陳安龍

中化二建集團(tuán)基礎(chǔ)設(shè)施工程公司 山西太原 030000

2015—2016 年，中化二建集團(tuán)基礎(chǔ)設(shè)施工程公司承建了太重軌道交通實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，該項(xiàng)目位于太原市太重軌道園區(qū)，施工區(qū)域?yàn)閺S區(qū)的東南角預(yù)留場(chǎng)地。圖1 為采用Tekla Structure 軟件創(chuàng)建的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)整體圖。

圖1 項(xiàng)目結(jié)構(gòu)整體圖

項(xiàng)目整體分為三部分：實(shí)驗(yàn)區(qū)、企展廳、廣場(chǎng)。企展廳位于該項(xiàng)目的核心部位?；A(chǔ)為混凝土環(huán)梁基礎(chǔ)，上部主體結(jié)構(gòu)采用半球肋形穹頂鋼架結(jié)構(gòu)[1]，主鋼架為熱軋H 型鋼，12 個(gè)軸（30°均分），跨度36m，屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大工程。材質(zhì)為Q235B,單榀主鋼架約為6t，建筑高度+18.31m，工程量約180t。整體結(jié)構(gòu)以高強(qiáng)度螺栓緊固連接為主。建筑面積約1050m2，外圍結(jié)構(gòu)采用方管網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形式，矩形方管檁條依附于球面結(jié)構(gòu)上焊接固定。檁條按地球儀經(jīng)緯線方式布置，橫向檁條共計(jì)23 層，縱向檁條72 道。23 層橫向檁條為同心圓環(huán)（不同半徑），72 道縱向檁條按5°均布（相同圓半徑），外附鈦鋅板及玻璃幕墻圍護(hù)。

本工程存在以下難點(diǎn)：工期緊；無(wú)施工案例可參照；施工場(chǎng)地狹小，可利用空地少，存在與土建爭(zhēng)場(chǎng)地的問(wèn)題，且僅有一個(gè)大門允許出入；土建砼結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)交叉施工情況；周邊有綠化樹木及草坪需要保護(hù)。

1 技術(shù)管理部分

1.1 采用tekla Structures 創(chuàng)建項(xiàng)目模型

1.1.1 創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)的tekla 模型

要求施工方提供企展廳鋼結(jié)構(gòu)的tekla 模型。

（1）施工方依據(jù)企展廳鋼結(jié)構(gòu)圖紙創(chuàng)建，采用tekla Structures14.0 創(chuàng)建模型，并制作詳圖主結(jié)構(gòu)(GJ- x) 10 張，零件圖11 張；

（2）創(chuàng)建矩形軸線，后旋轉(zhuǎn)復(fù)制得到12 根同心軸線；

（3）導(dǎo)入鋼構(gòu)CAD 圖，描圖；

（4）繪制一榀主鋼架，旋轉(zhuǎn)復(fù)制得到6 榀。

1.1.2 創(chuàng)建2 套軸網(wǎng)體系（tekla Structures 下進(jìn)行）

整體項(xiàng)目的土建結(jié)構(gòu)創(chuàng)建為一個(gè)大軸網(wǎng)，企展廳設(shè)置為一個(gè)小軸網(wǎng)。

1.1.3 創(chuàng)建工程整體結(jié)構(gòu)模型

項(xiàng)目部技術(shù)人員采用tekla Structures18.0 軟件對(duì)工程整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型創(chuàng)建，之后將企展廳鋼結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入，整合為一個(gè)整體模型。企展廳模型整體編制為一個(gè)狀態(tài)（tekla 下），導(dǎo)入到整體土建結(jié)構(gòu)大模型中，并移動(dòng)至企展廳軸網(wǎng)控制點(diǎn)。詳見(jiàn)圖2。

圖2 企展廳鋼結(jié)構(gòu)

1.2 專項(xiàng)方案設(shè)計(jì)及論證

根據(jù)建設(shè)部建質(zhì)[2009]第87 號(hào)文[3]，本工程鋼結(jié)構(gòu)跨度36m，屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，必須進(jìn)行專家論證。

先將1- 5 軸線和1- 11 軸線位置的鋼架在地面拼裝完畢，采用兩臺(tái)25t 吊車配合兩臺(tái)16t 吊車溜尾完成第一、二榀組合鋼架的吊裝任務(wù)，以形成十字支撐。剩余的單榀鋼架安裝采用單臺(tái)25t 吊車進(jìn)行吊裝，直至完成主體結(jié)構(gòu)施工任務(wù)。詳見(jiàn)圖3 和圖4。

圖3 第一、二榀組合鋼架的吊裝示意圖

圖4 剩余的單榀鋼架吊裝示意圖

（1）利用tekla 模型導(dǎo)出材料表得出重量，計(jì)算單件鋼結(jié)構(gòu)吊重。

（2）利用Tekla 模型提取一部分結(jié)構(gòu)表面積，計(jì)算吊裝風(fēng)載荷。并由風(fēng)載荷計(jì)算并選用纜風(fēng)繩。

（3）tekla 三維模型參與專家進(jìn)行方案論證。

1.3 出現(xiàn)的問(wèn)題

柱間支撐在創(chuàng)建模型時(shí)，未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題。但施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，南北朝向小門頂部的剪刀撐太低，影響美觀也影響行人通行。因此，現(xiàn)場(chǎng)變更為與其余大門等高。

1.4 結(jié)算

利用tekla 軟件提取鋼結(jié)構(gòu)凈重，方便結(jié)算。在tekla 軟件中選用提凈重材料模板，提取鋼結(jié)構(gòu)凈重。

1.5 提取表面積

提取表面積，為防火涂料及其外部涂云石膠用量提供依據(jù)。

1.6 輸出

可以輸出初步、簡(jiǎn)易的模型渲染圖。渲染效果會(huì)因電腦性能配置、渲染設(shè)置、電腦系統(tǒng)的不同而有較大差異。

2 施工管理部分

2.1 施工工藝流程

鋼結(jié)構(gòu)制作流程：Tekla Structures 深化設(shè)計(jì)→材料準(zhǔn)備、定貨→原材料（鋼材、焊材、連接用緊固件等）檢驗(yàn)→主要鋼材煨彎→排料、拼接→放樣與號(hào)料→切割、下料→制孔→構(gòu)件裝配→焊接→除銹、刷油→構(gòu)件預(yù)拼裝→構(gòu)件編號(hào)、驗(yàn)收→出廠。

鋼結(jié)構(gòu)安裝流程：構(gòu)件檢查→基礎(chǔ)復(fù)查、中間交接及底面處理→1- 5、1- 11 軸整榀鋼架組裝→其余單榀鋼架組裝→1- 5、1- 11 軸整榀鋼架吊裝→1- 8、1- 2 軸單榀吊裝→其余單榀吊裝→支撐安裝→方管檁條安裝→隅撐安裝→補(bǔ)漆→防火涂料涂刷。

2.2 制作

（1）委托專業(yè)廠對(duì)主H 型鋼進(jìn)行中頻煨彎，彎曲半徑為18m。圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求H 型鋼強(qiáng)軸方向彎曲。

（2）嚴(yán)格按照tekla Structures 制作的詳圖下料制作。

（3）創(chuàng)建數(shù)控文件NIC。頂部上下兩個(gè)梅花頭采用數(shù)控切割，保證了精度。而且采用的是整塊鋼板切割。

（4）零部件加工完成后，在加工廠內(nèi)做預(yù)拼裝，并留有視頻存底備查。首先要將結(jié)構(gòu)上部的梅花頭先支撐好。各部分零件均為高強(qiáng)螺栓緊固。

2.3 對(duì)主結(jié)構(gòu)外維護(hù)的方管檁條結(jié)構(gòu)制作

設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)方管檁條（外維護(hù)）說(shuō)明不夠詳細(xì)，通過(guò)與設(shè)計(jì)院溝通，確認(rèn)每層按同心圓、角度布置。方管結(jié)構(gòu)為雙曲，整體為同心圓。

2.3.1 關(guān)鍵技術(shù)的科學(xué)性、先進(jìn)性和創(chuàng)新性

（1）對(duì)方管檁條進(jìn)行兩個(gè)方向的煨彎控制，即可實(shí)現(xiàn)檁條的雙曲結(jié)構(gòu)。

（2）胎具一次加工成型后，通過(guò)調(diào)整半徑和角度，可以加工出不同半徑和角度的雙方向弧面，從而減少了胎具的制作次數(shù)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。并且該方法比冷彎成型效果好，截面無(wú)變形，不易回彈。另一方面，利用胎具可準(zhǔn)確地制作雙曲檁條，大大減小了尺寸偏差，避免二次制作，縮短了工期?？勺詣?dòng)化連續(xù)生產(chǎn)一層的檁條（不同半徑），節(jié)約了工期成本。

2.3.2 實(shí)施步驟

（1）在Tekla Structures、Auto CAD 圖中對(duì)每層方管檁條放樣，確定半徑和傾斜角度。

（2）胎具制作：定制可旋轉(zhuǎn)軸心，在軸心處（即圓心處）銷軸固定一根鋼管作為軸，并可調(diào)半徑；在鋼管端部制作方管截面專用卡具（可調(diào)角度），內(nèi)部安放并固定液壓千斤頂；采用中頻加熱技術(shù)對(duì)方管檁條加熱，之后還要對(duì)檁條進(jìn)行水冷卻；由液壓推進(jìn)器控制推進(jìn)檁條，推進(jìn)速度由微電腦控制。

2.3.3 煨彎注意事項(xiàng)

（1）煨彎過(guò)程應(yīng)每隔2m 測(cè)量?jī)A斜角度。如果誤差超過(guò)±1°，應(yīng)停機(jī)檢查胎具及中頻加熱裝置。

（2）方管端頭變形處應(yīng)及時(shí)矯正。如無(wú)法矯正，應(yīng)裁剪掉，不得使用。

（3）過(guò)程中應(yīng)確保中頻加熱裝置電源電壓穩(wěn)定，宜配備專用穩(wěn)壓器。

（4）過(guò)程中應(yīng)確保中頻加熱裝置水量及水壓穩(wěn)定。

2.4 標(biāo)記移植

在柱底板、梁上噴涂構(gòu)件編號(hào)，方便辨識(shí)及管理。然后利用tekla 模型、CAD 圖紙進(jìn)行模擬施工。

3 運(yùn)輸

（1）運(yùn)輸前，先汽車空載進(jìn)行試運(yùn)，然后確定行車路線，并按車中心位置撒上白灰線以便鋼構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)時(shí)汽車調(diào)整好倒車角度和位置。對(duì)轉(zhuǎn)彎半徑不足的地方，要進(jìn)行修改。見(jiàn)圖6。

（2）鋼梁運(yùn)輸采用12m 拖板車，以便裝載鋼構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。因市區(qū)道路管制，所以白天裝車，分批次在夜間運(yùn)輸，早上進(jìn)入工地現(xiàn)場(chǎng)，再由一臺(tái)25t 吊車按編號(hào)順序進(jìn)行卸車。

4 施工協(xié)調(diào)

對(duì)混凝土砼結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)之間施工進(jìn)度銜接進(jìn)行協(xié)調(diào)，部分混凝土結(jié)構(gòu)緩建。預(yù)留道路在實(shí)驗(yàn)區(qū)9- 12軸/ G- N 軸之間區(qū)域預(yù)留8m 的通道，所以該區(qū)域砼柱暫停施工，鋼梁運(yùn)輸完成后砼柱再繼續(xù)施工。具體實(shí)施辦法如下：

（1）確定入口位置，實(shí)驗(yàn)區(qū)9- 12 軸/ G- N 軸之間區(qū)域預(yù)留出運(yùn)輸通道，砼柱的鋼筋截?cái)啵A(yù)留出將來(lái)搭接倍數(shù)即可），刷素灰漿保護(hù)，用土方墊起，分層碾壓。

（2）用土將出入口墊起，分層碾壓，并做坡道，坡道兩側(cè)做好放坡。

（3）用白灰漿對(duì)通道處掩埋的鋼筋作好保護(hù)。

（4）按照事先確定好的鋼構(gòu)件擺放位置圖，預(yù)制存放平臺(tái)，防止鋼梁變形。

（5）待鋼構(gòu)件全部進(jìn)場(chǎng)卸車后，將墊的土方挖出，砼柱、梁恢復(fù)施工。

5 安裝過(guò)程

嚴(yán)格按照專家論證通過(guò)的方案進(jìn)行施工。

（1）先安裝兩個(gè)軸，形成十字的支撐；安裝穩(wěn)固后，再安裝其余柱。主體結(jié)構(gòu)安裝僅用2d 時(shí)間。

（2）安裝柱間支撐。

（3）安裝外部方管檁條（豎向布置方式為5°等分緯度；橫向整體布置方式為經(jīng)度同心圓）：先安裝每層橫檁條（同心圓布置），由下往上安裝；縱向按角度等分安裝；隅撐安裝，并焊接好節(jié)點(diǎn)板。

（4）盡量避免高空作業(yè)，鋼構(gòu)在地面組裝，并噴涂防火涂料。期間采用漆膜測(cè)厚儀測(cè)量跟蹤，保證干漆膜厚度。

6 施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）若鋼結(jié)構(gòu)吊裝方案有瑕疵，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)側(cè)向彎曲變形。更好的方案為：球心處做一個(gè)支架；先整體組裝梅花頭部分，并放至支架上；單片結(jié)構(gòu)吊起后，與梅花頭連接；形成整體后，卸掉荷載，撤掉支架。

（2）tekla 自帶的碰撞檢查出來(lái)的問(wèn)題，應(yīng)區(qū)別對(duì)待。因tekla 屬于國(guó)外進(jìn)口軟件，軟件本地化仍有差距，本身的缺陷不可避免。

（3）施工中發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)螺栓與圓?。ㄒ砭壈迮c腹板接觸處）距離過(guò)近，無(wú)法擰緊。tekla 模型中未即時(shí)體現(xiàn)出該處圓弧過(guò)渡。

（4）隨著版本的迭代，軟件會(huì)越來(lái)越智能化。目前，最新的2020 版軟件已經(jīng)支持構(gòu)件模擬碼放及運(yùn)輸。