橢圓形轉(zhuǎn)角敷設(shè)橋架施工

衛(wèi) 芷

1 工程概況

本工程總建筑面積為898 965 m2;建筑高度55.64 m;地上5層;總坐席數(shù)57 589席;建筑類別為甲級(jí)大型體育建筑;主體育場(chǎng)整個(gè)輪廓呈不規(guī)則橢圓形。結(jié)構(gòu)五層各環(huán)廊，鋼結(jié)構(gòu)頂棚內(nèi)、外環(huán)馬道均設(shè)有橋架，數(shù)量巨大，且很多區(qū)域均無吊頂，施工質(zhì)量、進(jìn)度及整體美觀效果要求非常高。

2 找出問題

2.1 問題的提出

由于體育場(chǎng)為不規(guī)則橢圓形輪廓，而且本工程質(zhì)量要求高，不能只單獨(dú)考慮使用功能，還必須考慮美觀的要求。所以，我們的橋架不能按圖紙直線敷設(shè)，而必須按照不規(guī)則橢圓形輪廓進(jìn)行多折線敷設(shè)，折線部均為經(jīng)向軸線與緯向軸線的交點(diǎn)，即為橋架需轉(zhuǎn)角處。

主體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)五層各環(huán)廊，鋼結(jié)構(gòu)頂棚內(nèi)、外環(huán)馬道均設(shè)有橋架，工期緊，數(shù)量巨大，還必須考慮觀感質(zhì)量。

2.2 問題分析

1)各種類型橋架規(guī)格及數(shù)量的分析。

我們根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)體育場(chǎng)內(nèi)各橋架的功用、規(guī)格、數(shù)量做了詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)可知:由于體育場(chǎng)為大型公用建筑，各種功能要求多，致使各功用橋架種類多，相應(yīng)的規(guī)格非常多，橋架數(shù)量極大。

2)橋架轉(zhuǎn)角數(shù)量的分析。

根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地觀察發(fā)現(xiàn)，體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處均在經(jīng)向軸線和緯向軸線的交點(diǎn)處，我們將各回路橋架也在此處進(jìn)行轉(zhuǎn)角處理的數(shù)量進(jìn)行了分層統(tǒng)計(jì)。由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，橋架需轉(zhuǎn)角處理的數(shù)量巨大。若轉(zhuǎn)角處處理不當(dāng)，將嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。

3)橋架轉(zhuǎn)角處理難度分析。

直線段橋架敷設(shè)時(shí)，可以預(yù)先將2段～3段橋架(每段橋架標(biāo)準(zhǔn)長度為2 m)在地面進(jìn)行組裝，將需要敷設(shè)的總長度橋架分別組裝好后，分別整體吊裝到橋架支架上進(jìn)行連接，敷設(shè)速度快，難度低。而在橢圓形結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行橋架敷設(shè)時(shí)，在轉(zhuǎn)角處需做特殊處理，無法進(jìn)行前期預(yù)拼裝，敷設(shè)速度慢，施工難度大。

4)整體美觀效果分析。

本工程質(zhì)量目標(biāo)為“確保汾水杯，爭創(chuàng)魯班獎(jiǎng)”，若施工質(zhì)量及整體美觀不符合要求將大大影響工程的評(píng)優(yōu)。橋架在體育場(chǎng)1層～5層混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)、外環(huán)馬道上均有橋架的敷設(shè)，而且，很多橋架敷設(shè)區(qū)域內(nèi)，均無吊頂，若橋架未按弧形結(jié)構(gòu)敷設(shè)，施工質(zhì)量差，會(huì)大大降低整體的美觀效果。

3 最佳施工方案選擇

3.1 施工方案的提出

表1 價(jià)值工程法

結(jié)合上述分析:體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)外形雖然為不規(guī)則橢圓形，但是，它由多條折直線組成，只要將各轉(zhuǎn)角處的橋架處理好，即可滿足需要。由于橋架轉(zhuǎn)角處數(shù)量巨大，施工難度高，對(duì)于施工質(zhì)量至關(guān)重要。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，討論出研制橋架轉(zhuǎn)角部件的各種思路，初擬出以下四種方案:

方案一:運(yùn)用裁剪法進(jìn)行轉(zhuǎn)角的角度處理;

方案二:運(yùn)用補(bǔ)角法進(jìn)行轉(zhuǎn)角的角度處理;

方案三:將轉(zhuǎn)角部位設(shè)計(jì)為整體轉(zhuǎn)角橋架;

方案四:可調(diào)節(jié)角度的轉(zhuǎn)角橋架直接片研制。

3.2 方案比選論證

綜上所述四種方案，從整體美觀效果、易操作性、可靠及準(zhǔn)確性、節(jié)能環(huán)保、安裝速度五個(gè)方面進(jìn)行了對(duì)比，并綜合打分。根據(jù)價(jià)值工程理論:價(jià)值V=功能F/成本C，計(jì)算出得分最高的就是最優(yōu)方案，總結(jié)見表1。

評(píng)分規(guī)則:滿分10分，最低分0分，評(píng)分結(jié)果見表2。

分析結(jié)論:經(jīng)過綜合評(píng)估，選定最佳方案為方案四，可調(diào)節(jié)角度的轉(zhuǎn)角橋架直接片研制。

3.3 方案優(yōu)化

為了有效達(dá)成目標(biāo)，小組針對(duì)方案四進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，得出最佳實(shí)現(xiàn)方案如圖1所示。

表2 方案功能綜合評(píng)分F

圖1 最佳實(shí)現(xiàn)方案圖

4 方案實(shí)施

1)內(nèi)側(cè)直接片雖然角度改變，但是螺栓孔距并未改變，因此內(nèi)側(cè)直接片長度與普通直接片長度相同，此處內(nèi)襯板采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品即可滿足需要。

外側(cè)直接片由于兩節(jié)直線段橋架在轉(zhuǎn)角處拼接后，形成的夾角，其螺栓孔距需重新計(jì)算測(cè)定。

根據(jù)四邊形內(nèi)角和為360°，相鄰直線段橋架角度為90°，則可計(jì)算出:

外側(cè)直接片螺栓孔距寬度:

其中，lw為外側(cè)直接片兩側(cè)螺栓孔距1/2寬度(計(jì)算結(jié)果取整);ly為標(biāo)準(zhǔn)直接片的寬度，200 mm;lq為橋架寬度;Lw為外側(cè)直接片總長度;A為內(nèi)側(cè)夾角;B為外側(cè)夾角，用CAD軟件，在圖中進(jìn)行測(cè)量標(biāo)注，并在現(xiàn)場(chǎng)抽檢復(fù)核。

為了能夠批量生產(chǎn)，也為了施工方便，所有外側(cè)直接片的長度Lw經(jīng)測(cè)算均設(shè)定為234 mm。

2)外側(cè)直接片單個(gè)的螺栓孔距，雖然為20 mm的長孔，但依然在調(diào)節(jié)角度時(shí)，受到螺栓孔距調(diào)節(jié)范圍小的制約，經(jīng)過分析，決定將外側(cè)連接片的單獨(dú)螺栓孔，依照對(duì)折線兩端，分別用沖孔機(jī)床，將每單側(cè)三個(gè)螺栓孔沖成長孔，且其長度比原三孔總長度大20 mm。此處的內(nèi)襯板也相應(yīng)作同樣的處理，為使螺栓連接強(qiáng)度不受影響，在橋架與外側(cè)直接片連接處加裝螺栓長條墊片。

實(shí)施效果:依據(jù)測(cè)算得出的外側(cè)直接片長度，生產(chǎn)出的樣品滿足使用要求。外側(cè)直接片螺栓孔加工成長孔后，使安裝更便捷。螺栓長條墊片把原直接片的長孔遮擋，且使橋架與直接片的連接強(qiáng)度不受影響。

3)由于外側(cè)直接片是朝橋架外側(cè)折角，將其L形底邊中線處用機(jī)器沖壓床取角，取角角度為60°。內(nèi)側(cè)直接片由于是朝橋架內(nèi)側(cè)折角，所以將直接片L形底邊中線處切縫即可。

4)用直角壓彎機(jī)床對(duì)直接片的豎向中線做預(yù)折處理，預(yù)折角度為160°～175°。

實(shí)施效果:外側(cè)直接片取角處理使得直接片的彎折角度范圍達(dá)到目標(biāo)值120°～180°;內(nèi)側(cè)直接片切縫處理，使得其彎折角度范圍更大。預(yù)折處理使直接片按照中線彎折好的軌跡進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不會(huì)有變形。

5)根據(jù)測(cè)算，得出空擋區(qū)域最寬處的長度，再根據(jù)實(shí)際需要對(duì)底部托板進(jìn)行加寬處理。底部托板雖然不受力，但是為防止拖塌變形，我們選擇1.5 mm厚的鋼板，為統(tǒng)一加工，批量生產(chǎn)，所有規(guī)格的橋架，托板寬度均定為120 mm。橋架寬度超過500 mm時(shí)，托板有拖塌現(xiàn)象。經(jīng)過研究，現(xiàn)場(chǎng)論證，決定寬度超過500 mm的橋架，底部托板裝配完畢后，在橋架內(nèi)側(cè)底部，轉(zhuǎn)角兩端，分別均勻布置三個(gè)點(diǎn)，用手槍鉆，鉆出φ8圓孔，用橋架專用螺栓，將底部托板和兩端橋架連接牢固。

6)根據(jù)托板厚度及寬度，對(duì)直接片底部進(jìn)行凹槽設(shè)計(jì)，并由廠家加工的專用沖壓模具進(jìn)行凹槽沖壓處理。

實(shí)施效果:做預(yù)裝試驗(yàn)，托板封堵嚴(yán)密，無縫隙。由于凹槽設(shè)計(jì)合理，底部托板裝配便捷，安裝牢固，無縫隙。橋架寬度超過500 mm轉(zhuǎn)角處的底部托板經(jīng)過螺栓固定之后，連接牢固無拖塌現(xiàn)象。

7)由于直接片的高度比橋架低20 mm，便于橋架蓋板的安裝(注:橋架蓋板為U形，立梆部分為10 mm)，這就使得夾角空擋處橋架蓋板與外側(cè)直接片上部留有10 mm寬的縫隙，影響觀感。

8)經(jīng)過測(cè)算和分析，讓廠家利用加工橋架剩余的邊角料加工成10 mm寬的長條，根據(jù)夾角寬度，并再加長20 mm，將其切斷，用點(diǎn)焊機(jī)固定在直接片的中線頂端部位。

實(shí)施效果:橋架夾角立面封堵嚴(yán)密。

5 結(jié)語

通過本工程的施工，研制出適用于弧形結(jié)構(gòu)橋架敷設(shè)的連接裝置，開創(chuàng)了新的施工工藝，有效縮短了在弧形結(jié)構(gòu)中橋架的敷設(shè)時(shí)間、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約了資源，最主要的是使研制的連接部件做到了工廠化預(yù)制，實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，為今后類似工程積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

[1]張瑞明.鋼管桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工[J］.山西建筑，2010，36(11):160-161.