王樹(shù)新

（作者單位：中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）

一、項(xiàng)目概況

月季園工程位于南陽(yáng)市城鄉(xiāng)一體化示范區(qū)東環(huán)路與月季大道（原李高路）交叉口，規(guī)劃總面積約1456.95畝，分為3個(gè)區(qū)域，東區(qū)約657.04畝，西區(qū)約493.03畝，北區(qū)約273.08畝。

湖心構(gòu)筑物位于東園區(qū)中央大湖五洲花島上，為打造的一個(gè)能夠統(tǒng)領(lǐng)東園的標(biāo)志構(gòu)筑物。構(gòu)筑物由五個(gè)單元前后交錯(cuò)排列組成月季花瓣，象征世界五大洲月季文化匯聚南陽(yáng)，標(biāo)志南陽(yáng)月季文化形象，里面紋理采用圓形漸變彩釉玻璃單元組合，形成朦朧的藝術(shù)效果；底層彩釉玻璃印有月季科普知識(shí)，游人可通過(guò)半圓形洞口進(jìn)入其中飽覽世界月季文化，建筑高度18m。

構(gòu)筑物效果圖

二、現(xiàn)場(chǎng)安裝方案

1.安裝總體思路

湖心構(gòu)筑物月季大舞臺(tái)鋼構(gòu)件均為彎扭構(gòu)件，彎扭幅度較大，構(gòu)件無(wú)法整件制作及運(yùn)輸，結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)臨時(shí)支撐，分段吊裝的方式施工。支撐胎架為格構(gòu)式標(biāo)準(zhǔn)支撐架，根據(jù)分段點(diǎn)位置提前搭設(shè)好支撐，首先將主構(gòu)件分段安裝就位，并通過(guò)胎架頂部工裝精調(diào)，保證安裝精度，然后依次安裝次構(gòu)件。構(gòu)筑物共分為五個(gè)單體，首先安裝5號(hào)構(gòu)筑物，其次安裝4號(hào)和3號(hào)構(gòu)筑物，最后安裝1號(hào)和2號(hào)構(gòu)筑物。

構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖

2.現(xiàn)場(chǎng)施工工藝流程

湖心構(gòu)筑物現(xiàn)場(chǎng)施工工藝流程圖

3.臨時(shí)支撐胎架設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)本工程安裝方案將使用臨時(shí)支撐胎架作為構(gòu)筑物彎扭構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝的臨時(shí)措施，保證現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量。采用四肢格構(gòu)式胎架，主肢采用φ140*6圓管，腹桿采用φ60*3圓管，胎架頂部轉(zhuǎn)換橫梁采用2根HN446*199*8*12熱軋H型鋼的組合梁，轉(zhuǎn)換梁上豎向支撐采用HW200*200*8*12熱軋H型鋼。以2m高為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際搭設(shè)高度使用不同數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，頂部采用H型鋼作為工裝，根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果切割相應(yīng)長(zhǎng)度，頂緊安裝構(gòu)件。

4.預(yù)埋件施工方案

（1）首先根據(jù)原始軸線控制點(diǎn)及標(biāo)高控制點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行軸線和標(biāo)高控制點(diǎn)的加密，然后根據(jù)控制線測(cè)放出的軸線再測(cè)放出每一個(gè)埋件的中心十字交叉線和至少兩個(gè)標(biāo)高控制點(diǎn)。

（2）地腳螺栓固定架的設(shè)計(jì)、制作。并在基礎(chǔ)鋼筋綁扎完，基礎(chǔ)鋼筋未綁扎前，對(duì)其定位及臨時(shí)固定。箱型柱腳預(yù)埋錨栓支架采用12厚鋼板作為主要材料，支架全部在工廠進(jìn)行加工制作。支架根據(jù)錨栓布置預(yù)先鉆孔。

（3）綁扎基礎(chǔ)鋼筋后，對(duì)預(yù)埋螺栓進(jìn)行校正定位，合格后澆注混凝土，整個(gè)固定架在鋼筋綁扎之前進(jìn)行埋設(shè)，固定完成后，土建再進(jìn)行綁扎，綁扎鋼筋時(shí)不得隨意移動(dòng)固定架及地腳螺栓。

（4）澆灌基礎(chǔ)混凝土?xí)r，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)偏差，及時(shí)校正，混凝土進(jìn)行澆灌前，螺紋上要涂黃油并包上油紙，外面再裝上套管。對(duì)已安裝就位彎曲變形的預(yù)埋錨栓，嚴(yán)禁碰撞和損壞，鋼柱安裝前要將螺紋清理干凈，確保鋼柱就位。

三、工程重難點(diǎn)分析及解決措施

1.鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決措施

為實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)效果，月季大舞臺(tái)構(gòu)筑物的鋼構(gòu)件全部為異形空間彎扭構(gòu)件。常規(guī)的深化軟件對(duì)于復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)，特別是空間異形結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)，均有一定的局限性。深化設(shè)計(jì)時(shí)如何在充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意圖和受力特點(diǎn)以及施工安裝工藝的要求的基礎(chǔ)上，把設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┕S加工制作的詳圖，是本工程深化設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。

通過(guò)類(lèi)似工程項(xiàng)目，積累了豐富的彎扭構(gòu)件設(shè)計(jì)制作及安裝經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一套成熟的彎扭構(gòu)件深化方法。采用3D3S軟件以及針對(duì)性的CAD二次開(kāi)發(fā)深化軟件進(jìn)行彎扭構(gòu)件深化，其特點(diǎn)在于針對(duì)性強(qiáng)，具有高度的準(zhǔn)確性，同時(shí)能大大提高深化設(shè)計(jì)效率。

大體的深化步驟分為以下幾步：

（1）空間曲線的擬合：根據(jù)設(shè)計(jì)給出曲面控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)自動(dòng)擬合成樣條曲線、在節(jié)點(diǎn)處分段、標(biāo)記節(jié)點(diǎn)外法線向量。

（2）實(shí)體模型的建立：可以有選擇性地自動(dòng)生成“彎扭構(gòu)件”和“非彎扭構(gòu)件”，根據(jù)預(yù)先定義的線模型圖層（以截面規(guī)格表示）或輸入截面參數(shù)，選擇構(gòu)件類(lèi)型后自動(dòng)對(duì)所選擇的線模型生成實(shí)體模型。

（3）構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)參數(shù)化裝配：按設(shè)計(jì)要求、制作工藝自動(dòng)生成節(jié)點(diǎn)、裝配節(jié)點(diǎn)。考慮運(yùn)輸條件的限制、現(xiàn)場(chǎng)安裝分段的要求，根據(jù)輸入?yún)?shù)自動(dòng)分段，確定節(jié)點(diǎn)域牛腿長(zhǎng)度。

（4）定義構(gòu)件單元或預(yù)拼裝（吊裝）單元：依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工順序、吊裝分塊及設(shè)計(jì)編號(hào)規(guī)則對(duì)構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，并可定義預(yù)拼裝或吊裝單元，給出指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)拼裝或吊裝的三維坐標(biāo)系，并反映在深化設(shè)計(jì)圖紙中。

（5）構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)的編號(hào)與加工詳圖的繪制：實(shí)現(xiàn)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)自動(dòng)編號(hào)，彎扭構(gòu)件板件展開(kāi)圖，構(gòu)件各板件下料放樣圖，材料表統(tǒng)計(jì)，關(guān)鍵點(diǎn)定位坐標(biāo)等。

（6）出具深化設(shè)計(jì)詳圖彎扭構(gòu)件詳圖主要分為兩部部分：彎扭構(gòu)件詳圖（含相對(duì)坐標(biāo)、世界坐標(biāo)）、彎扭板件展開(kāi)放樣圖。

①?gòu)澟?gòu)件詳圖

針對(duì)本工程彎扭構(gòu)件詳圖表達(dá)，可采用工廠加工制作坐標(biāo)系（相對(duì)坐標(biāo)）和現(xiàn)場(chǎng)安裝坐標(biāo)系（世界坐標(biāo)）來(lái)表達(dá)構(gòu)件的空間定位，彎扭構(gòu)件詳圖主要表達(dá)出：構(gòu)件材料表、構(gòu)件工廠拼裝定位坐標(biāo)、構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)高空定位坐標(biāo)以及焊縫等技術(shù)要求。

②彎扭板件展開(kāi)放樣圖

3D3S空間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化繪制深化設(shè)計(jì)詳圖，對(duì)箱型彎扭本體板件進(jìn)行展開(kāi)放樣，并且自動(dòng)生成板件展開(kāi)放樣前、板件展開(kāi)放樣后坐標(biāo)，解決彎扭板件空間與平面位置的轉(zhuǎn)換，彎扭板件展開(kāi)放樣圖主要表達(dá)出：板件下料圖、板件彎扭成形加工定位坐標(biāo)以及加勁板定位。

2.空間彎扭構(gòu)件加工制作難點(diǎn)及解決措施

工程采用空間造型，構(gòu)件截面為箱型，為了形成空間曲面，構(gòu)件需要彎扭，彎扭構(gòu)件制作時(shí)的鋼材浪費(fèi)率相對(duì)常規(guī)構(gòu)件較高，原材投入成本較常規(guī)構(gòu)件高。彎扭構(gòu)件在工廠進(jìn)行組裝時(shí)需采用拼裝胎架措施，利用型鋼及鋼板等搭設(shè)，構(gòu)件相似卻均不同，需根據(jù)每根構(gòu)件特征搭設(shè)不同的拼裝胎架，措施投入量大。彎扭構(gòu)件的制作分段確定、工藝路線的選擇、彎扭板的加工方法、焊接順序及測(cè)量方案的選定是本工程鋼結(jié)構(gòu)加工的最大難題。

吊裝單元內(nèi)主方向板件通長(zhǎng)下料，減少焊縫數(shù)量，減小焊接變形影響。主構(gòu)件制作時(shí)帶一段次構(gòu)件牛腿段，現(xiàn)場(chǎng)拼裝全部為平對(duì)接口。組成箱型截面的四塊鋼板分別在胎架上精確彎折和校正成設(shè)計(jì)位形。拼裝采用L形胎架定位，翼板腹板都通過(guò)胎架找形。

3.現(xiàn)場(chǎng)安裝難點(diǎn)及解決措施

月季大舞臺(tái)構(gòu)筑物鋼構(gòu)件均為彎扭構(gòu)件，彎扭幅度較大，構(gòu)件無(wú)法整件制作及運(yùn)輸，需做分段處理。構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)需分段吊裝就位，彎扭構(gòu)件的安裝難度大，分段點(diǎn)處的對(duì)接精度控制要求高，汽車(chē)吊需長(zhǎng)時(shí)間保持吊裝狀態(tài)直至構(gòu)件對(duì)接精度滿足要求且固定好后方能松鉤，因此彎扭構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)安裝效率低下，機(jī)械臺(tái)班數(shù)高?，F(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件安裝均為高空作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)大。構(gòu)筑物共有5個(gè)花瓣組成，花瓣分層布置，每個(gè)花瓣的構(gòu)件組成均不同且空間交錯(cuò)，安裝順序決定安裝效率。因此制定合理可行的安裝方法、安裝順序、臨時(shí)措施及安全防護(hù)措施是構(gòu)筑物安裝的重難點(diǎn)。

結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)臨時(shí)支撐，汽車(chē)吊分段吊裝的方式施工。支撐胎架為格構(gòu)式標(biāo)準(zhǔn)支撐架，根據(jù)分段點(diǎn)位置提前搭設(shè)好支撐，首先將主構(gòu)件分段安裝就位，并通過(guò)胎架頂部工裝精調(diào)，保證安裝精度，然后依次安裝次構(gòu)件。構(gòu)筑物共分為五個(gè)單體，首先安裝5號(hào)構(gòu)筑物，其次安裝4號(hào)和3號(hào)構(gòu)筑物，最后安裝1號(hào)和2號(hào)構(gòu)筑物。

臨時(shí)支撐架采用四肢格構(gòu)式胎架，主肢、腹桿采用圓管，胎架頂部轉(zhuǎn)換橫梁采用2根熱軋H型鋼的組合梁，轉(zhuǎn)換梁上豎向支撐采用熱軋H型鋼。以2m高為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際搭設(shè)高度使用不同數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，頂部采用H型鋼作為工裝，根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果切割相應(yīng)長(zhǎng)度，頂緊安裝構(gòu)件。