劉陳勇

（中國五冶集團(tuán)有限公司 四川成都 610000）

1 工程概況

本工程為資陽市全民健身活動中心建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)雨球場，平面為正方形，結(jié)構(gòu)長95m×65.2m，建筑面積7600m2，共分為三部分，左右兩側(cè)為球館，中間為鋼筋混凝土配套用房。左右兩側(cè)球館關(guān)于配套房鏡像對稱，因此本文以單個球館作介紹，結(jié)構(gòu)體系為鋼結(jié)構(gòu)，采用箱形鋼柱+鋼桁架屋蓋，屋蓋整體采用交叉桁架的結(jié)構(gòu)體系。單個球館平面尺寸39.6m×65.2m，主桁架跨度39m，其中主桁架立面為微弧型，矢高為2m，截面采用倒三角形式，上弦桿采用φ194×5鋼管，下弦桿采用φ245×7鋼管，腹桿φ80、φ114等鋼管，桁架弦桿、腹桿之間節(jié)點(diǎn)均采用相貫連接。次桁架采用三向或平面形式，主次桁架間連接節(jié)點(diǎn)也采用相貫連接。單個球館鋼桁架屋蓋包含7榀主桁架和2根弧形鋼梁以及42榀次桁架，單榀主桁架重量6.48t。

圖1 風(fēng)雨球場結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖2 風(fēng)雨球場結(jié)構(gòu)立面布置圖

圖3 單側(cè)球館桁架軸測圖

2 安裝過程中的重難點(diǎn)分析

（1）本工程主桁架、次桁架各桿件、主次桁架連接節(jié)點(diǎn)均為管材相貫焊縫節(jié)點(diǎn)，桿件下料長度、相貫口的切割的精度要求高，焊接易變形，同時主桁架弦桿均為弧形，在加工過程中很容易出現(xiàn)圓管彎曲不到位或出現(xiàn)折痕的現(xiàn)象。

（2）主桁架為倒三角桁架，且立面帶有一定弧形，受其三維性的影響，直接空間定位難度大，在制作上需要搭設(shè)拼裝胎架，施工精度要求高。

（3）由于主桁架長度過長，為解決構(gòu)運(yùn)輸問題同時又能減少現(xiàn)場拼裝焊接量，需要將單榀主桁架分解成3段，然后在現(xiàn)場重新拼裝，構(gòu)件運(yùn)輸過程中造成變形，以及二次拼裝胎架、拼裝精確度、焊接變形等都會對安裝造成影響。

（4）本工程單榀主桁架長度較長，同時為方便拼裝，構(gòu)件均堆放于場館內(nèi)，場館外一側(cè)配套用房已經(jīng)形成，造成吊車的站位較為困難，對吊裝方法的選擇及吊裝工藝的要求非常高。

（5）由于桁架本身的特性，吊裝過程中水平剛度小，易變形，吊裝作業(yè)安全風(fēng)險大，同時構(gòu)件就位后的垂直度對次桁架的安裝影響大。

針對以上重難點(diǎn)技術(shù)問題，我們主要從構(gòu)件的下料、拼裝、焊接變形的控制、吊裝方法的選擇、現(xiàn)場預(yù)拼裝、及吊裝階段質(zhì)量控制等幾個方面進(jìn)行探討和分析。

3 施工方案的選擇

綜合考慮加工、運(yùn)輸、吊裝等上因素，在保證構(gòu)件運(yùn)輸?shù)那闆r下，最大程度的減小現(xiàn)場拼裝、焊接工作量，現(xiàn)場吊裝方便的情況下，決定將單榀桁架分成三段，加工廠在胎架上分段進(jìn)行拼裝，分段制作完成后要進(jìn)行預(yù)拼裝，減小現(xiàn)場整體拼裝的誤差。分段構(gòu)件完成后進(jìn)行編號，再運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行整體拼裝，焊接完成后進(jìn)行整體吊裝。此方案無論在制作、運(yùn)輸、吊裝、變形等方面都能夠有效的控制，因此本工程采用的此種方案。

4 構(gòu)件的加工制作

加工廠根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，同時根據(jù)施工現(xiàn)場吊裝、工廠制作及運(yùn)輸?shù)囊髞磉M(jìn)行構(gòu)件的分段處理，深化完成后請?jiān)O(shè)計(jì)及相關(guān)單位人員審核確認(rèn)。桿件的材料放樣、下料切割等均按照圖紙和規(guī)范進(jìn)行，主要保證桿件尺寸的精度，這里不再作闡述。桿件加工的關(guān)鍵在于：

4.1 弦桿的彎弧

首先通過建立三維模型進(jìn)行深化，按照深化圖紙進(jìn)行彎弧，可通過相應(yīng)的彎管設(shè)備或放樣火焰煨弧，本工程通過在地面放樣制作相應(yīng)的模具進(jìn)行火焰煨弧，為保證桿件弧度的圓滑性，彎弧過程中應(yīng)選擇盡可能多的煨弧點(diǎn)位，避免出現(xiàn)死彎現(xiàn)象。另外在彎弧完成后需要進(jìn)行檢驗(yàn)，一般通過桿件兩端點(diǎn)拉線測弦高的方法進(jìn)行，檢驗(yàn)方便、快捷。

4.2 相貫線的切割

在本工程中，多管相貫的節(jié)點(diǎn)很多且形式較復(fù)雜，在制作過程中，桿件管口相貫線的切割、桿件的長度、焊接收縮等因素直接影響到桁架的加工質(zhì)量，因此，相貫口的切割精度需要保證。

對于相貫線切割，我公司具有專業(yè)的相貫線切割設(shè)備和技術(shù)人員。首先，編程人員需要根據(jù)圖紙用CAD軟件建立三維模型，在建模過程中必須保證模型的準(zhǔn)確性，然后再通過相應(yīng)的軟件進(jìn)行編程，導(dǎo)入到數(shù)控相貫線切割軟件中，電腦將根據(jù)程序?qū)U件進(jìn)行自動切割，因此，在建模和編程過程中必須做到準(zhǔn)確無誤，才能確保桿件的切口、坡口角度要求，以滿足相貫線接頭要求。

4.3 桁架的拼裝

為保證曲面桁架的制作、安裝精度，每一段需要制作拼裝胎架，由于本工程桁架的上、下弦矢高變化大，空間變化復(fù)雜，弦桿和腹桿的相貫接口多，為保證桁架的制作精度，采用側(cè)放位置的空間三維胎架來進(jìn)行桁架的拼裝。拼裝胎具圖及拼裝示意圖4如下。

架拼裝時，利用水準(zhǔn)儀對各點(diǎn)標(biāo)高尺寸進(jìn)行測量，利用鉛錘將各方面的尺寸投影到平臺上，使用全站儀在一個平面上進(jìn)行測量，以此控制桁架的三維空間尺寸。腹桿安裝時，由于所有腹桿之間存在空間角度，為方便拼裝工作采取在上、下弦桿之間彈出中心線，確保腹桿位置的準(zhǔn)確。桁架拼裝完成后，利用全站儀、鉛錘、卷尺等對各點(diǎn)尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，合格方方可進(jìn)行焊接。

圖4 腹桿拼裝示意圖

桁架的拼裝過程中需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）在拼裝過程中，由于焊接收縮的影響，需要對桿件下料的長度留有余量，同時在胎架上拼裝時，需要預(yù)留一定的預(yù)拱度防止下?lián)?。并且由于桿件數(shù)量較多，在下料時應(yīng)嚴(yán)格做好標(biāo)記。在拼裝焊接完成后也應(yīng)做好相應(yīng)的編號和方向標(biāo)記。

（2）由于上、下弦桿均為弧形，因此在拼裝時應(yīng)結(jié)合胎架增設(shè)臨時支撐。

（3）拼裝時要求精確控制各種尺寸，包括節(jié)點(diǎn)之間的距離、坡口間隙等，采用鋼管接頭部位焊接定位耳板來定位。

4.4 桁架的焊接

構(gòu)件的焊接嚴(yán)格按照圖紙和規(guī)范進(jìn)行，尤其是多管相貫的節(jié)點(diǎn)，更應(yīng)該注意焊接方法和順序。焊接過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）焊接時盡可能在地面拼裝胎架上進(jìn)行焊接，減小高空焊接量，同時確保焊接質(zhì)量，同時應(yīng)采取措施減小焊接應(yīng)力。

（2）鋼管之間的對接焊縫，采取內(nèi)加襯管坡口對接，以保證焊縫熔透。

（3）嚴(yán)格控制焊接順序，安排合理的焊接順序可以減小焊后變形、應(yīng)力集中等。對于桁架弦桿的焊接，根據(jù)拼裝順序從中間向兩邊焊接，對于桁架的腹桿，采取交錯焊接的方法。

5 桁架的吊裝

5.1 吊裝方法和設(shè)備的選擇

通過對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重量、外形尺寸及安裝標(biāo)高等因素的綜合考慮，最終確定現(xiàn)場將3段桁架進(jìn)行拼裝成整榀桁架，采用整體吊裝的方式進(jìn)行吊裝。由于本工程桁架桿件規(guī)格并不大，單榀主桁架重量僅6.48t，因此擬采用2臺25t的汽車吊進(jìn)行吊裝。

5.2 現(xiàn)場整體拼裝

將每榀桁架分段的構(gòu)件按編號分別排列于場館內(nèi)，做好場地硬化措施，搭設(shè)桁架整體拼裝胎架，胎架的搭設(shè)按加工廠胎架簡化進(jìn)行搭設(shè)，在檢查合格的拼裝胎架上，利用吊車將3段分段構(gòu)件按相應(yīng)的編號、位置放置于拼裝胎架上。根據(jù)深化圖紙，調(diào)整整榀桁架的各項(xiàng)尺寸、預(yù)拱度，平整度，最后進(jìn)行整體測量校正，合格后進(jìn)行焊接。焊接完成后再進(jìn)行測量，檢查是否因?yàn)楹附踊蚱渌痂旒茏冃?，檢查合格后方可進(jìn)行吊裝。

5.3 吊裝整體流程

考慮施工場地的影響及吊裝的便利性，左右球館的主次桁架依次從一端向另一端進(jìn)行安裝。整個風(fēng)雨球場1～6軸和10～15軸兩區(qū)域完成對稱，對1～6軸鋼桁架安裝進(jìn)行闡述，10～15軸完全一樣。

圖5 開始安裝第一榀主桁架

圖6 依次安裝次桁架

圖7 依次安裝主、次桁架

5.4 吊裝過程中的控制點(diǎn)

5.4.1 吊點(diǎn)的選擇

主桁架選擇2臺25t汽車吊在桁架兩側(cè)抬吊，為了不改變桁架的受力狀態(tài)，確保吊裝過程中的受力形式和使用過程中一致，吊點(diǎn)設(shè)置在桁架原支座位置。

5.4.2 雙機(jī)抬吊過程中的同步控制

該桁架在吊裝過程中采用了雙機(jī)抬吊，同時使得吊裝過程中更加穩(wěn)定，安全也更有保障。由于桁架構(gòu)件較長，雙機(jī)抬吊必須解決兩臺吊機(jī)同步性的問題，為了更好的完成吊裝，在技術(shù)和安全兩個方面對雙機(jī)抬吊均采取了保證措施。吊裝前項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人編制了詳細(xì)的吊裝方案，并經(jīng)過專家進(jìn)行論證。同時在吊裝過程中，對吊車司機(jī)、信號工、起重工及其他輔助人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底和安全交底，明確桁架的重量以及吊裝運(yùn)行的路線。吊裝前對各項(xiàng)吊裝設(shè)備機(jī)具進(jìn)行檢查，如鋼絲繩等，計(jì)算鋼繩是否能滿足吊裝需要。抬吊作業(yè)中吊車的司機(jī)具嚴(yán)格服從信號員的指揮。

5.4.3 桁架垂直度控制和監(jiān)測

桁架的垂直度對結(jié)構(gòu)的影響極大，尤其是主桁架的安裝如果無法達(dá)到垂直度要求，將會影響后期所有次桁架及其他構(gòu)件的安裝。每榀桁架吊裝就位后馬上用經(jīng)緯儀等儀器對桁架的垂直度進(jìn)行檢驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)不滿足要求立即進(jìn)行校正。同時安裝完成后，對構(gòu)件平面位置、標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)測，是否存在下?lián)?、偏移位置等現(xiàn)象。

6 結(jié)束語

大跨度管桁架的吊裝方法有多種，針對本工程的特點(diǎn)及周邊環(huán)境、桁架的形式上選擇合適的吊裝方法。按以上工藝施工，從構(gòu)件制作源頭抓起，通過控制構(gòu)件制作、預(yù)拼裝、驗(yàn)收、運(yùn)輸、現(xiàn)場拼裝及安裝等工序，能夠保證大跨度桁架結(jié)構(gòu)的安裝精度和質(zhì)量。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際條件，通過科學(xué)合理的管理，恰當(dāng)?shù)氖┕し桨?，?yán)密可靠的技術(shù)，以及細(xì)致的布置和安排，使得該工程桁架施工在順利完成的同時，為公司取得了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會效益，也為以后類似工程積累寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。