趙玉婷

摘要：新疆大劇院鋼結(jié)構(gòu)工程由屋蓋殼面和部分鋼結(jié)構(gòu)樓蓋六部分組成，分別為：屋蓋外南北殼面、M軸以南39，400m與47.400m鋼結(jié)構(gòu)樓蓋主要采用銅管相貫桁架結(jié)構(gòu)體系：屋蓋內(nèi)殼面主要采用方銅管相貫桁架結(jié)構(gòu)體系；屋蓋內(nèi)、外殼面之間幕墻主體鋼結(jié)構(gòu)采用矩形管制作：12.700m和18.700m部分樓蓋采用實腹式型鋼梁制作；M軸以南39.400m與47.400m樓板均采用鋼筋桁架樓板，39.400m樓蓋上方局部設(shè)置43.900m的輕型樓蓋；M軸以北47.400m樓蓋采用實腹式型鋼梁螺栓連接結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)鋼筋桁架樓承板，上方局部設(shè)置51.900m的輕型樓蓋。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TU394 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）06-84-01

前言

本工程前期深化工作量大，桿件空間放樣復(fù)雜。施工過程中鋼管相貫線切割與多支節(jié)點制作復(fù)雜，內(nèi)外殼屋蓋鋼桁架、樓蓋鋼桁架安裝精度控制及連接成片效果控制要求高，節(jié)點區(qū)域焊接變形和焊縫質(zhì)量控制難。內(nèi)外殼屋蓋桁架、樓蓋鋼桁架安裝撓度值測量控制要求高；鋼結(jié)構(gòu)施工安全控制與防護要求嚴(yán)格。

1.鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計技術(shù)

本工程鋼結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件重量約11000t，分布范圍廣，內(nèi)外殼屋蓋桁架造型復(fù)雜，節(jié)點變化多，技術(shù)要求高，桿件多為空間三維結(jié)構(gòu)，不能采用常規(guī)的平面幾何制圖來表現(xiàn)：由于空間結(jié)構(gòu)的漸變，導(dǎo)致每個節(jié)點均需放樣后方能確定準(zhǔn)確尺寸。設(shè)計稍有偏差就會對制作安裝質(zhì)量、進度帶來影響。

深化設(shè)計是在鋼結(jié)構(gòu)工程原設(shè)計圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程情況、鋼結(jié)構(gòu)加工、運輸及安裝等施工工藝和其他專業(yè)的配合要求進行的二次設(shè)計。其主要技術(shù)內(nèi)容有：使用詳圖軟件建立結(jié)構(gòu)空間實體模型或使用計算機放樣制圖，提供制造加工和安裝的施工用詳圖、構(gòu)件清單及設(shè)計說明。

深化按現(xiàn)場安裝順序分階段安排設(shè)計工作，形成流水，從而保證制作、安裝施工。通過引入先進的深化設(shè)計軟件Xsteel用于三維制造數(shù)據(jù)拾取，進行構(gòu)件加工圖的繪制，確保了深化設(shè)計的高效率和準(zhǔn)確性。

2.厚鋼板焊接技術(shù)

本工程焊接主要分布在十字柱對接、內(nèi)外殼管桁架焊接及樓蓋桁架焊接，最大板厚為50mm，由于桁架鋼管的異向性，施工中有大量的鋼管相貫線焊接。為便于運輸，桁架構(gòu)件采取分段制造增大了現(xiàn)場鋼管拼裝焊接量。而由于鋼管直徑大、壁厚使得高空焊接工作量大。因此厚板焊接、節(jié)點區(qū)域焊接變形和焊縫質(zhì)量控制是本工程焊接控制的難點。

鋼板板厚大于或等于40mm，且承受沿板厚方向拉力作用的焊接時，應(yīng)有z向性能保證，可根據(jù)《厚度方向性能鋼板》GB/T5313的規(guī)定選取z向性能等級。本工程采用二氧化碳氣體保護半自動焊接技術(shù)，選用具有雙重保護的優(yōu)質(zhì)藥芯焊絲進行焊接，提高了施工質(zhì)量。正式焊接前進行焊接工藝評定選擇最優(yōu)的焊接參數(shù)，加強焊接前預(yù)熱、焊接中層間溫度控制和焊接后保溫等技術(shù)措施，保證了鋼板焊縫焊接質(zhì)量。

3.鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

本工程內(nèi)外殼埋件柱及舞臺鋼骨柱采用十字型鋼骨混凝土柱。鋼骨混凝土兼具鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點與混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，同時結(jié)構(gòu)具有良好的防火性能。其關(guān)鍵技術(shù)是設(shè)計合理的梁柱節(jié)點，以確保節(jié)點良好的受力性能與加快施工速度。

根據(jù)工程技術(shù)特點，在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計前，先完成現(xiàn)場鋼筋翻樣工作，利用BIM技術(shù)詳細標(biāo)注穿過鋼柱的每根鋼筋的位置、標(biāo)高、孔徑等。在工程構(gòu)件加工時，嚴(yán)格按照深化設(shè)計圖紙進行開孔，并嚴(yán)格控制鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工精度。保證鋼構(gòu)件制孔質(zhì)量，所有螺栓孔、連接板均須在工廠制作，嚴(yán)禁現(xiàn)場制孔。鋼骨柱的翼緣板上在工廠焊接連接板，保證了所有翼緣板上均不開孔，保證了結(jié)構(gòu)的安全性，螺栓群孔則采用數(shù)控鉆床制孔，高強度螺栓孔采用鉆模鉆孔?？孜惶柾旰?，進行規(guī)孔，以檢查孔位的正確。制孔過程中孔壁保持與構(gòu)件表面垂直；制孔完畢后孔周圍的毛刺、飛邊用砂輪打磨平整，有效的保證了工程質(zhì)量。

4.模塊式鋼結(jié)構(gòu)框架組裝、吊裝技術(shù)

本工程內(nèi)外殼桁架跨度大，采取地面分段拼裝、設(shè)置支撐胎架、高空對接的施工方法。桁架單元在地面拼裝完成后，采用大型履帶吊進行吊裝，高空進行對接。

對大跨度弧形桁架在不同標(biāo)高的分段點，采用Midas7.30弧形桁架結(jié)構(gòu)進行受力分析，確認桁架下端部的受力變形、上端部的下?lián)暇挥绊懫浒惭b精度，作為本榀桁架的分段面，通過計算機模擬預(yù)拼裝后再進行地面拼裝，實現(xiàn)桁架的整體吊裝。在不采用支撐胎架的情況下，依靠弧形桁架自身重量進行就位，對外殼52榀桁架及內(nèi)殼20榀桁架進行安裝。節(jié)約了大量桁架結(jié)構(gòu)施工支撐胎架，減少了安裝支撐胎架的措施費和人工費，降低了施工成本。

5.砂箱卸載技術(shù)

本工程南北外殼桁架采用砂箱進行整體卸載。按沙漏的原理，制作砂箱作為卸載設(shè)備。砂箱分內(nèi)外套筒，內(nèi)筒嵌套在外筒內(nèi)并與結(jié)構(gòu)接觸，外筒內(nèi)灌注砂粒，并在筒壁一側(cè)或底端設(shè)置排砂口。當(dāng)卸載時，打開外筒排砂口，結(jié)構(gòu)通過內(nèi)筒壓迫外筒內(nèi)的砂體從排砂口流出，從而使內(nèi)筒與結(jié)構(gòu)緩慢下落以達到卸載目的，砂箱內(nèi)外筒壁厚與直徑以及選用材料應(yīng)根據(jù)不同受壓情況計算確定。

南北外殼分別設(shè)計4個卸載點，一次僅投入4個砂箱即可滿足整體卸載要求。遵循“變形協(xié)調(diào)、卸載均衡、嚴(yán)格控制”的原則：選擇晴天無風(fēng)的天氣；提前檢查砂箱底部支撐體系加強用材料，復(fù)核各臨時支撐點坐標(biāo)測量，特別是標(biāo)高的復(fù)核；由于在卸載過程中無法做到絕對同步，支架支撐點卸載先后次序不同，其軸力必然造成增減。在卸載過程中必須嚴(yán)格控制循環(huán)卸載時的每一級高程控制精度，設(shè)置測量控制點，在卸載全過程進行監(jiān)測，與計算結(jié)果對照。采用砂箱卸載技術(shù)，其工藝簡便，投入較少?？裳h(huán)使用，且承載力較大較之割刀切割受力穩(wěn)定、安全。

新疆大劇院工程采用以上施工技術(shù)措施。加快了施工進度，提高了鋼板焊接質(zhì)量，提高了結(jié)構(gòu)安全性能，創(chuàng)造經(jīng)濟效益約720萬元。