溫惠清

摘要：介紹了大管徑樹杈柱的制作安裝工藝。采用組拼構(gòu)件垂直拼裝，利于分叉端朝向的精度控制。采用工具式支架、承插式定位系統(tǒng)等輔助工具，使構(gòu)件定位更精確、成型更便捷，最大程度上縮短了制作工期，增加了制作經(jīng)濟(jì)效益。采用耳板臨時(shí)固定，精確定位、放置基礎(chǔ)預(yù)埋件。并用螺栓臨時(shí)固定樹杈上部直段圓管，有效保證了安裝效果。

Abstract： This paper introduces the fabrication and installation technology of large diameter tree branch column. The vertical assembly is adopted to control the precision of bifurcation end orientation. The auxiliary tools such as tool bracket and socket positioning system are adopted to make the component positioning more accurate and the forming more convenient， shorten the production period to the greatest extent， and increase the economic benefits of the production. The ear-plate is adopted for temporary fixation， accurate positioning and placement of foundation embedded parts. Bolt is used to temporarily fix the straight round pipe on the upper part of the tree branch to ensure the installation effect effectively.

關(guān)鍵詞：樹杈柱;組拼;定位;安裝

Key words： tree branch column;multi-pipe combination;positioning;installation

中圖分類號(hào)：TU745.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）08-0145-03

0 ?引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，設(shè)計(jì)、施工較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑物成為流行趨勢(shì)。某些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的公共建筑，因其外觀的奇特與精致甚至成為城市的地標(biāo)建筑。樹杈用較小的桿件形成較大的支撐空間、經(jīng)濟(jì)效益好、造型美觀而被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于公共建筑中。異型樹杈屋面承重鋼結(jié)構(gòu)是通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)仿照樹杈的受力形式進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，其造型多樣，樹杈每個(gè)節(jié)點(diǎn)受力均有所不同，設(shè)計(jì)和施工難度較大。[1]在我公司承接的一系列鋼結(jié)構(gòu)工程中，就有一些較有代表性的大管徑多管組拼式樹杈柱構(gòu)件。此構(gòu)件無(wú)論是在下料、組拼、焊接、焊接變形控制與矯正、現(xiàn)場(chǎng)吊裝等方面均有一定的技術(shù)難度，主要體現(xiàn)在：圓管下料彎曲精度控制，多管組拼時(shí)各管分叉端朝向位置的控制，組拼管垂直度的控制，樹杈柱構(gòu)件預(yù)埋安裝對(duì)孔精度控制。

關(guān)于樹杈柱的施工，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)介紹的比較少。雷鵬旭介紹了一種球狀節(jié)點(diǎn)連接的樹杈柱加工安裝校正技術(shù)，分析了鋼結(jié)構(gòu)樹杈柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和樹枝安裝難點(diǎn)[2]。根據(jù)樹枝重量，也可根據(jù)樹枝分布方式采用“一對(duì)一”或“一對(duì)多”方式起扳提升，可作為樹杈柱安裝的重要手段之一[3]。實(shí)踐證明，該技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，保證質(zhì)量，符合節(jié)材、節(jié)能、降耗的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。

1 ?樹杈柱制作

1.1 原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)

鋼管進(jìn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)原材料的規(guī)格、型號(hào)、外形尺寸、外觀表面質(zhì)量逐一進(jìn)行復(fù)核。按規(guī)定對(duì)原材料進(jìn)行探傷檢測(cè)，并做化學(xué)、物理、機(jī)械等性能測(cè)試，保證基材性能。對(duì)照構(gòu)件分解圖上標(biāo)注的構(gòu)件尺寸，計(jì)算出圓管彎曲下料長(zhǎng)度，并加1～2cm余量作為切割下料的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。采用型鋼鋼板搭建水平工作平臺(tái)。構(gòu)件的放樣、組裝、焊接等都圍繞該操作平臺(tái)展開。

1.2 定位

柱底板上放垂直組拼圖樣：以三管組拼為例，先將柱底板平放在水平工作臺(tái)上，對(duì)照深化設(shè)計(jì)圖上標(biāo)注的組拼構(gòu)件尺寸，在柱底板上放出三管垂直組拼投影圖樣。再根據(jù)深化圖上設(shè)計(jì)的各管分叉角度計(jì)算出組拼時(shí)各管分叉端間的夾角，即找出分叉端的朝向，以確定各管組拼中擺放位置。后在原先畫好的地樣上找到各管圓心，并向各管外側(cè)壁引方向線，通過(guò)確定控制線間夾角來(lái)保證組拼構(gòu)件分叉端朝向位置的精度。

預(yù)設(shè)吊耳及可承插式定位套管：待組拼管下料完后，預(yù)先在組拼管上設(shè)置吊耳及可承插式定位套管。在組拼管外壁設(shè)置2個(gè)吊耳，吊耳分別布置在彎管端頭與單管重心位置，布置方向應(yīng)與分叉端朝向保持一致，如此布置利于單管起吊中垂直下落就位，并提高朝向控制精度。在單管管底設(shè)置3根可承插式定位套管，定位套管位置由分叉端朝向決定，其中一根定位套管對(duì)中布置在組拼管朝向位置引線上，其余兩根定位套管隨第一根定位套管位置對(duì)稱布設(shè)。通過(guò)保證組拼管上放出的分叉端朝向控制線與柱底板上已有控制線的方向一致來(lái)定位、復(fù)核分叉端朝向的精度。

設(shè)置承插式定位桿：根據(jù)組拼管尾端布設(shè)的定位套管的位置、個(gè)數(shù)來(lái)確定定位桿的布設(shè)位置及數(shù)量。定位桿布置隨柱底板上畫好的組拼管圖樣，沿管外側(cè)壁圓弧形布設(shè)，各管均布置3根定位桿，其中一根定位桿布置在分叉端朝向位置的引線上，其余兩根分別對(duì)稱布置在第一根定位桿兩側(cè)。定位桿滿焊焊接在柱底板上，防止組拼中移位。

在定位桿設(shè)置時(shí)，考慮到定位套管壁厚的存在，因此，在定位桿位置布設(shè)時(shí)，將根據(jù)定位套管壁厚的大小沿圓弧向外偏移1個(gè)壁厚的距離。另考慮到為便于定位套管與定位桿承插對(duì)孔，故決定將定位套管內(nèi)徑設(shè)置為定位桿直徑加1cm。組拼時(shí)，通過(guò)定位套管與定位桿精確對(duì)接來(lái)定位組拼管朝向。

1.3 組拼構(gòu)件

工具式支架可適用于不同高度的組拼管的垂直向的有效支撐，即工具式支架高度可調(diào)節(jié)。在圓環(huán)上放出朝向控制線，從而起到對(duì)組拼管成型后分叉端的朝向的復(fù)核作用。根據(jù)上述特點(diǎn)，制作一種輔助工具——工具式同心圓環(huán)支架（圖1），由可調(diào)節(jié)式的垂直立桿和與組拼成型構(gòu)件同心的圓環(huán)組成。

可調(diào)節(jié)式的垂直立桿由下端圓管、中間承接管、上端圓管、調(diào)節(jié)插銷、調(diào)節(jié)孔。支架立桿一般設(shè)置為4個(gè)立桿。同心圓環(huán)制作成內(nèi)徑大于組拼構(gòu)件外徑50～100mm，由兩個(gè)半圓構(gòu)成，用夾板、螺栓整合成一體同心圓，其上部圓環(huán)滿焊與立桿相固定，下部圓環(huán)鉆取與立桿同位的孔洞（內(nèi)徑大于定位桿外徑2～3mm），套接在立桿上，經(jīng)復(fù)核水平后與立桿點(diǎn)焊牢固。根據(jù)深化圖樣及平臺(tái)上構(gòu)件投影放樣圖上標(biāo)定尺寸確定同心圓環(huán)支架在水平臺(tái)上的布置點(diǎn)位。位置復(fù)核無(wú)誤后，將支架焊接在水平臺(tái)上，用柱底板上已放出的分叉端朝向線垂直引線至各圓環(huán)表面，以復(fù)核組拼管分叉朝向。

待支架定位完畢后，根據(jù)組拼管垂直高度的不同，合理選擇組拼順序，即由組拼管的垂直高度決定組拼先后，組拼原則為先高后低，保證同心圓環(huán)能調(diào)節(jié)支撐高度。當(dāng)組拼管起吊時(shí)，根據(jù)管件的垂直高度，預(yù)先調(diào)節(jié)好同心圓環(huán)的支撐高度，將支架的上部圓環(huán)調(diào)至組拼管彎曲端下口。在根據(jù)構(gòu)件起吊高度，利用不同規(guī)格的行車進(jìn)行組拼管的吊裝，利用管壁外側(cè)焊制的耳板連接起吊?？刂坪媒M拼管起吊垂直度及行車吊行車速度，保證組拼管緩緩地與柱底板上的定位桿對(duì)接。組拼管放置到位后，將通過(guò)已放于圓環(huán)上朝向定位樣線來(lái)復(fù)核組拼管分叉朝向。組拼管定位如下圖，其余各管組拼定位原理同第一根管。當(dāng)組拼管定位完后，在圓環(huán)與組拼管結(jié)合部焊接固定板，臨時(shí)固定組拼管，并輔助組拼管起控制垂直度的作用。由于組拼管整體重心位置偏向于彎曲端，為保證管件穩(wěn)定，在管件彎曲端加焊型鋼支架臨時(shí)支撐，其底部點(diǎn)焊固定于水平工作臺(tái)上。對(duì)于管徑較小的，彎曲段較短的組拼管可不設(shè)置臨時(shí)支撐固定。當(dāng)2號(hào)管組拼時(shí)，根據(jù)管件高度，先將上部圓環(huán)與組拼管結(jié)合處的固定板卸除后，將上部圓環(huán)支架下調(diào)適當(dāng)高度至2號(hào)管彎曲端下口位置。定位原理及加固件作用同1號(hào)管。加固件位置如下圖所示，其中在管間結(jié)合處可先行點(diǎn)焊環(huán)箍勁板，此零件為成型構(gòu)件永久性零件，此時(shí)焊設(shè)亦可起固定作用（圖2）。

1.4 樹杈構(gòu)件成型

組拼成型并復(fù)核后，根據(jù)深化圖樣依次分層分道滿焊內(nèi)勁板、卸除組拼臨時(shí)吊耳后，在彎曲端焊制現(xiàn)場(chǎng)吊裝耳板、端部封頭板（板上預(yù)留灌漿出氣孔）、外環(huán)箍板、剪力釘?shù)攘慵?/p>

因同心圓環(huán)支架支撐會(huì)妨礙外環(huán)箍板及剪力釘焊接施工，可將定位套管、定位桿、同心圓環(huán)支架支撐、臨時(shí)型鋼支撐等依次卸除，卸除同時(shí)用行車吊穩(wěn)定構(gòu)件分叉端后，焊制外環(huán)板及剪力釘。待上述零件依次拼接成型后，將成型樹杈柱構(gòu)件經(jīng)打磨工序，最終成品。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范質(zhì)檢員對(duì)構(gòu)件的尺寸、外觀質(zhì)量、焊縫質(zhì)量等全面檢驗(yàn)，對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢測(cè)。檢驗(yàn)合格后，對(duì)成型構(gòu)件進(jìn)行噴砂除銹、涂裝噴漆處理。

2 ?樹杈柱的安裝

樹杈構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)后，將構(gòu)件放置在指定安裝區(qū)域內(nèi)。樹杈構(gòu)件預(yù)埋螺桿位置應(yīng)合理放置。首先，找到預(yù)埋構(gòu)件相對(duì)應(yīng)的軸線位置，定出基準(zhǔn)點(diǎn)。通過(guò)軸線定位的基準(zhǔn)點(diǎn)及基準(zhǔn)點(diǎn)與預(yù)埋點(diǎn)間的相對(duì)位置確定螺栓中心的放置點(diǎn)位，預(yù)埋螺栓與基礎(chǔ)鋼筋焊死，并做好成品保護(hù)。

在保證預(yù)埋螺桿精確定位后，樹杈構(gòu)件對(duì)孔預(yù)埋可將根據(jù)預(yù)埋螺桿的位置來(lái)確定，并保證構(gòu)件安裝精度。樹杈構(gòu)件預(yù)埋安裝時(shí)，通過(guò)柱底板上的螺栓孔連接，依靠調(diào)節(jié)螺母、墊板來(lái)控制柱底板的平整度。利用耳板對(duì)預(yù)埋構(gòu)件進(jìn)行吊裝作業(yè)，耳板為16mm厚矩形鋼板，耳板與管件平行方向鉆取3個(gè)連接孔，其中最上1個(gè)孔徑為？準(zhǔn)40孔。目的在于為構(gòu)件起吊預(yù)設(shè)吊裝孔，因此，此孔不僅承擔(dān)了起吊后臨時(shí)連接固定的作用，也方便了現(xiàn)場(chǎng)吊裝，不再需要為吊裝而在成品構(gòu)件上另焊吊孔板。樹杈基礎(chǔ)構(gòu)件預(yù)置完后，在柱腳以上現(xiàn)場(chǎng)開設(shè)灌漿孔，待砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，開始進(jìn)行與上部構(gòu)件的安裝。樹杈基礎(chǔ)構(gòu)件安裝完畢后，將根據(jù)組拼單管個(gè)數(shù)、分叉端朝向、周邊聯(lián)系構(gòu)件的相對(duì)位置、依照不同的施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件等因素，合理安排上部構(gòu)件的吊裝施工。吊裝過(guò)程中可利用耳板及放置在耳板兩側(cè)的固定夾板作為構(gòu)件上下聯(lián)系的臨時(shí)紐帶，待周邊聯(lián)系構(gòu)件安裝并復(fù)核校準(zhǔn)過(guò)后，方可焊接構(gòu)件接縫。

待吊裝完成，根據(jù)樹杈構(gòu)件管壁厚度，進(jìn)行分層焊接。對(duì)焊時(shí)，分層焊接，每層焊接由焊工依次以同時(shí)均速逆向施焊，使得各對(duì)稱點(diǎn)位置均勻受熱，保證焊縫平齊、高差一致。每焊一遍應(yīng)認(rèn)真清查焊渣。最后一層蓋面焊縫可采用小電流進(jìn)行焊接。焊接完構(gòu)件最外層后，對(duì)成品構(gòu)件進(jìn)行熱保護(hù)處理。焊接成型后，卸除臨時(shí)固定支撐，并對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢驗(yàn)處理。

3 ?應(yīng)用實(shí)例

蘇州可川電子科技有限公司車間項(xiàng)目，工程位于昆山市千燈鎮(zhèn)宏洋路。該工程辦公樓門廳基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)造型特殊，適用大管徑多管組拼式樹杈柱制作安裝施工工法。此工法成型構(gòu)件具有焊接質(zhì)量好，尺寸精度高，施工效果好等特點(diǎn)，應(yīng)用此工法提高了組拼構(gòu)件制作、安裝效率，縮短了整體工期，有效利用了人材機(jī)。經(jīng)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，該技術(shù)安全可靠、施工質(zhì)量好、效率高，降低成本9510元，縮短工期2天。禾碩木業(yè)（昆山）有限公司車間項(xiàng)目，該工程辦公樓門廳基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)采用大管徑多管組拼式樹杈柱制作安裝施工技術(shù)。節(jié)約成本8378元，縮短工期1.8天。

4 ?結(jié)論

采用多管垂直組合拼裝成型的工藝方法，提高了組拼構(gòu)件成型效率，縮短了制作工期，節(jié)約了制作成本。本技術(shù)提高了單位時(shí)間內(nèi)勞動(dòng)效率，施工工期比計(jì)劃工期有明顯減少，節(jié)約了施工成本。通過(guò)對(duì)以往施工過(guò)的幾個(gè)工程的歸納總結(jié)，每制作、安裝完成同樣規(guī)格型號(hào)的樹杈柱構(gòu)件運(yùn)用本工法能節(jié)約3工日，平均可縮短施工工期1天。對(duì)照傳統(tǒng)工藝，增加了同心圓環(huán)支架、承插式定位桿，從而增加輔助工具費(fèi)用，但此類工具可反復(fù)周轉(zhuǎn)，折舊率低。

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