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(cè)的屋面均呈不等曲率的雙曲拋物面的空間桁架結(jié)構(gòu)。本工程屋架是由一主桁架，36榀次桁架組成的空間結(jié)構(gòu)。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(guān)鍵詞：管桁；屋架；施工組織；研究

一、工程特點(diǎn)

因屋蓋結(jié)構(gòu)是由主桁架，次桁架組成的空間結(jié)構(gòu)，則在地面組裝和高空拼裝過程中，各構(gòu)件的受力狀況與設(shè)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(xì)長，決定了各構(gòu)件在組裝和拼裝過程中剛度小、穩(wěn)定性差，吊裝階段要對吊點(diǎn)反力、撓度、桿件內(nèi)力等進(jìn)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(diǎn)。主館在屋蓋材料安裝完畢，拆除支撐后中點(diǎn)撓度值應(yīng)小于10cm。控制屋蓋下沉量為本工程的難點(diǎn)之一。焊接質(zhì)量及工藝要求高。對接焊縫要求為全熔透焊接，焊縫質(zhì)量為一級。同時，本工程桿件間連接基本采用焊接，應(yīng)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(yīng)力。屋蓋系統(tǒng)單個構(gòu)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(yán)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(xì)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(zhǔn)確就位。工期緊。整個鋼屋架吊裝要求在46天內(nèi)完成。

二、構(gòu)件預(yù)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(yù)拼裝主要是驗證構(gòu)件拼裝的正確性，在廠內(nèi)進(jìn)行。待預(yù)拼裝檢驗合格后即可除銹、底漆涂裝。預(yù)拼裝主要是桁架整體預(yù)拼裝。先在拼接地面上搭設(shè)胎架，用水準(zhǔn)儀測定胎架基準(zhǔn)高度，用全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀控制測定胎架的各控制點(diǎn)的坐標(biāo)位置。整體預(yù)拼裝與整體現(xiàn)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(gòu)件吊至胎架上拼接，采用經(jīng)緯儀和全站儀控制并檢測桁架各控制點(diǎn)坐標(biāo)，然后根據(jù)預(yù)拼裝情況糾正一些誤差，直至預(yù)拼裝檢驗合格為止。小段組裝并整體預(yù)拼裝合格后，應(yīng)立即做好標(biāo)記并記錄后，以方便工地拼接的質(zhì)量和進(jìn)度。預(yù)拼裝檢驗合格后，檢驗、包裝和運(yùn)輸。下料時應(yīng)考慮構(gòu)件焊接收縮量和組拼余量；組裝焊接時嚴(yán)格按照焊接工藝和施焊順序，用雙數(shù)焊工對稱施焊，減少焊接變形；預(yù)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(hù)焊等高效焊接方法；嚴(yán)格工序質(zhì)量檢查，拼裝制作時的鋼卷尺等應(yīng)統(tǒng)一校核，確保后續(xù)工序的制作精度和拼裝順利；拼裝時由工藝技術(shù)人員對工程管理人員、操作工人進(jìn)行二次技術(shù)交底。

（一）預(yù)拼裝與安裝的配合

（二）工廠預(yù)拼裝的順序?qū)凑宅F(xiàn)場安裝順序進(jìn)行，以檢查構(gòu)件深化設(shè)計的合理性和正確性，保證現(xiàn)場能順利施工。

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

三、測量方案

本工程結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特，屋蓋由圓錐體在對稱軸兩側(cè)切去一部分再合并組成，高度較高，跨度長，測量放線作業(yè)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(yè)面不是一個平面，而是階梯形作業(yè)面。鋼結(jié)構(gòu)工程安裝精度要求較高，測量放線的精度亦較高。根據(jù)吊裝方案，在主桁架施工時，擬搭設(shè)九個操作平臺，即各分段處有一個，除在地面標(biāo)識軸線控制點(diǎn)并用鉛直儀加以控制外，在平臺上則進(jìn)一步標(biāo)識控制軸線和標(biāo)高控制點(diǎn)，以控制主桁架的安裝，對主次桁架預(yù)埋件預(yù)埋時，必須先對土建軸線進(jìn)行復(fù)查，然后架設(shè)經(jīng)緯儀在相應(yīng)軸線上對埋件進(jìn)行軸線投點(diǎn)，并在埋件就位部用油漆做上標(biāo)記，放出每個埋件就位點(diǎn)，按此做法對每個埋件就位點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)，根據(jù)施工圖紙，計算各榀桁架中心上所選點(diǎn)的坐標(biāo)，從主軸線上的控制點(diǎn)測設(shè)縱向桁架中心線上所選點(diǎn)，并在桁架上彈出墨線，桁架安裝時，用經(jīng)緯儀校正桁架的位置。

桁架安裝就位后，應(yīng)對其進(jìn)行直線度和垂直度的校正，將經(jīng)緯儀架設(shè)在彈好的墨線上，轉(zhuǎn)動經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡，將桁架的直線度和垂直度校正到規(guī)范允許范圍內(nèi)。標(biāo)高控制均采用水準(zhǔn)儀抄平和鋼卷尺垂直量距方法進(jìn)行控制。在底層將標(biāo)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(biāo)高引至支撐頂端，然后在支撐上采用水準(zhǔn)儀抄平控制桁架下端標(biāo)高，次桁架上端標(biāo)高即根據(jù)主桁架實際標(biāo)高確定。

四、吊裝方案

主桁架為梯形變截面的空間結(jié)構(gòu)，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(jù)現(xiàn)場組拼裝條件、分段重量、現(xiàn)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(yùn)輸情況，每大段可分為若干個小段和片，運(yùn)送現(xiàn)場后拼裝成大段。分段位置應(yīng)避開桁架節(jié)點(diǎn)。制作單位按21小段制作，運(yùn)至現(xiàn)場，在現(xiàn)場每3小段拼裝為1大段，由于主桁架兩端處最寬達(dá)14m多，對于運(yùn)輸帶來很對不便，固采用分片制作運(yùn)輸至現(xiàn)場后在拼狀成大段（每片約2m×9m）。地面拼裝工作由制作廠負(fù)責(zé)，必須在現(xiàn)場指定位置（見圖6-2 ）安設(shè)拼裝胎架，用吊車將每3小段在胎架上進(jìn)行拼裝臨時連接、調(diào)整、測量，合格后固定焊接，主桁架分為3小段和片后進(jìn)行現(xiàn)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(jīng)驗拼裝過程中的變形將可避免?？紤]到抬架的抗壓能力和裝拆工藝，特選定塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)做為支撐（3m×3m）。胎架搭設(shè)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(jìn)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(shè)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(shè)6座鋼結(jié)構(gòu)臨時支撐，以增強(qiáng)桁架就位后的穩(wěn)定性。在其頂上再安裝具有桁架安裝調(diào)節(jié)功能的頂部調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)節(jié)，保證桁架拼裝對接時軸線標(biāo)高能夠調(diào)整到正確位置。對于鋼支撐的位置，還要考慮運(yùn)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(biāo)志標(biāo)出控制標(biāo)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(jìn)行吊裝就位，吊裝次序依次進(jìn)行。每吊裝一大段，在頂部調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)節(jié)上臨時固定，調(diào)整、校核測量軸線和標(biāo)高，準(zhǔn)確無誤后固定。主桁架安裝完畢，復(fù)測主桁架軸線、標(biāo)高，確?？v向主桁架在吊裝次桁架的過程中保持位置準(zhǔn)確，并防止扭轉(zhuǎn)。