任亞莉

（山西一建集團(tuán)有限公司，山西太原 030012）

1 工程概況

某商業(yè)項(xiàng)目總投資500多億元，項(xiàng)目包括商場、酒店群、別墅群、主題樂園等。項(xiàng)目中的商場整體外形呈馬鞍形，平面尺寸長428m，跨度從94m漸變到174m。建筑高度最高點(diǎn)約85m，最低點(diǎn)約35m，主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋蓋為變截面倒三角鋼管桁架結(jié)構(gòu)，桁架最大矢高約14m，鋼管規(guī)格為φ180mm×6mm~φ800mm×50mm，鋼材主要材質(zhì)為Q345B，商場的總用鋼量為1.5萬噸，商場俯視圖如圖1所示。

圖1 商場俯視圖

2 拼裝方法選擇及胎架設(shè)計(jì)

結(jié)合本工程鋼管桁架弧度的變化特點(diǎn)，綜合分析目前桁架拼裝用的正拼和倒拼兩種方法，以及創(chuàng)新的側(cè)拼法（即將桁架安裝就位狀態(tài)進(jìn)行整體旋轉(zhuǎn)90°后使桁架下弦處于水平位置進(jìn)行桁架的拼裝）。側(cè)拼法可以有效避免因桁架弧度的變化而產(chǎn)生的諸多難點(diǎn)。

正拼法的優(yōu)點(diǎn)：桁架拼裝完成后可以直接安裝；拼接狀態(tài)即為安裝狀態(tài)，便于安裝檁托、插板等桁架的小部件。缺點(diǎn)：高空作業(yè)多；胎架材料消耗大；胎架隨桁架弧度的變化而調(diào)整的難度大。

倒拼法的優(yōu)點(diǎn)：胎架可以隨桁架弧度的變化而調(diào)整；便于桁架脫架；節(jié)省胎架材料。缺點(diǎn)：桁架拼裝完成后需翻兩次身，才能安裝。

側(cè)拼法的優(yōu)點(diǎn)：有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；節(jié)省胎架材料；髙空作業(yè)少。缺點(diǎn)：桁架拼裝完成后需翻兩次身，才能安裝。

（1）胎架設(shè)計(jì)工具式拼裝胎架，由T形底座、支撐桿、斜撐和牛腿4部分組成，其中，T形底座由3根H型鋼組成，連接形式為螺栓連接；支撐桿與底座通過螺栓連接；斜撐一頭與支撐桿連接，另一頭與底座連接，均為螺栓連接，支撐桿上設(shè)有可調(diào)節(jié)高度的牛腿，根據(jù)桁架的尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于將固定焊接成一個(gè)整體的拼裝胎架分解成便于安裝和拆卸的散件，既能將體積龐大的拼裝胎架拆散成零部件進(jìn)行運(yùn)輸或存儲(chǔ)，大幅提高運(yùn)輸效率和縮小存放面積，又能根據(jù)現(xiàn)場桁架的尺寸隨時(shí)調(diào)整胎架的尺寸，極大提高胎架的重復(fù)使用率，減少材料的浪費(fèi)，胎架正立面和側(cè)立面示意圖如圖2和圖3所示。

圖2 胎架正立面

（2）胎架布置。為減少管桁架在空中對(duì)接時(shí)桿件錯(cuò)位的情況，提高管桁架拼裝的尺寸精度，考慮將整榀桁架分為左右對(duì)稱的兩段桁架同時(shí)拼裝，拼裝胎架每隔5m布置1個(gè)，布置的原則為避開節(jié)點(diǎn)區(qū)域和腹桿位置。在桁架下方進(jìn)行桁架的拼裝，布置2列拼裝胎架，每列160m，共布置64個(gè)拼裝胎架，胎架布置如圖4所示。

圖3 胎架側(cè)立面

圖4 胎架布置

3 桁架拼裝流程

桁架拼裝前，先驗(yàn)收拼裝胎架，根據(jù)桁架的胎架布置圖，在地面放出桁架的投影尺寸，然后按照施工圖及構(gòu)件上標(biāo)識(shí)找齊所需桿件。桁架構(gòu)件在工廠制作時(shí)分解為若干節(jié)下弦桿、若干節(jié)上弦桿和若干腹桿，打包運(yùn)至現(xiàn)場，桁架分為若干節(jié)從一端向另一端連續(xù)流水拼裝。

桁架進(jìn)行拼裝時(shí)的流程：桁架放線→胎架調(diào)整→桁架弦桿安裝→桁架弦桿校正并固定（安裝下一節(jié)桁架弦桿→如此反復(fù)）→腹桿安裝→腹桿校正并固定→腹桿焊接→節(jié)點(diǎn)補(bǔ)漆→桁架驗(yàn)收。

4 桁架拼裝工藝

（1）按工廠內(nèi)預(yù)拼裝的順序和要求進(jìn)行拼裝，先安裝上下弦桿，用胎架定位塊進(jìn)行定位，必須保證定對(duì)中心線、水平度，以及端面垂直度，然后安裝桁架的腹桿。

（2）組裝中所有桿件應(yīng)按施工圖控制尺寸，各桿件的力線應(yīng)匯交于節(jié)點(diǎn)中心，并完全處于自由狀態(tài)，不允許有外力強(qiáng)制固定，主桿單根支撐點(diǎn)不應(yīng)少于2個(gè)。

（3）桁架現(xiàn)場分段拼接成整榀桁架的施工過程為露天拼裝，應(yīng)注意檢測時(shí)間，減少溫度對(duì)測量的影響。

（4）分段開口處設(shè)置封板，防止變形。

（5）拼接在專用胎架上進(jìn)行，上下弦主桿應(yīng)可進(jìn)行上、下、左、右調(diào)節(jié)和固定。腹桿可在調(diào)整過程中逐步就位。

5 拼裝質(zhì)置要求

桁架拼裝的允許偏差要求如下：

跨度最外側(cè)梁端安裝孔或兩端支撐面最外側(cè)距離的允許偏差為[-10，+5]mm，檢驗(yàn)方法是使用鋼尺進(jìn)行檢查；接口截面錯(cuò)位的允許偏差為2mm，檢驗(yàn)方法是對(duì)焊縫進(jìn)行量規(guī)檢查；設(shè)計(jì)要求起拱的允許偏差為±L/5000，設(shè)計(jì)未要求起拱的允許偏差為L/20000，檢驗(yàn)方法是使用拉線和鋼尺進(jìn)行檢查；節(jié)點(diǎn)處桿件軸線錯(cuò)位的允許偏差為4mm，檢驗(yàn)方法是劃線后使用鋼尺進(jìn)行檢查。

6 焊接變形控制

焊接施工順序?qū)附幼冃渭昂负髿堄鄳?yīng)力有很大影響，在焊接時(shí)為盡量減小結(jié)構(gòu)焊接后的變形和焊后殘余應(yīng)力，結(jié)構(gòu)焊縫應(yīng)合理，讓結(jié)構(gòu)受熱點(diǎn)在整個(gè)平面內(nèi)對(duì)稱，均勻分布，避免結(jié)構(gòu)因受熱不均勻而產(chǎn)生扭曲和較大焊后殘余應(yīng)力。

焊接順序原則：先焊主弦桿管與管之間的對(duì)接焊縫，再焊斜腹桿與主弦桿的相貫焊縫；焊完一條后再轉(zhuǎn)人另一條焊接，同一管子的兩條焊縫不得同時(shí)焊接；焊接時(shí)應(yīng)由中間往兩邊對(duì)稱跳焊，防止扭曲變形。相貫焊縫應(yīng)對(duì)稱施焊，多層多道焊。一個(gè)節(jié)點(diǎn)往往有多條相貫焊縫，焊縫集中。一條相貫焊縫焊接完畢冷卻后，再焊相鄰的相貫焊縫，以防止應(yīng)力集中，減小焊接變形。焊接時(shí)，應(yīng)先焊坡口大，變形大的區(qū)域，對(duì)于Y形節(jié)點(diǎn)，先焊A、D區(qū)，后焊C、B區(qū)，且先焊趾部再焊根部。

7 實(shí)施效果

該商業(yè)樓蓋倒三角管桁架的拼裝施工采用散件進(jìn)場，利用工具式胎架進(jìn)行連續(xù)大跨度拼裝，節(jié)省施工材料，縮短拼裝時(shí)間，保證施工質(zhì)量與安全。同時(shí)還節(jié)省大量的拼裝胎架材料和機(jī)械臺(tái)班，施工工期大大縮短，為工程施工的順利進(jìn)展創(chuàng)造條件，創(chuàng)造良好的社會(huì)效益。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，鋼桁架結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來越普遍。桁架結(jié)構(gòu)類型越多且復(fù)、跨度更大等特點(diǎn)將是發(fā)展趨勢，而本技術(shù)從根本上解決了精度、效率、質(zhì)量與安全的問題，其中工具式胎架的設(shè)計(jì)與改進(jìn)、拼裝思路及精度控制技術(shù)、焊接技術(shù)等綜合施工方法，以其成功應(yīng)用可證明其在類似結(jié)構(gòu)施工中的優(yōu)點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)，為其在以后的推廣與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。