三维空间球体底座安装技术

姜旭锋 张晓华 王 粲

（山东莱钢绿建发展有限公司，上海 普陀 200061）

1 工程概述

本钢结构工程主体为三个正球体相连结构，球体直径为38.6m，内部中空无支撑结构，球体内部设有中心平台及连桥在标高15.9m处球体横向联系杆件相连，球体底座与球体弧形柱为销轴连接形式。每球体按20等分，每18°设置弧形钢柱与顶部北极圈相互连接形成球体结构，横向主联系杆件为箱型结构，分别设置在6.9m、15.9m、22m标高处，其余次联系杆件主要为圆管结构。三个球体结构用钢量约为1620吨，每单体球用钢量约为540吨，主要材质为Q345B及Q345GJ。弧形钢柱截面主要为：BOX500×400×16mm，柱间箱型联系杆件截面主要为：BOX600×400×16mm。

三维模型图

2 三维空间球体底座安装工艺原理

球体底座布置图

该技术便于空间较为复杂的地脚螺栓螺栓及底座安装，将空间结构的坐标转化为可直接测量、检查的点线，只要将控制点、线的数据明确，根据工装上明确的数据进行定位即可，操作人员操作方便，可增加工装数量，同时作业，确保了安装质量的同时也确保了安装的效率。底座安装控制点较为复杂，安装分步骤进行，先对地脚螺栓进行定位，底座安装需要在地脚螺栓浇筑完毕后，混凝土达到强度后，进行安装。因此需要按底座的各项安装控制点的要求，制作工装，在地脚螺栓定位时即可体现底座的安装状态，以此来确保地脚螺栓浇筑完毕后对底座安装质量的保证。

3 工艺流程及操作要点

绘制工装加工图——检查工装加工尺寸——地脚螺栓与工装组装——安装位置放线——组装件放入安装位置——安装找正 （中心、标高、角度等）——定位完毕——地脚螺栓加固——工装拆除——地脚螺栓定位复查——混凝土浇筑——底座就位——底座找正——地脚螺栓紧固——二次灌浆——底座复验

3.1 底座安装的主要控制点

底座安装定位的主要控制点为：底座销轴孔中心坐标、销轴孔中心到球体圆心的半径、底座与水平面的角度、底座水平度、底座与圆相切的垂直度、与地脚螺栓的配合关系。如图示：

3.2 工装制作

根据底座的各项控制点的要求，使用钢板及圆钢等材料进行加工制作。如图示：

3.3 测量放线

根据安装要求进行测量放线，放线内容：球体圆18°分度线，标高控制点，球体中心点等。如图示：

3.4 地脚螺栓与工装组装

地脚螺栓与工装组装时需注意地脚螺栓头部露出长度及地脚螺栓垫板与工装模板的接触面。如图示：

3.5 定位调整

对组合件进行定位调整，主要控制点为：销轴中心点至球体中心点半径距离，销轴中心点的标高、工装的底板与水平面的角度、工装中心线与10°分度线的关系、工装水平度等。使用测量仪器为：水准仪、经纬仪、盘尺、水平等。如图示：

3.6 地脚螺栓加固

组装件调整完毕后，对地脚螺栓进行加固，工装拆除前检查地脚螺栓加固情况，达到要求后拆除工装。

3.7 底座安装

地脚螺栓浇筑完毕，达到强度后，底座安装前将地脚螺栓调整螺母调整至要求位置，底座就位后，对底座安装位置进行复查，复查方式与上述过程相同，合格后交下工序二次浇筑。

4 工艺控制措施

1）根据底座尺寸与地脚螺栓规格、尺寸，制作工装。工装所需的板件应数控下料满足尺寸要求，板件需平整，地脚螺栓孔需数控制孔，组装时需严格控制尺寸，满足使用要求。加工完毕后需复查尺寸，合格后方可使用。

2）测量控制线的设置，18°分度线需按顺时针和逆时针分两次放线，吻合后方可使用。四周布置四个标高点，满足安装时的需要。设置球体中心线，便于底座与球体中心线半径测量。

3）组合件安装测量过程中，测量用具、仪器需通过鉴定，满足使用要求。

4）地脚螺栓加固需加固稳妥后方可拆除工装。

5）底座就位前，调整螺母需调整一直，确保底座角度与水平度。

6）地脚螺栓垫板需在二次浇筑前焊接完毕。

5 结语

运用该技术，成功的解决了该种类型底座安装的困难，化繁为简，大大的提高了安装效率，安装质量，经后续安装实践证明，该方法简洁、有效。