（中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000）

為了滿足建筑結構空間造型的多樣性及美學要求，曲線型管桁鋼結構近年來在大型公共建筑中的應用日益廣泛。但因其截面變化復雜多樣、相貫焊接節(jié)點復雜，焊接質(zhì)量要求高，拼裝質(zhì)量控制難度大，特別是復雜造型的空間定位問題給安裝施工帶來了一定的困難。

1 工程概況

鄭州商都遺址博物院和鄭州市文物考古研究院建設項目，其南立面桁架為倒三角形立體桁架，全長約140m，整體形狀呈弧形，桁架上弦標高+10.44m，下弦標高+8.74m。上弦桿主要由口350mm×10.0mm的方管、?180×8mm和?159mm×6mm的圓管組成，下弦桿主要由?159mm×6mm 的圓管組成，腹桿主要由?76mm×3.5mm 的圓管組成，鋼管材質(zhì)均為Q345B。本工程桁架上弦為3 條、下弦為1 條，為“倒三角形立體桁架”。本工程桁架內(nèi)側與網(wǎng)架結構連接在一起，外側由33 根?299mm×14mm的圓柱支撐，與地面最大高差14m，最小高差4.34m，周邊環(huán)境復雜。圖1 為桁架安裝完成圖。

2 桁架地面拼裝

圖1 桁架安裝完成

通過分析本工程管桁架的結構形式，采用地面預拼+切割翻轉(zhuǎn)小單元吊裝的施工方法。地面拼裝采用定制胎架，由于桁架為“倒三角形立體桁架”，地面拼裝時若下弦朝下穩(wěn)定性差，故采用倒置拼裝的方法，即將上弦桿置于底部，先進行上弦桿安裝，然后進行下弦桿安裝，最后安裝腹桿，定制胎架依據(jù)桁架尺寸進行加工。桁架在地面整體拼裝完成后，根據(jù)應力分析結果分割成合適的小單元，同時在桁架正下方搭設腳手架配合桁架的吊裝，這樣先整體拼裝，然后分割吊裝的方法，有效保證了各分段之間精準對位拼裝。

2.1 倒置拼裝法

針對項目桁架的特點，現(xiàn)場拼裝采用倒置拼裝法，即在拼裝時將上弦平面置于下側，桁架在拼裝過程中整體呈正放三角形，有利于桁架拼裝過程中的穩(wěn)定性，便于胎架的臨時支撐固定，同時與正置拼裝相比減少胎架型鋼用量（圖2）。

圖2 桁架拼裝法示意圖

2.2 胎架安裝要點

胎架安裝時，由于每一榀桁架的彎曲度、桿件組成以及空間坐標都不相同，所以同類型的桁架結構胎架拼裝也不盡相同。胎架的總體長度、坐標定位、弧度的控制需要綜合考慮協(xié)調(diào)桁架的走向和標高。

2.3 拼裝流程

桁架拼裝流程：①根據(jù)三維坐標在拼裝場地上進行測量定位，包括端點、拼裝節(jié)點的平面位置以及上下弦腹桿的中心線投影；②在節(jié)點和端點處根據(jù)標高用型鋼設置豎向支撐和橫向支撐以及斜撐，根據(jù)桿件的輪廓投影設置好桿件放置的限位塊；③復核拼裝胎架的總長度、寬度和高度；④上下弦管上胎，進行微調(diào)后就位；⑤腹桿與弦管焊接拼裝完成?，F(xiàn)場胎架布置如圖3 所示。

圖3 現(xiàn)場胎架布置圖

2.4 拼裝要點

桁架拼裝（圖4）要點：①將桁架桿件根據(jù)深化設計圖紙設置清晰、明確的標號；②對關鍵拼裝節(jié)點位置標識清楚；③主弦管上胎架后，對關鍵拼裝節(jié)點定位進行復核，確認無誤后方可進入下道工序；④腹桿連接以點焊固定，用線墜檢查構件的就位偏差，保證誤差滿足設計和規(guī)范要求；⑤檢查相貫線節(jié)點焊口的間隙值，保證焊接施工的同時，間隙大小滿足設計及規(guī)范要求。

圖4 桁架拼裝

2.5 分段切割并翻轉(zhuǎn)

1）桁架總長度達140m，無法整體吊裝，綜合考慮桿件受力及變形情況、起重機站位及周邊環(huán)境因素，整體拼裝完成后，將桁架分為11 個吊裝小單元，如圖5 所示。

圖5 桁架分段示意圖

2）分段切割完成后，將倒置拼裝的桁架進行翻轉(zhuǎn)，桁架翻轉(zhuǎn)采用起重機，吊點設置在上下弦桿3 點交匯處，以上弦桿為旋轉(zhuǎn)軸進行翻轉(zhuǎn)作業(yè)（圖6），翻轉(zhuǎn)過程中應“輕起輕放”，并隨時監(jiān)測桁架的變形量。

圖6 桁架翻轉(zhuǎn)示意圖

3 桁架安裝

3.1 滿堂支撐架搭設

為確保桁架的空間位置準確減少變形，采用搭設滿堂架的方法安裝桁架（圖7）。滿堂支撐架采用扣件式鋼管腳手架，搭設寬度為5.5m，立桿間距1m，步距1.5m，立柱一側腳手架立桿間距0.5m。

圖7 搭設滿堂腳手架

3.2 立柱及上弦方管安裝

滿堂腳手架搭設完成后進行立柱的安裝。桁架立柱與地面成76°角，定位比較困難，現(xiàn)場采用一點正吊的方法，用1 臺起重機，吊點設置在柱身上半部分，首先將鋼柱起吊至離埋件50cm左右（依據(jù)現(xiàn)場情況，桁架最終離地高度3～7.1m不等），在空中調(diào)整鋼柱位置，使鋼柱下口抵在支座位置處，繼續(xù)起吊，起吊過程中，起重機邊起鉤，邊回轉(zhuǎn)起重臂，直到把柱子調(diào)整至指定角度。

桁架立柱安裝要點：①立柱吊點位置應設置防滑措施，防止起吊過程中脫落造成安全事故，防滑措施可加設表面粗糙的墊板，也可焊接臨時耳板，待吊裝完成后拆除；②立柱吊裝至指定位置后，采用全站儀對立柱頂點位置進行調(diào)整，初步定位后，用鋼管抱住立柱，固定于腳手架上，然后將立柱下端與支座進行點焊，點焊完成后，對立柱角度及標高點進行復測，復測合格后，支座處滿焊即可；③立柱安裝完成后進行上弦方管安裝。

3.3 小單元吊裝

桁架由于長度大、重量大（總重78t，其中桁架50t，立柱28t，分段單元重約2.5t）、吊裝高度較高，未形成整體結構的單榀桁架在吊裝過程中易產(chǎn)生變形，本工程采用模擬計算軟件對單元桁架進行變形計算，根據(jù)計算結果（考慮地面翻轉(zhuǎn)變形量、小單元吊裝變形量、分段焊接變形量產(chǎn)生的累計誤差等因素）將桁架分割成合適的小單元，然后進行吊裝（圖8）。吊裝過程中隨時監(jiān)測變形。

圖8 小單元吊裝

桁架高空吊裝就位后，重點控制桁架定位精度和桁架連接點處的組裝質(zhì)量。為了保證桁架定位精度，吊裝至高空后，將桁架與上弦方管進行對位拼接點焊，然后對桁架上弦標高進行復測，復測合格后再進行滿焊。為了保證桁架連接點處組裝質(zhì)量，桁架各分段之間焊接時，在弦桿接口位置做55°±5°坡口處理，內(nèi)襯300mm 鋼管墊進行焊接，確保焊接質(zhì)量；相貫點與上弦方管之間焊接時，采用在方管內(nèi)加設20mm 厚平行肋板的方式，確保拼裝質(zhì)量，如圖9 所示。

圖9 桁架焊接加固示意圖

4 結語

鄭州商都遺址博物院和鄭州市文物考古研究院建設項目曲面桁架的安裝，采用倒置整體拼裝的施工方法，整體穩(wěn)定性好，拼裝質(zhì)量易保證；“先整體、后分離”的小單元吊裝施工方法，空間定位準確，有效避免了各分段之間高空對位偏差；與傳統(tǒng)施工工藝相比，操作簡單，效率高，可大幅度加快施工進度，施工完成后的桁架實體質(zhì)量良好，弧度平滑圓潤，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。