弧形管桁架相貫線切割及跨外吊裝施工技術(shù)

劉春燕 曹宗勝

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

弧形管桁架相貫線切割及跨外吊裝施工技術(shù)

劉春燕 曹宗勝

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)弧形管桁架相貫線切割精度高以及現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的限制條件，通過二次深化設(shè)計(jì)及運(yùn)用現(xiàn)代施工機(jī)械，確保了管件的切割精度，安裝現(xiàn)場(chǎng)通過拼裝、兩次翻身、斜向就位等特殊工序，使桁架順利安裝并就位，有效地保證了結(jié)構(gòu)質(zhì)量和鋼結(jié)構(gòu)藝術(shù)效果。

弧形管桁架，切割，倒三角，斜向就位，翻身

1 工程概況及施工難點(diǎn)

我單位施工的太原師范學(xué)院新校區(qū)行政中心樓工程大廳屋面應(yīng)用弧形管桁架的結(jié)構(gòu)形式。其上下弦桿均為弧形，呈“橄欖”狀，外形立體，美觀，簡(jiǎn)潔，輕逸?？缍葹?6 m的簡(jiǎn)支倒三角鋼管桁架體系，上下弦桿采用φ140×6焊管，上弦橫、斜桿采用φ114×5焊管，腹桿采用φ76×4和φ76×6焊管。單榀主桁架約3.7 t，施工安裝高度達(dá)19.350 m，且兩端支座標(biāo)高差值1.8 m以上。

倒三角弧形管桁架空間軸側(cè)圖見圖1。

2 施工原理

2.1 管材相貫線下料切割工藝原理

為保證弧形管桁架的切割坡口的弧度、位置、尺寸準(zhǔn)確性，首先通過應(yīng)用專業(yè)軟件建模，進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì),建立立體數(shù)字模型，最終導(dǎo)出每根桿件長(zhǎng)度、坡口切割角度等技術(shù)參數(shù)，形成二維數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制機(jī)床加工。

另外，選用數(shù)控等離子相貫線切割機(jī)，通過事先編制的放樣程序在電腦控制下自動(dòng)切割，一次性完成多變角度相貫坡口的開設(shè)，確保鋼管相貫切口的切割精度。

2.2 弧形管桁架拼裝及吊裝

“倒三角”式弧形管桁架在安裝現(xiàn)場(chǎng)按照上弦桿→下弦桿→腹桿的拼裝順序倒置拼裝成型。通過120°側(cè)翻和60°兩次翻身完成180°翻身。

單榀倒三角桁架采用四點(diǎn)跨外單件流水吊裝。在四周建筑物均已建成，不能采用常規(guī)跨內(nèi)吊裝的情況下，選擇桁架高支座端為吊裝輔助就位控制點(diǎn)，此處拴繩索以輔助改變桁架的傾斜角度，使其與不同標(biāo)高兩支座間的斜度相吻合，并能夠準(zhǔn)確放置于支座上。

3 關(guān)鍵工序及施工要點(diǎn)

3.1 二次深化設(shè)計(jì)建立立體數(shù)字模型

根據(jù)管桁架施工圖紙?zhí)峁┑母黜?xiàng)技術(shù)參數(shù)，采用“BYME管網(wǎng)結(jié)構(gòu)相貫線CAD/CAM軟件”。通過軟件提取每根鋼管的空間坐標(biāo)位置，并自動(dòng)生成三維模型圖，同時(shí)組建相貫數(shù)據(jù)庫(kù)，并在管網(wǎng)結(jié)構(gòu)相貫數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下系統(tǒng)輸出材料清單，列出所需鋼管的規(guī)格、材質(zhì)及數(shù)量。通過圖形轉(zhuǎn)換成文件輸入，經(jīng)過計(jì)算得出桿件坡口角度、長(zhǎng)度、切割數(shù)據(jù)及煒彎弧度技術(shù)參數(shù)，最終以電子數(shù)據(jù)形式輸出所有不同規(guī)格尺寸管件的切割數(shù)據(jù)。

3.2 引入數(shù)控管線切割機(jī)流水線下料切割

通過軟件最終生成的相貫線切割文件，通過網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)盤輸入切割機(jī)，數(shù)據(jù)確認(rèn)無誤后操作工操作時(shí)只需輸入管件號(hào)，指令數(shù)控管線切割機(jī)實(shí)施切割。

相貫桿件的切割采用HID-600EH五維數(shù)控管線切割機(jī)，進(jìn)行流水生產(chǎn)線自動(dòng)切割下料。通過等離子切割管材坡口，由電腦控制切割機(jī)的切割速度以及坡口的角度，形成了所要求的坡口。

通過計(jì)算機(jī)生成相貫線的展開圖在透明的塑料薄膜上按1∶1繪制成檢驗(yàn)用型板，型板上標(biāo)上管件的編號(hào)。檢驗(yàn)時(shí)將型板根據(jù)“天、地、左、右”線標(biāo)志緊貼在相貫線管口，用以檢驗(yàn)坡口吻合程度。

3.3 倒三角桁架現(xiàn)場(chǎng)倒置拼裝

由于運(yùn)輸限制超長(zhǎng)構(gòu)件，對(duì)于跨度較大的桁架，安裝現(xiàn)場(chǎng)只能采取散裝管件進(jìn)場(chǎng)，再將管件拼裝成整榀桁架。桁架主要由上弦兩根主桿及弦下一根主桿和中間的腹桿組成，對(duì)于“倒三角”式弧形管桁架的現(xiàn)場(chǎng)拼裝采用倒置拼裝方式，即：拼裝上弦→拼裝下弦→腹桿安裝。

上弦桿拼裝：上弦桿弧形面拼裝時(shí)，在拼裝的兩段桁架兩端部位設(shè)置門式腳手架。汽車吊吊裝上弦桿件就位，用門式腳手架臨時(shí)吊裝固定，手拉葫蘆調(diào)節(jié)上弦桿件的標(biāo)高及弧度。

用水平尺進(jìn)行粗調(diào)，用水準(zhǔn)儀微調(diào)，以桁架連接節(jié)點(diǎn)為基點(diǎn)，桁架端部為待測(cè)點(diǎn)，然后通過高差計(jì)算中間桁架的標(biāo)高和兩端點(diǎn)位置，進(jìn)行調(diào)整弧度，定位后進(jìn)行焊接作業(yè)。

下弦桿拼裝：首先用汽車吊將分段下弦桿件粗略沿弧度方向平鋪在地面或樓面上，待精確現(xiàn)場(chǎng)弧度放樣后焊接形成一個(gè)整體，即桁架下弦桿拼裝完畢。

拼裝示意圖見圖2。

3.4 整體拼裝

用汽車吊吊裝下弦桿件就位后，兩端部采用門式腳手架臨時(shí)固定，手拉葫蘆調(diào)節(jié)下弦桿件的標(biāo)高及弧度。最終保證端點(diǎn)、中間點(diǎn)高差的一致性。調(diào)整就位后，先將兩端部腹桿及中部腹桿安裝完畢，塔吊方可摘勾，然后進(jìn)行其他腹桿的安裝工作。

拼裝完畢的桁架示意圖見圖3。

3.5 倒三角桁架翻身

由于倒三角桁架倒置拼裝，安裝就位于支座前需要對(duì)桁架進(jìn)行翻身，根據(jù)三角形的放置位置，先將桁架進(jìn)行120°側(cè)翻，使上弦桁架上弦面位于側(cè)面。

側(cè)翻前桁架示意圖見圖4，側(cè)翻后桁架示意圖見圖5。

翻身時(shí)吊點(diǎn)選擇在桁架一根上弦桿上，兩點(diǎn)起吊(設(shè)計(jì)確定的吊點(diǎn)位置)，兩側(cè)各一點(diǎn)，調(diào)整桁架角度，使上弦平面位于三角形的側(cè)面，起吊后人員配合吊車將桁架穩(wěn)固放置好。

3.6 試吊

在桁架正式吊裝前，要對(duì)桁架進(jìn)行試吊，吊裝試吊離地高度500 mm，在試吊時(shí)再翻轉(zhuǎn)60°，完成最終180°的桁架翻身。

桁架就位示意圖見圖6。

倒三角桁架吊點(diǎn)選擇位于上弦桿上，采用四點(diǎn)法進(jìn)行吊裝作業(yè)。由于倒三角弧形桁架頂面為一面體結(jié)構(gòu)，所以吊裝的四吊點(diǎn)應(yīng)在桿件兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置，吊點(diǎn)的具體位置應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算確定。桁架起吊后慢慢放下，并用鋼管支架臨時(shí)固定。

3.7 第一榀桁架跨外吊裝及斜向就位

吊裝前，首先要對(duì)螺栓的位置、軸線、標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)，確定吊裝順序，選擇合適的吊車型號(hào)，同時(shí)確定吊車站位、地面承載力。吊車吊裝位置場(chǎng)地應(yīng)能滿足吊車全部支腿伸出，地面承載力符合要求。

就位時(shí)，在桁架高支座端設(shè)吊裝輔助就位控制點(diǎn)，此處拴繩索，在當(dāng)桁架吊裝至支座上空且保持桁架的平穩(wěn)后，通過人工拉動(dòng)控制點(diǎn)，以輔助改變桁架的傾斜角度，使其與不同標(biāo)高兩支座間的斜度相吻合，使桁架另一端緩慢平穩(wěn)就位于低端支點(diǎn)上。

吊裝前先將桁架一側(cè)的支座放到定好位的位置上，桁架安裝到位，利用水平尺調(diào)整桁架的水平度，調(diào)整完畢后進(jìn)行接口處理、點(diǎn)焊穩(wěn)固。為保證摘鉤后的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)滑移和傾倒，在桁架兩側(cè)端部分別利用鋼管支架對(duì)桁架前后兩個(gè)方向進(jìn)行臨時(shí)固定，支撐在混凝土梁或柱上。在低端支座處外側(cè)部位設(shè)置托架，防止其向下滑移和失穩(wěn)。確認(rèn)臨時(shí)固定加固好后摘鉤進(jìn)行下一榀桁架的吊裝。

3.8 其余桁架吊裝

在第一榀桁架固定后，安裝第二榀管桁架，等第二榀管桁架安裝好后，安裝桁架跨中檁條，其次安裝桁架端部次桁架，將兩榀桁架連成一體。

后續(xù)桁架按照第二榀桁架的安裝方法，接著安裝第三榀、第四榀……依次進(jìn)行吊裝。在桁架全部安裝完畢后，將屋面全部檁條安裝完畢，即屋面系統(tǒng)全部完成。

弧形管桁架安裝完成仰視圖見圖7。

4 結(jié)語

結(jié)合工程，通過專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用和五維數(shù)控管線切割機(jī)的應(yīng)用，我們確保了坡口的精度控制，觀感效果好。針對(duì)桁架安裝支座標(biāo)高不一，桁架不對(duì)稱、重心不居中的特點(diǎn)，我們采取跨外吊裝、空中桁架180°翻身、斜向就位等施工工序，解決了倒三角形弧形管桁架的安裝難點(diǎn)，確保了桁架的順利吊裝。該技術(shù)將傳統(tǒng)技術(shù)與工程科學(xué)的密切配合與交叉滲透，對(duì)同類工程具有很好的借鑒作用。

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Cutting and external hoisting construction technology of arc pipe truss line

LIU Chun-yan CAO Zong-sheng

(Shanxi 1st Construction Group Co., Ltd, Taiyuan 030006, China)

Combining with engineering examples, in light of high cutting accuracy and limited field construction conditions of arc pipe truss line, the paper applies secondary design and modern construction machines, guarantees cutting accuracy, takes truss in place through spelling, secondary turning over and inclined location and other special construction procedures. As a result, it effectively ensures the structural quality and steel structure arts effect.

arc pipe truss, cutting, inverted triangle, inclined location, turn over

1009-6825(2014)31-0119-02

2014-08-23

劉春燕(1984- )，女，工程師； 曹宗勝(1979- )，男，高級(jí)工程師

TU721.2

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