詹其章

(徐州飛虹網(wǎng)架建設(shè)科技有限公司廣州分公司， 廣東 廣州 510510）

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)與文化建設(shè)的加速發(fā)展， 大型公共建筑如博物館、 展覽館等應(yīng)用性能逐漸完整， 建筑造型方面也開(kāi)始強(qiáng)調(diào)融合環(huán)境文化與地域文化， 建筑形體呈個(gè)性化和美觀化趨勢(shì)。 異形多面體鋼屋蓋屬于特殊建筑結(jié)構(gòu)。 通過(guò)多架空或者懸挑多棱邊的多面體構(gòu)成， 產(chǎn)生一個(gè)山巒疊嶂之感， 為建筑賜予立體美感。

1 異形多面體鋼屋蓋的施工難度

異形多面體鋼屋蓋的整體結(jié)構(gòu)可見(jiàn)圖1， 因建筑物的整體鋼蓋是由諸多異形多面體結(jié)構(gòu)組成， 每個(gè)異形多面體各個(gè)棱邊的長(zhǎng)度、 地面垂直的夾角存在偏差， 各個(gè)棱角具有不同平面夾角。 而且每個(gè)階段的匯集處都銜接了3 ～8 根不對(duì)稱梯形、 矩形、 方形等截面鋼管， 容易加大加工構(gòu)件、 定位測(cè)量、 安裝施工的難度。

圖1 異形多面體鋼屋蓋的整體結(jié)構(gòu)示意圖

施工現(xiàn)場(chǎng)全部鋼構(gòu)件正在選用人工在現(xiàn)場(chǎng)的焊接方式， 結(jié)構(gòu)和異形構(gòu)件導(dǎo)致鋼屋蓋結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力與變形無(wú)法協(xié)調(diào)控制。 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的形體導(dǎo)致桿件和節(jié)點(diǎn)相同， 讓管理施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件堆場(chǎng)與施工精度無(wú)法明確控制。

鋼屋蓋結(jié)構(gòu)在具體施工中， 下部分的混凝土構(gòu)架已經(jīng)基本完成了施工環(huán)節(jié)， 因展覽館屬于多層構(gòu)架，混凝土設(shè)計(jì)梁板承載能力對(duì)起重機(jī)自身重量無(wú)法承受， 如果在建筑物的外邊使用常規(guī)汽車吊、 塔吊等自行起重機(jī)， 吊裝能力無(wú)法吊裝鋼構(gòu)件到位， 而重型起重機(jī)則面臨著土基承載力不夠、 工作范圍不夠、 應(yīng)用費(fèi)用較高等問(wèn)題。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 異形構(gòu)件定位測(cè)量

明確定位測(cè)量作為異形多面體鋼屋蓋結(jié)構(gòu)明確安裝施工的重點(diǎn)， 按照土建移交測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)， 運(yùn)用全站儀明確放出鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的主梁標(biāo)準(zhǔn)軸線， 將此當(dāng)成定位預(yù)埋件與臨時(shí)胎架的主要憑據(jù)， 將明確定位的異形節(jié)點(diǎn)置于臨時(shí)的胎架上作為施工重難點(diǎn)。 因結(jié)構(gòu)與異形構(gòu)件特點(diǎn)導(dǎo)致諸多相交在諸多相交在同一節(jié)點(diǎn)各根鋼管軸線無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全匯交在一處， 而且異形節(jié)點(diǎn)方面銜接桿件貫口較多， 一個(gè)節(jié)點(diǎn)的定位測(cè)量不僅有該節(jié)點(diǎn)高程位置與平面， 且還包含全部和節(jié)點(diǎn)銜接的桿件方向， 所以測(cè)量定位鋼結(jié)構(gòu)施工的常規(guī)方法為以軸線構(gòu)件為基線的對(duì)位測(cè)量方式， 異形多面體項(xiàng)目施工中不可以或者不適合使用以上方法。

異形構(gòu)件發(fā)明的虛擬四面體頂點(diǎn)定位測(cè)量方法，基本使用方法與原理如下： 在一個(gè)異形節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)圖上取出四個(gè)未處于相同平面的1、 2、 3、 4 組成的虛擬四面體， 按照設(shè)計(jì)圖對(duì)以上四個(gè)三維坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算， 然后在異形節(jié)點(diǎn)的實(shí)物上標(biāo)注這四個(gè)節(jié)點(diǎn)， 不僅需要對(duì)便捷性測(cè)量讀數(shù)方法進(jìn)行考慮， 在選擇虛擬四面體的過(guò)程中， 應(yīng)該讓六條邊長(zhǎng)度盡量相近， 而且增加其長(zhǎng)度， 通?？蓪⒁粋€(gè)異形節(jié)點(diǎn)最上端的頂點(diǎn)視為其上部分的主控節(jié)點(diǎn)， 將以點(diǎn)未主控點(diǎn)的核心實(shí)施平面與立面三位旋轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)， 直到2、 3、 4 輔控點(diǎn)坐標(biāo)的檢測(cè)讀數(shù)和計(jì)算精準(zhǔn)值擬合。

按照幾何學(xué)的原理可見(jiàn)， 位處于相同平面的四個(gè)點(diǎn)可明確為四面體， 待這四個(gè)點(diǎn)屬于唯一坐標(biāo)時(shí)， 這時(shí)唯一的四面體部位和方向。 由于通過(guò)點(diǎn)1、 2、 3、 4組成的虛擬四面體源自特殊異形節(jié)點(diǎn)， 該虛擬四面體和異形節(jié)點(diǎn)相對(duì)的位置屬于恒定的， 因此選用此類方式對(duì)異形節(jié)點(diǎn)位置和方向進(jìn)行定位測(cè)量屬于唯一方法。 只需確保該節(jié)點(diǎn)明確定位測(cè)量。 所以選用異形構(gòu)件虛擬化四面體的定位測(cè)量方法， 得以異形節(jié)點(diǎn)方位進(jìn)行明確定位測(cè)量的理論完全成立， 且用于工程中實(shí)踐表明具有較高的實(shí)用性與便捷性。

2.2 控制異形結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量

因多數(shù)異形多面體的結(jié)構(gòu)為非軸對(duì)稱， 為了避免節(jié)點(diǎn)和桿件殘余的焊接應(yīng)力以及焊接變形非常不利于施工質(zhì)量， 在完成節(jié)點(diǎn)的定位測(cè)量后， 需要及時(shí)將臨時(shí)點(diǎn)焊固定于胎架之上， 在和該節(jié)點(diǎn)銜接中最少三個(gè)方向應(yīng)該保證吊裝桿件到位、 做好臨時(shí)加固后， 才能焊接節(jié)點(diǎn)和桿件。 焊接主梁需使用以節(jié)點(diǎn)為核心、 節(jié)點(diǎn)和桿件同時(shí)焊接方式； 焊接次梁矩形鋼管的方法為選用兩側(cè)異側(cè)進(jìn)行同時(shí)焊接， 清除焊接流程中的應(yīng)力與變形情況， 從而為安裝精準(zhǔn)度提供保障。

3 異形多面體鋼屋蓋的施工工藝

3.1 施工前期的準(zhǔn)備工作

1） 臨時(shí)胎架， 按照土建移交基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量， 明確放出建筑標(biāo)準(zhǔn)軸線當(dāng)作臨時(shí)胎架與預(yù)埋件定位憑據(jù)， 以此對(duì)預(yù)埋件與臨時(shí)胎架進(jìn)行明確裝置； 臨時(shí)胎架應(yīng)該置于結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)與主梁臨時(shí)的支撐體。 胎架的截面積是1 ×1m， 高度按照異形節(jié)點(diǎn)尺度和裝置標(biāo)高來(lái)明確， 主肢、 綴條、 腹桿實(shí)際型號(hào)需按照胎架可以承受的荷載進(jìn)行明確計(jì)算， 為確保胎架更穩(wěn)固， 需要從頂端拉攬風(fēng)繩連接地面的加固物， 并且鄰近胎架中間使用衍架進(jìn)行銜接， 促進(jìn)其穩(wěn)固性增強(qiáng)。 胎架上裝置混凝土樓板的過(guò)程中， 由于胎架和吊裝構(gòu)件二者重量總和大于樓板可承受的重力， 因此在點(diǎn)樓板下安裝胎架后需設(shè)置格構(gòu)柱， 將大多荷載傳遞于厚板的基礎(chǔ)上。

2） 安裝拔桿和垂直運(yùn)輸。 拔桿底端設(shè)在±0.000的平臺(tái)露面上。 為了確保樓面不會(huì)受損， 可在樓板表層設(shè)置600mm截面高度的Ⅱ字型鋼并進(jìn)行鋼板上鋪，拔桿底端支部會(huì)在鋼板的表層發(fā)生移位， 以此來(lái)符合改變吊裝點(diǎn)的要求。 拔桿和樓面夾角超過(guò)60°， 與拔桿頂端攬風(fēng)繩銜接在地面的固定物上錨固， 選用滑輪組與卷?yè)P(yáng)機(jī)組開(kāi)展吊裝操作。

3） 構(gòu)件進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)輸水平。 構(gòu)件的堆放位置需按照施工步驟和現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行合理部署。 構(gòu)件在進(jìn)場(chǎng)時(shí)需使用氣吊車， 型號(hào)為25t， 停機(jī)點(diǎn)以最近的安裝間距為宜， 由于25t型氣吊車很難一次性運(yùn)送很多構(gòu)件至吊裝位置， 因此， 可以將臨時(shí)水平的運(yùn)輸體系裝置于樓板上。

3.2 安裝鋼屋蓋結(jié)構(gòu)

1） 安裝主結(jié)構(gòu)， 在臨時(shí)胎架上逐一吊裝異形節(jié)點(diǎn)， 選用異形構(gòu)件虛擬四面體定位測(cè)量頂點(diǎn)方式， 對(duì)其進(jìn)行分別定位測(cè)量。 考慮其項(xiàng)目中， 制作構(gòu)件、 安裝、 測(cè)量工作具有無(wú)法規(guī)避的偏差， 對(duì)虛擬四面虛擬頂點(diǎn)的定位測(cè)量中， 可以在節(jié)點(diǎn)上選擇第1 和第2 點(diǎn)實(shí)施校正復(fù)核。 在明確安放測(cè)量節(jié)點(diǎn)后， 將其點(diǎn)焊于胎架固定的設(shè)備上實(shí)施臨時(shí)加固。

2） 安裝檁條， 在包括主次梁主體的全部鋼結(jié)構(gòu)完成以后再次進(jìn)行支撐玻璃采光頂檁條的安裝。 出于對(duì)制作構(gòu)件和裝置中無(wú)法規(guī)避偏差的考慮， 為確保玻璃采光頂能夠準(zhǔn)確施工， 選用異形鋼屋蓋玻璃折板的板面當(dāng)成基準(zhǔn)對(duì)定位檁條部位進(jìn)行反向控制。 具體操作流程有以下幾個(gè)： ①按照極坐標(biāo)的放樣方法通過(guò)全站儀放出多面體中各玻璃面的相交交點(diǎn)坐標(biāo)， 在具體操作中， 選用正倒鏡的觀測(cè)方法促進(jìn)測(cè)量偏差進(jìn)一步減少； ②在鋼結(jié)構(gòu)主體層面對(duì)短鋼筋進(jìn)行焊接， 并標(biāo)注各交點(diǎn)的位置， 通過(guò)鋼絲線將全部交點(diǎn)進(jìn)行拉接，組成多面玻璃采光頂； ③通過(guò)鋼尺對(duì)每個(gè)面的實(shí)際交線長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量， 并通過(guò)全站儀對(duì)各個(gè)交點(diǎn)具體坐標(biāo)測(cè)量， 雙方數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)統(tǒng)一校驗(yàn)后， 將數(shù)據(jù)向設(shè)計(jì)方移交。 設(shè)計(jì)方的工程師按照數(shù)據(jù)在AutoCAD中實(shí)施建模， 明確玻璃采光頂?shù)臋_條分隔尺度和構(gòu)件的加工圖； ④按照設(shè)計(jì)放供應(yīng)的檁條分割尺度標(biāo)志在鋼絲線上， 根據(jù)標(biāo)記安裝檁條。

4 結(jié)語(yǔ)

總之， 異形多面體鋼屋蓋結(jié)構(gòu)作為一種建筑結(jié)構(gòu)， 針對(duì)施工中存在的問(wèn)題采取相應(yīng)的成套施工技術(shù)， 專門研究出異形構(gòu)件虛擬化四面體的頂點(diǎn)檢測(cè)定位方式， 對(duì)施工測(cè)量定位的安裝問(wèn)題實(shí)施了有效處理。 本文首先分析了異形多面體鋼屋蓋的施工難度，然后分析其關(guān)鍵施工技術(shù)， 提出異形多面體鋼屋蓋的具體施工工藝， 意在保證異形多面體鋼屋蓋結(jié)構(gòu)采取有效的成套技術(shù)。