異形鋼管桁架拼裝技術(shù)研究

胡金 陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展及國家環(huán)保響應(yīng)要求，社會(huì)對大跨度鋼結(jié)構(gòu)的需求越來越多，文體建筑、工業(yè)建筑大量性建設(shè)，因此，建筑業(yè)對施工技術(shù)要求越來越高。異形鋼管桁架是利用較小的桿件組成較大的截面，形成良好的空間受力結(jié)構(gòu)，具有跨度大、造型豐富，節(jié)約鋼材、剛度大、穩(wěn)定性好，抗震性強(qiáng)等特點(diǎn)。異形鋼管桁架發(fā)展增長趨勢明顯，在施工過程中，為提高精度要求、減小安裝累積誤差以及降低高空安裝風(fēng)險(xiǎn)，鋼管桁架大量性施工工藝要求在地面上施工完成，因此，拼裝技術(shù)需達(dá)到：拼裝胎膜標(biāo)準(zhǔn)化、胎膜使用通用化、質(zhì)量控制規(guī)范化、施工工藝流水化。

一、鋼管桁架拼裝技術(shù)分析

拼裝技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類鋼結(jié)構(gòu)工程，尤其是異形鋼管桁架施工應(yīng)用拼裝技術(shù)特別普遍，異形鋼管桁架拼裝技術(shù)主要分為以下幾種形式：

（1）單根鋼管拼裝技術(shù)：將多段鋼管拼裝成施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)長度單根構(gòu)件或?qū)⒍喽螁吻摴芙M裝成雙曲或多曲單根構(gòu)件；

（2）單片桁架拼裝技術(shù)：將規(guī)格不同的單根桿件拼裝成片狀形的平面桁架；

（3）分段桁架拼裝技術(shù)：將規(guī)格不同的單根桿件拼裝成塊體的空間桁架；

（4）單榀桁架拼裝技術(shù)：將長度不同的塊體桁架拼裝成單榀桁架；

異形鋼管桁架拼裝技術(shù)要點(diǎn)：通過布置拼裝胎膜，控制桁架主要節(jié)點(diǎn)的空間位置、水平標(biāo)高以及軸線偏差；在拼裝胎膜上利用節(jié)點(diǎn)位置和標(biāo)高控制構(gòu)件曲率，減小誤差以保證構(gòu)件質(zhì)量；布置安全防護(hù)措施，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

二、異形鋼管桁架拼裝技術(shù)應(yīng)用

本技術(shù)以華能陜西秦嶺煤場封閉改造項(xiàng)目上部鋼結(jié)構(gòu)工程為例。該鋼結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)為拱形鋼管桁架，空間受力結(jié)構(gòu)，跨度140m；主桁架斷面為倒三角形立體桁架，山墻為長方形立體桁架，寬度4.5m，厚度4m；材料主要為無縫鋼管、直縫鋼管、空心焊接球。

（一）拼裝工況分析

（1）本工程異形鋼管桁架倒三角形18榀，長方形桁架2 榀。由于桁架跨度過大，受現(xiàn)場施工條件影響，因此將每榀桁架分五段拼裝，分段安裝。

圖1 異形鋼管桁架分段圖

（2）施工現(xiàn)場場地狹小，桁架段數(shù)較多，桿件規(guī)格不一，拼裝胎膜需要設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)化和通用化胎膜，一膜多用，局部微調(diào)。

（3）分段拼裝過程中，需要提高拼裝精度，控制截面尺寸與曲率，保證焊接質(zhì)量。

（二）拼裝胎膜施工技術(shù)

（1）胎膜設(shè)計(jì)：利用平面和立面“三點(diǎn)定面”原理將桁架旋轉(zhuǎn)90 度，把空間曲形桁架轉(zhuǎn)換成平面和立面控制點(diǎn)設(shè)計(jì)胎膜，平面上控制標(biāo)高和水平間距，立面上控制垂直度和豎向間距，實(shí)現(xiàn)拼裝胎膜標(biāo)準(zhǔn)化。

（2）胎膜搭設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化：

①胎膜地基采用砂石回填，整平壓實(shí)；

②砂石上鋪設(shè)鋼板或路基箱，固定連接成整體，保證胎膜基底承載力和剛度；

③在鋼板或路基箱上采用全站儀對鋼管桁架旋轉(zhuǎn)90 度后的底面投影面的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中心進(jìn)行細(xì)部放樣，彈線；

④桁架上弦，胎膜立桿采用兩個(gè)牛腿支撐；下弦，胎膜立桿采用一個(gè)牛腿支撐；立桿牛腿按所有桁架最大桿件設(shè)置懸挑長度；立桿布置間距桁架節(jié)點(diǎn)1m～1.5m；

圖2 通用胎膜剖面圖

圖3 通用胎膜平面圖

⑤兩立桿外側(cè)采用鋼管搭設(shè)雙排腳手架，設(shè)置安全防護(hù)措施。

（三）拼裝施工技術(shù)

（1）桁架弦桿拼裝：采用水準(zhǔn)儀、線錘、彈線節(jié)點(diǎn)控制桁架曲率。

（2）桁架節(jié)點(diǎn)放樣：采用線錘將節(jié)點(diǎn)彈線中心點(diǎn)引致弦桿頂部。

（3）桁架上弦腹桿中的立桿拼裝：將腹桿中的立桿與弦桿節(jié)點(diǎn)中心點(diǎn)重合，焊接牢固。

（4）桁架腹桿中的斜桿拼裝：將腹桿中的斜桿桿與弦桿節(jié)點(diǎn)中心點(diǎn)重合，焊接牢固，依次拼裝上弦與上弦的腹桿，上弦與下弦的腹桿。

（5）質(zhì)量檢測：利用經(jīng)緯儀檢測立面垂直度，鋼卷尺檢測桁架弦長與構(gòu)件斷面是否符合施工圖紙要求，校正完成后進(jìn)行焊接及焊縫檢測，合格后防腐補(bǔ)涂。

每一段桁架塊體驗(yàn)收合格后，吊裝出池，進(jìn)行下一段桁架拼裝，對不同規(guī)格構(gòu)件的桿件，只需在胎膜立桿牛腿部位支墊相應(yīng)規(guī)格鋼板墊塊，局部微調(diào)，實(shí)現(xiàn)了拼裝胎膜通用化，施工工藝流水化。

三、結(jié)束語

本次干煤棚異形鋼管桁架重量重、跨度大、安裝精度高、施工技術(shù)復(fù)雜、工期緊。在施工前，對鋼管桁架拼裝編制了專項(xiàng)施工方案，對專項(xiàng)方案的可行性、適用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了各方面的專家論證。在施工單位嚴(yán)格管理和精心控制下，該施工拼裝技術(shù)既滿足了工期要求，又節(jié)省經(jīng)濟(jì)，得到業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等各單位的一致好評(píng)，取得良好的效益，圓滿地完成了工程施工任務(wù)，對鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)具有一定的推廣性和使用價(jià)值。