摘 要:建筑平面呈橢圓形狀,在橢圓長軸線位上系大跨度(L=142M)空間焊接鋼管落地拱架。拱架兩側的屋面均呈不等曲率的雙曲拋物面的空間桁架結構。本工程屋架是由一主桁架,36榀次桁架組成的空間結構。主桁架斷面呈梯形,采用鋼管焊接而成,沿跨長斷面及寬度變化。次桁架斷面呈三角形,截面、長度也隨之變化。
關鍵詞:管桁;屋架;施工組織;研究
一、工程特點
因屋蓋結構是由主桁架,次桁架組成的空間結構,則在地面組裝和高空拼裝過程中,各構件的受力狀況與設計受力狀況是不同的,施工過程中的主要施工工況均需計算核定。由于本工程跨度大、重量大、幾何尺寸細長,決定了各構件在組裝和拼裝過程中剛度小、穩(wěn)定性差,吊裝階段要對吊點反力、撓度、桿件內(nèi)力等進行施工驗算,必要時需采取加固措施。保證吊裝過程中幾何不變形,是本工程重點。主館在屋蓋材料安裝完畢,拆除支撐后中點撓度值應小于10cm??刂莆萆w下沉量為本工程的難點之一。焊接質量及工藝要求高。對接焊縫要求為全熔透焊接,焊縫質量為一級。同時,本工程桿件間連接基本采用焊接,應選擇合理的工藝順序并采取有效措施,減小焊接變形及焊接應力。屋蓋系統(tǒng)單個構件外形均以弧形為主,分桿件的型號繁多,截面尺寸及長度各異,要求在制作和組裝過程嚴格管理,避免錯用。測量精度要求高。由于各屋架跨度大,幾何尺寸細長,存在著桿件變形不確定因素,因此必需保證測量精度,以確保各桿件能準確就位。工期緊。整個鋼屋架吊裝要求在46天內(nèi)完成。
二、構件預拼方案
本工程的拼裝主要是指H型鋼桁架和鋼管桁架的拼裝,預拼裝主要是驗證構件拼裝的正確性,在廠內(nèi)進行。待預拼裝檢驗合格后即可除銹、底漆涂裝。預拼裝主要是桁架整體預拼裝。先在拼接地面上搭設胎架,用水準儀測定胎架基準高度,用全站儀、經(jīng)緯儀、水準儀控制測定胎架的各控制點的坐標位置。整體預拼裝與整體現(xiàn)場拼裝原理一致。桁架拼裝采用無余量拼裝,待胎架檢查合格并固定后,即把各構件吊至胎架上拼接,采用經(jīng)緯儀和全站儀控制并檢測桁架各控制點坐標,然后根據(jù)預拼裝情況糾正一些誤差,直至預拼裝檢驗合格為止。小段組裝并整體預拼裝合格后,應立即做好標記并記錄后,以方便工地拼接的質量和進度。預拼裝檢驗合格后,檢驗、包裝和運輸。下料時應考慮構件焊接收縮量和組拼余量;組裝焊接時嚴格按照焊接工藝和施焊順序,用雙數(shù)焊工對稱施焊,減少焊接變形;預拼裝單元總允許偏差±5.0MM,對口錯邊t/10(t為管子壁厚)且不大于2MM;焊接盡量采用CO2氣體保護焊等高效焊接方法;嚴格工序質量檢查,拼裝制作時的鋼卷尺等應統(tǒng)一校核,確保后續(xù)工序的制作精度和拼裝順利;拼裝時由工藝技術人員對工程管理人員、操作工人進行二次技術交底。
(一)預拼裝與安裝的配合
(二)工廠預拼裝的順序將按照現(xiàn)場安裝順序進行,以檢查構件深化設計的合理性和正確性,保證現(xiàn)場能順利施工。
(三)工廠預拼裝記錄將在現(xiàn)場施工前提交安裝單位作參考,以便安裝前綜合考慮關連尺寸的允許誤差,盡早作出調(diào)整。
三、測量方案
本工程結構形式獨特,屋蓋由圓錐體在對稱軸兩側切去一部分再合并組成,高度較高,跨度長,測量放線作業(yè)面與屋蓋施工面落差較大,放線工作有一定難度。屋頂圓錐體圓的曲率半徑大,受建筑物本身障礙,不便利用圓心直接放線。由于場館四周為看臺,放線作業(yè)面不是一個平面,而是階梯形作業(yè)面。鋼結構工程安裝精度要求較高,測量放線的精度亦較高。根據(jù)吊裝方案,在主桁架施工時,擬搭設九個操作平臺,即各分段處有一個,除在地面標識軸線控制點并用鉛直儀加以控制外,在平臺上則進一步標識控制軸線和標高控制點,以控制主桁架的安裝,對主次桁架預埋件預埋時,必須先對土建軸線進行復查,然后架設經(jīng)緯儀在相應軸線上對埋件進行軸線投點,并在埋件就位部用油漆做上標記,放出每個埋件就位點,按此做法對每個埋件就位點進行測量放線。既可得出每榀桁架埋件正確就位。在桁架中心線上選出兩點,根據(jù)施工圖紙,計算各榀桁架中心上所選點的坐標,從主軸線上的控制點測設縱向桁架中心線上所選點,并在桁架上彈出墨線,桁架安裝時,用經(jīng)緯儀校正桁架的位置。
桁架安裝就位后,應對其進行直線度和垂直度的校正,將經(jīng)緯儀架設在彈好的墨線上,轉動經(jīng)緯儀的望遠鏡,將桁架的直線度和垂直度校正到規(guī)范允許范圍內(nèi)。標高控制均采用水準儀抄平和鋼卷尺垂直量距方法進行控制。在底層將標高引測至某一垂直并無障礙的立面,采用50m鋼卷尺量距,將標高引至支撐頂端,然后在支撐上采用水準儀抄平控制桁架下端標高,次桁架上端標高即根據(jù)主桁架實際標高確定。
四、吊裝方案
主桁架為梯形變截面的空間結構,其水平投影長度為148.46m,截面最小高度為2.518m,總重量約212t。根據(jù)現(xiàn)場組拼裝條件、分段重量、現(xiàn)場吊裝就位情況,將縱向主桁架分為7大段吊裝,中間一大段最長為28.5m,重量約24T;其余每大段投影長度為18-24m,每段重量約30T。 考慮運輸情況,每大段可分為若干個小段和片,運送現(xiàn)場后拼裝成大段。分段位置應避開桁架節(jié)點。制作單位按21小段制作,運至現(xiàn)場,在現(xiàn)場每3小段拼裝為1大段,由于主桁架兩端處最寬達14m多,對于運輸帶來很對不便,固采用分片制作運輸至現(xiàn)場后在拼狀成大段(每片約2m×9m)。地面拼裝工作由制作廠負責,必須在現(xiàn)場指定位置(見圖6-2 )安設拼裝胎架,用吊車將每3小段在胎架上進行拼裝臨時連接、調(diào)整、測量,合格后固定焊接,主桁架分為3小段和片后進行現(xiàn)場拼裝,每小段約為6-8m,桁架主管采用500×12mm無縫鋼管,具以往工程經(jīng)驗拼裝過程中的變形將可避免??紤]到抬架的抗壓能力和裝拆工藝,特選定塔吊標準節(jié)做為支撐(3m×3m)。胎架搭設完后必須用鋼絲繩對每榀胎架加固、拉緊,每天排專人對鋼絲繩進行檢查。主場館縱向主桁架采用地面分片組裝,高空拼裝成形的施工方法。吊裝設備選用1臺160t汽車吊,兩臺50噸的汽車吊配合吊裝。主桁架原位下方共設6座鋼結構臨時支撐,以增強桁架就位后的穩(wěn)定性。在其頂上再安裝具有桁架安裝調(diào)節(jié)功能的頂部調(diào)節(jié)結構節(jié),保證桁架拼裝對接時軸線標高能夠調(diào)整到正確位置。對于鋼支撐的位置,還要考慮運輸路線的暢通。在主桁架安裝小段拼裝胎架的同時,安裝臨時鋼支撐,鋼支撐上以醒目的標志標出控制標高及軸線位置。主桁架地面拼裝好后,利用1臺160t 汽車吊分段進行吊裝就位,吊裝次序依次進行。每吊裝一大段,在頂部調(diào)節(jié)結構節(jié)上臨時固定,調(diào)整、校核測量軸線和標高,準確無誤后固定。主桁架安裝完畢,復測主桁架軸線、標高,確??v向主桁架在吊裝次桁架的過程中保持位置準確,并防止扭轉。