王志鵬 劉 杰

太康縣住房和城鄉(xiāng)建設局（461400）

1 工程情況簡介

某體育場工程總建筑面積55 000 m2,地上5層，建筑總高為33 m。屋蓋平面投影為橢圓形。內(nèi)緣長軸長211 m，內(nèi)緣短軸長132 m。管桁架懸挑向場內(nèi)懸挑21 m，水平投影長31 m。

體育場屋架采用的是正放三角形鋼桁架，鋼骨架上覆蓋PTFE膜，具有重量輕，承載力高和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好等特點；桁架節(jié)點構(gòu)造復雜，種類多，除相貫節(jié)點外，下弦采用了大量的復雜鑄鋼節(jié)點；最小鑄鋼節(jié)點為6管相貫。最大的鑄鋼節(jié)點為10管相貫。

綜合分析體育場結(jié)構(gòu)特點、現(xiàn)場條件、工期、成本等因素。經(jīng)過多方案比較論證，最終選定了“地面胎架分塊組拼，單機吊裝”的施工方法，即支座前、中端管桁架采用塔吊上料，網(wǎng)架腳手架上高空散拼及焊接,支座尾端管桁架采用地面預拼后分片吊裝，空中焊接。

2 技術(shù)要點

2.1 拼裝胎架設計

按照桁架拼裝控制點與支座的空間相對位置。采取完全模擬的辦法搭設桁架尾部拼裝胎架。對拼裝場地澆水壓實后，鋪碎石塊200 mm。按桁架實際位置澆筑1.500 m寬、100 mm厚素混凝土，在尾部十管相貫鑄鋼節(jié)點處的混凝土基礎(chǔ)上，鋪設10 mm厚鋼板。搭設前應按照胎架水平布置圖進行測量放線。將各桿的地面相應位置準確彈出。各定位橫桿的上口標高嚴格按照拼裝胎架剖面圖進行控制。胎架搭設完成后應對搭設質(zhì)量進行檢查，對各橫桿標高進行復測。確保位置準確，搭設連接可靠。

2.2 定位架設計

在網(wǎng)架腳手架與看臺女兒墻間搭設可滑移定位架，主要用于定位鑄鋼節(jié)點的空間位置。在定位架上將定位點作出明確標記，搭設完成后對其平面位置及標高進行復測，對于偏差大的地方應及時調(diào)整，確保定位架的準確。

2.3 管桁架的預拼裝、焊接、吊裝

2.3.1 管桁架的預拼裝

1）管桁架工廠預拼裝。為了驗證圖紙中構(gòu)件尺寸、角度、相貫線切割的正確性。調(diào)整加工工藝參數(shù)，驗證和調(diào)整結(jié)構(gòu)起拱的結(jié)果，對不同類型的主桁架，在工廠內(nèi)進行了預拼裝。對管桁架中主管與鑄鋼節(jié)點的連接，按照設計要求，預留焊縫間隙，檢查起拱的焊縫間隙變化,調(diào)整各個管件的加工尺寸。通過工廠預拼裝，保證了各構(gòu)件起拱后的尺寸和角度,確定了結(jié)構(gòu)拼裝的跨度和鑄鋼節(jié)點的定位方法，減少了現(xiàn)場拼裝錯誤和困難，加速了拼裝速度。

2）管桁架現(xiàn)場預拼裝。桁架拼裝按照由尾部向前端的順序進行，各鑄鋼件和管件的定位均以地面中心投影線為準,為防止碰撞拼裝架造成移位，在管中心垂吊鉛錘，與拼裝架拉設的鋼絲線及地面投影中心線校核。

按圖紙拼裝桁架尾部鑄鋼節(jié)點及下弦桿件，每一榀下弦小拼單元包含3個鑄鋼節(jié)點，3個下弦主桿，2個支座撐桿；為了防止拼裝安裝時支座萬向轉(zhuǎn)動,我們將支座上下板通過焊接4個支管將其固定，待安裝膜結(jié)構(gòu)之前拆除約束，使其進入設計工作狀態(tài)。拼裝各桿件時，使拼裝自由就位，不能強迫約束就位。

每一榀小拼單元吊離拼裝胎架后，都必須重新對拼裝胎架的尺寸進行復核，確保每榀小拼單元拼裝尺寸的準確，并檢查拼裝胎架的整體穩(wěn)定性。

2.3.2 管桁架焊接

在小拼裝單元中重點工序是鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管的焊接,全場共有300個鑄鋼節(jié)點,8個類型，它們分別是直線段，弧線段，直線段與弧線段交接處。

按照焊接工藝評定報告進行焊接，鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管要進行多角度全位置焊接。由于鑄鋼節(jié)點管壁比較厚，與無縫鋼管焊接時要預熱，焊后用小錘敲擊以消除殘余應力。每一小拼單元焊接完成24 h后進行外觀檢查，合格后做超聲波檢測，按照設計要求此焊縫為二級焊縫；項目部采取一級焊縫檢查，全部接口做100%超聲波探傷，實測結(jié)果一次合格率均達到99%以上。

2.3.3 管桁架吊裝

1）管桁架尾部下弦小拼單元吊裝。采用兩點綁扎法吊裝，其中一點采用雙股ф16鋼絲繩綁扎，鋼絲繩與鋼絲繩之間連接用GD7.5型卡環(huán)；另一點采用雙股ф16鋼絲繩綁扎，在吊鉤雙股鋼絲繩與吊裝單元雙股鋼絲繩之間用SH10型手控葫蘆連接，便于調(diào)節(jié)兩個綁扎點與吊點之間的角度；在下弦小拼單元首末端系上攬風繩，防止構(gòu)件搖晃，調(diào)節(jié)構(gòu)件的方向使其就位。

在構(gòu)件吊裝就位后，利用控制點對位，符合要求后,迅速地進行斜腹桿與24.100 m鑄鋼球支座球體的焊接，此接口焊縫為一級焊縫:焊接完成后。用鋼絲繩與手動葫蘆綁扎拉緊，防止構(gòu)件失穩(wěn)。此時吊車才可摘鉤:用同樣方法吊裝對稱位置的下弦小拼單元。

2）管桁架中部和端部下弦主桿與連接桿吊裝。待下弦小拼單元形成穩(wěn)定體系后，網(wǎng)架腳手架移動到此位置，利用內(nèi)場兩臺塔吊吊裝前、中端的各構(gòu)件。在網(wǎng)架腳手架平臺上，用千斤頂、簡易馬凳拼接下弦主桿及連接桿。

3）管桁架尾部上弦小拼單元吊裝。將已經(jīng)焊接完成的上弦小拼單元吊離地面拼裝胎架，通過計算確定上弦小拼單元的重心，再進行上弦小拼單元吊裝用吊具驗算；正式吊裝前需要試吊。

采用兩點綁扎法吊裝，采取的措施與吊裝下弦小拼單元方法一致。在上弦小拼單元腹桿～端系上攬風繩，防止構(gòu)件搖晃及碰撞其他桿件。在構(gòu)件各口就位后，迅速地焊接各口，焊接完成后，用鋼絲繩及手動葫蘆綁扎拉緊，防止構(gòu)件失穩(wěn)；此后吊車才可摘鉤。

4）管桁架中部度前端上弦主桿的安裝。在已經(jīng)形成完整穩(wěn)定體系的下弦各水平桿中心上，焊接一個ф80鋼管，鋼管頂部做一個弧形板，用人字支撐四面固定，形成穩(wěn)定體系，作為拼裝上弦主桿的撐桿。用場內(nèi)塔吊吊裝上弦主桿及各斜腹桿，上弦主桿共分4節(jié)對接拼接,在最前段一節(jié)主桿內(nèi)徑未變，外徑改變下對接焊縫。待全部主桿及斜腹桿焊接完畢后。一榀空間管桁架就已成型。

2.4 聯(lián)系桁架預拼裝、安裝、焊接

在完成相鄰兩榀管桁架之間的聯(lián)系桁架及下弦弧形連系桿安裝后，空間管桁架才能形成一個穩(wěn)定的空間體系。

2.4.1 聯(lián)系桁架的拼裝

在內(nèi)場的混凝土硬化地面上，用ф48腳手架管搭設一個簡易拼裝平臺,利用塔吊拼裝聯(lián)系桁架，拼裝時正放，吊裝就位后呈現(xiàn)倒三角形。

2.4.2 聯(lián)系桁架的安裝焊接

在網(wǎng)架腳手架頂部，利用內(nèi)場塔吊將已經(jīng)拼接完成的聯(lián)系桁架吊裝到位，在與主桁架端部連接到位后，經(jīng)檢查無誤、點焊并且加臨時支撐，塔吊方可摘鉤。

在兩個桁架之間，焊接聯(lián)系桁架及下弦弧形連系桿后形成了一個穩(wěn)定的空間體系。

3 高空作業(yè)安全措施

由于管桁架尾部向外傾斜，土建施工搭設的腳手架不能滿足鋼結(jié)構(gòu)安裝，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和安裝順序,因地制宜地對高空作業(yè)的安全設施做系統(tǒng)設計，不僅滿足施工安全，方便安全設施搭設，而且降低了施工費用。

在網(wǎng)架腳手架上鋪滿木板，腳手架平臺臨邊設置1.2 m高的防護欄桿，腳手架平臺下滿掛一道安全網(wǎng)；十管相貫的鑄鋼節(jié)點焊接處，采用1.2 m高的吊籃作為操作平臺,吊籃采用鋼絲繩可靠系在桁架上。如安全帶無牢固系設處，將設置生命線作為安全帶系設之用。

4 卸載

在完成一榀管桁架全部安裝、檢測和涂裝作業(yè)后，對網(wǎng)架腳手架平臺上的胎架進行卸載；在設計施工階段，通過計算機進行模擬卸載，利用有限元內(nèi)力和變形計算進行分析。計算結(jié)果顯示卸載對各個腹桿的內(nèi)力重分配不會造成破壞，是安全的。實踐證明，卸載后各個節(jié)點保持穩(wěn)定，桁架下?lián)蠑?shù)值最大為10 mm，在設計允許范圍內(nèi)。

5 雨季施工措施

鋼結(jié)構(gòu)安裝施工過程中所有機電設備必須安全可靠，并有專人負責，定期檢查。露天存放的空壓機、電焊機，要上有蓋、不漏雨，下有墊、不水淹，操作者使用前檢查電的接地情況，電工定期檢查絕緣情況。在露天焊接鋼結(jié)構(gòu)時，要搭設臨時防雨棚，嚴禁雨水飄落在炙熱的焊縫上。由于鋼結(jié)構(gòu)安裝全部是高空作業(yè)，在施工前必須采取避雷措施。

6 小結(jié)

在空間管桁架施工過程中，為了控制鋼結(jié)構(gòu)的施工精度,對結(jié)構(gòu)形態(tài)和就位精度進行了實時監(jiān)測。將調(diào)整就位精度放在4個伸縮縫處，最后管桁架成功合攏，合攏精度高于設計允許值，鋼結(jié)構(gòu)施工達到了預期目標，取得了很好的效果。

體育場屋面工程采用“前、中端高空散拼，后端地面拼裝分片吊裝”方案，高質(zhì)量、順利安全地完成了安裝任務。通過施工實踐證明方案是科學合理的。所采取的一系列措施為施工提供了必要的技術(shù)保證。