用刚性撑杆进行连接,形成稳定的空间受力体系。张弦桁架共28榀,各榀之间由纵向桁架连接,以增加桁架的侧向刚度和屋盖结构受力的整体性。雨棚沿纵向设置3条温度缝,将屋面钢结构分成4个区。无站台柱雨棚张弦桁架结构平面布置如图2所示,单榀张弦桁架三维轴测图如图3所示。

张弦桁架

张弦结构是将上弦刚性受压构件通过撑杆与下弦拉索组合在一起形成自平衡的受力体系,是一种大跨度预应力空间结构体系,也是混合结构体系发展中一个成功的创造。

张弦结构作为一种新型的结构形式,近年来在实际工程中得到越来越广泛的应用。其结构体系由抗弯刚度较大的刚性构件和高强度拉索组成,自重较轻,可以跨越很大空间。张弦结构作为一种半刚性结构,其整体刚度由刚性构件截面尺寸和结构体系的空间几何形体两方面共同组成,整体刚度和几何形态与施工过程密切相关,结构体系成型前刚度较弱,因此需要对张弦结构的施工方案进行合理选择并对施工过程进行严格控制。

第三部分   结束语

Ø  实习感想

本次的实习历时一天半,这一次的实习让我对房屋建筑结构方向的基本工作与任务有了一个宏观的了解,对于某些房屋建筑的的基本结构和构造也有了相关的认识。对于将来的工作和任务有了一个感性的的认识。

实习过程中老师详细的讲解让我们收获了很多,房屋建筑的结构设计是一个建筑能顺利地建成并投入使用的基础,必须在掌握相关的理论知识和实践经验的基础上,认真的处理好每一个细节,才能出色地完成房屋建筑结构设计的任务。

也能深刻的认识到目前自身的知识水平和实践经验尚不足,在日后的学习中,一定要努力认真,在四年的学习中完善自己,为社会建设服务。

Ø  感谢

首先感谢老师们。

感谢老师这一段时间的辛苦付出以及每次实习尽心尽力的组织及讲解。

其次感谢同学们。

感谢实习的过程中大家相互照顾,我们一起见证了彼此的成长。

最后感谢自己。

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