管桁屋架施工組織研究

摘 要：建筑平面呈橢圓形狀，在橢圓長軸線位上系大跨度（L=142M）空間焊接鋼管落地拱架。拱架兩側的屋面均呈不等曲率的雙曲拋物面的空間桁架結構。本工程屋架是由一主桁架，36榀次桁架組成的空間結構。主桁架斷面呈梯形，采用鋼管焊接而成，沿跨長斷面及寬度變化。次桁架斷面呈三角形，截面、長度也隨之變化。

關鍵詞：管桁；屋架；施工組織；研究

一、工程特點

因屋蓋結構是由主桁架，次桁架組成的空間結構，則在地面組裝和高空拼裝過程中，各構件的受力狀況與設計受力狀況是不同的，施工過程中的主要施工工況均需計算核定。由于本工程跨度大、重量大、幾何尺寸細長，決定了各構件在組裝和拼裝過程中剛度小、穩定性差，吊裝階段要對吊點反力、撓度、桿件內力等進行施工驗算，必要時需采取加固措施。保證吊裝過程中幾何不變形，是本工程重點。主館在屋蓋材料安裝完畢，拆除支撐后中點撓度值應小于10cm。控制屋蓋下沉量為本工程的難點之一。焊接質量及工藝要求高。對接焊縫要求為全熔透焊接，焊縫質量為一級。同時，本工程桿件間連接基本采用焊接，應選擇合理的工藝順序并采取有效措施，減小焊接變形及焊接應力。屋蓋系統單個構件外形均以弧形為主，分桿件的型號繁多，截面尺寸及長度各異，要求在制作和組裝過程嚴格管理，避免錯用。測量精度要求高。由于各屋架跨度大，幾何尺寸細長，存在著桿件變形不確定因素，因此必需保證測量精度，以確保各桿件能準確就位。工期緊。整個鋼屋架吊裝要求在46天內完成。

二、構件預拼方案

本工程的拼裝主要是指H型鋼桁架和鋼管桁架的拼裝，預拼裝主要是驗證構件拼裝的正確性，在廠內進行。待預拼裝檢驗合格后即可除銹、底漆涂裝。預拼裝主要是桁架整體預拼裝。先在拼接地面上搭設胎架，用水準儀測定胎架基準高度，用全站儀、經緯儀、水準儀控制測定胎架的各控制點的坐標位置。整體預拼裝與整體現場拼裝原理一致。桁架拼裝采用無余量拼裝，待胎架檢查合格并固定后，即把各構件吊至胎架上拼接，采用經緯儀和全站儀控制并檢測桁架各控制點坐標，然后根據預拼裝情況糾正一些誤差，直至預拼裝檢驗合格為止。小段組裝并整體預拼裝合格后，應立即做好標記并記錄后，以方便工地拼接的質量和進度。預拼裝檢驗合格后，檢驗、包裝和運輸。下料時應考慮構件焊接收縮量和組拼余量；組裝焊接時嚴格按照焊接工藝和施焊順序，用雙數焊工對稱施焊，減少焊接變形；預拼裝單元總允許偏差±5.0MM，對口錯邊t/10（t為管子壁厚）且不大于2MM；焊接盡量采用CO2氣體保護焊等高效焊接方法；嚴格工序質量檢查，拼裝制作時的鋼卷尺等應統一校核，確保后續工序的制作精度和拼裝順利；拼裝時由工藝技術人員對工程管理人員、操作工人進行二次技術交底。

（一）預拼裝與安裝的配合

（二）工廠預拼裝的順序將按照現場安裝順序進行，以檢查構件深化設計的合理性和正確性，保證現場能順利施工。

（三）工廠預拼裝記錄將在現場施工前提交安裝單位作參考，以便安裝前綜合考慮關連尺寸的允許誤差，盡早作出調整。

三、測量方案

本工程結構形式獨特，屋蓋由圓錐體在對稱軸兩側切去一部分再合并組成，高度較高，跨度長，測量放線作業面與屋蓋施工面落差較大，放線工作有一定難度。屋頂圓錐體圓的曲率半徑大，受建筑物本身障礙，不便利用圓心直接放線。由于場館四周為看臺，放線作業面不是一個平面，而是階梯形作業面。鋼結構工程安裝精度要求較高，測量放線的精度亦較高。根據吊裝方案，在主桁架施工時，擬搭設九個操作平臺，即各分段處有一個，除在地面標識軸線控制點并用鉛直儀加以控制外，在平臺上則進一步標識控制軸線和標高控制點，以控制主桁架的安裝，對主次桁架預埋件預埋時，必須先對土建軸線進行復查，然后架設經緯儀在相應軸線上對埋件進行軸線投點，并在埋件就位部用油漆做上標記，放出每個埋件就位點，按此做法對每個埋件就位點進行測量放線。既可得出每榀桁架埋件正確就位。在桁架中心線上選出兩點，根據施工圖紙，計算各榀桁架中心上所選點的坐標，從主軸線上的控制點測設縱向桁架中心線上所選點，并在桁架上彈出墨線，桁架安裝時，用經緯儀校正桁架的位置。

桁架安裝就位后，應對其進行直線度和垂直度的校正，將經緯儀架設在彈好的墨線上，轉動經緯儀的望遠鏡，將桁架的直線度和垂直度校正到規范允許范圍內。標高控制均采用水準儀抄平和鋼卷尺垂直量距方法進行控制。在底層將標高引測至某一垂直并無障礙的立面，采用50m鋼卷尺量距，將標高引至支撐頂端，然后在支撐上采用水準儀抄平控制桁架下端標高，次桁架上端標高即根據主桁架實際標高確定。

四、吊裝方案

主桁架為梯形變截面的空間結構，其水平投影長度為148.46m，截面最小高度為2.518m，總重量約212t。根據現場組拼裝條件、分段重量、現場吊裝就位情況，將縱向主桁架分為7大段吊裝，中間一大段最長為28.5m，重量約24T；其余每大段投影長度為18-24m，每段重量約30T。 考慮運輸情況，每大段可分為若干個小段和片，運送現場后拼裝成大段。分段位置應避開桁架節點。制作單位按21小段制作，運至現場，在現場每3小段拼裝為1大段，由于主桁架兩端處最寬達14m多，對于運輸帶來很對不便，固采用分片制作運輸至現場后在拼狀成大段（每片約2m×9m）。地面拼裝工作由制作廠負責，必須在現場指定位置（見圖6-2 ）安設拼裝胎架，用吊車將每3小段在胎架上進行拼裝臨時連接、調整、測量，合格后固定焊接，主桁架分為3小段和片后進行現場拼裝，每小段約為6-8m，桁架主管采用500×12mm無縫鋼管，具以往工程經驗拼裝過程中的變形將可避免。考慮到抬架的抗壓能力和裝拆工藝，特選定塔吊標準節做為支撐（3m×3m）。胎架搭設完后必須用鋼絲繩對每榀胎架加固、拉緊，每天排專人對鋼絲繩進行檢查。主場館縱向主桁架采用地面分片組裝，高空拼裝成形的施工方法。吊裝設備選用1臺160t汽車吊，兩臺50噸的汽車吊配合吊裝。主桁架原位下方共設6座鋼結構臨時支撐，以增強桁架就位后的穩定性。在其頂上再安裝具有桁架安裝調節功能的頂部調節結構節，保證桁架拼裝對接時軸線標高能夠調整到正確位置。對于鋼支撐的位置，還要考慮運輸路線的暢通。在主桁架安裝小段拼裝胎架的同時，安裝臨時鋼支撐，鋼支撐上以醒目的標志標出控制標高及軸線位置。主桁架地面拼裝好后，利用1臺160t 汽車吊分段進行吊裝就位，吊裝次序依次進行。每吊裝一大段，在頂部調節結構節上臨時固定，調整、校核測量軸線和標高，準確無誤后固定。主桁架安裝完畢，復測主桁架軸線、標高，確保縱向主桁架在吊裝次桁架的過程中保持位置準確，并防止扭轉。