厚蘇偉 程建通 王小平

摘? 要：華夏文化展示中心主體結(jié)構(gòu)為空間網(wǎng)架+桁架組合結(jié)構(gòu)，形式復(fù)雜多變，對(duì)網(wǎng)架安裝、測(cè)量定位、變形控制等施工技術(shù)具有較高要求，本文針對(duì)組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出了搭設(shè)局部承重滿堂腳手架操作平臺(tái)，進(jìn)行高空散裝的施工方案，并對(duì)雙曲面空間網(wǎng)架的測(cè)量定位以及焊接球、螺栓球、空間桁架組合結(jié)構(gòu)的安裝技術(shù)進(jìn)行分析并提出了科學(xué)的解決方案，保證了網(wǎng)架安裝的精度和施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：空間網(wǎng)架+桁架結(jié)構(gòu);曲面結(jié)構(gòu);高空散裝

中圖分類號(hào)：TU356??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? 文章編號(hào)：2096-6903（2020）06-0000-00

1工程概況

華夏文化展示中心項(xiàng)目采用網(wǎng)架與桁架結(jié)合結(jié)構(gòu)形式，看臺(tái)區(qū)網(wǎng)架采用螺栓球和少量焊接球連接，舞臺(tái)區(qū)網(wǎng)架采用焊接球加桁架結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)投影面積約為9000m。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件采用高頻鋼管或無縫鋼管，材質(zhì)為Q345B，總用鋼量約2800T?？磁_(tái)區(qū)網(wǎng)架最高點(diǎn)28.1m，平面尺寸48.6m×95.5m;舞臺(tái)區(qū)網(wǎng)架最高點(diǎn)29.4m，平面尺寸 44.8m×96.9m。

2施工方案概述

2.1網(wǎng)架安裝概述

本工程鋼網(wǎng)架為螺栓球節(jié)點(diǎn)+焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架+桁架結(jié)構(gòu)。為確保施工安全，加快施工進(jìn)度，同時(shí)保證施工精度，降低施工成本，綜合考慮確定總體安裝思路：局部搭設(shè)承重滿堂腳手架操作平臺(tái)，塔吊高空散裝+承重滿堂腳手架操作平臺(tái)（含桁架散拼安裝）。該安裝方法優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)架安裝時(shí)受力合理、施工安全可靠、施工精度易保證，施工工期短。

2.2安裝方案

根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特征，由3臺(tái)塔吊從兩端開始，沿同一方向由下往上依次安裝。局部塔吊未覆蓋區(qū)域采用80噸汽車吊進(jìn)行安裝。本工程鋼結(jié)構(gòu)施工分成兩個(gè)獨(dú)立施工區(qū)域，即看臺(tái)區(qū)為施工一區(qū)，舞臺(tái)區(qū)為施工二區(qū)，如圖1所示

3關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1滿堂架格構(gòu)式支撐局部加固

在土建原有混凝土柱位置增設(shè)格構(gòu)式支撐，增加架體整體受力點(diǎn)，進(jìn)一步減少地基下沉帶來的安全隱患。

格構(gòu)式支撐架采用塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)設(shè)置，平面尺寸為1.5mX1.5m，節(jié)間高度2.5m，最大搭設(shè)高度20m，立桿及腹桿采用角鋼，立桿規(guī)格為L140X10，斜腹桿規(guī)格為L63X6，水平橫桿規(guī)格為 L50X5，頂部轉(zhuǎn)換鋼梁規(guī)格為 HM200×200，材質(zhì)均為 Q235B。支撐架設(shè)計(jì)時(shí)，考慮的荷載類型有：

（1）撐架自重 D1，自重放大系數(shù)取1.1;

（2）支承荷載標(biāo)準(zhǔn)值 D2，根據(jù)施工過程分析計(jì)算結(jié)果，取87kN;

（3）考慮豎向支承荷載偏心產(chǎn)生的附加彎矩作用，取e=Min（100mm，D/20），其中D為支撐架邊長;

（4）活荷載L，考慮支撐架頂部操作平臺(tái)的上人荷載，取2.0kN/㎡;

（5）風(fēng)荷載W，取當(dāng)?shù)厥暌挥龌撅L(fēng)壓ω=0.3KN/㎡，風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz=1.31，風(fēng)振系數(shù)取βz=1.5，體型系數(shù)μs=2.07，風(fēng)荷載折算為線荷載施加在支撐架立桿上。

（6）支撐架為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取0.9;采用有限元軟件midas gen進(jìn)行計(jì)算，其中立桿和頂部鋼梁采用梁?jiǎn)卧M，腹桿采用桁架單元模擬，立柱底端采用鉸接邊界條件。支撐架在標(biāo)準(zhǔn)組合作用下XY方向綜合變形和豎向變形結(jié)果詳見圖2。

由水平方向變形云圖可見，支撐架最大水平變形為30.2mm，最大豎向位移為2.8mm，位移均較小，能滿足安裝精度要求。

3.2空間網(wǎng)架重點(diǎn)安裝工藝

3.2.1焊接球與螺栓球混合安裝工藝

對(duì)于焊接球+螺栓球組合結(jié)構(gòu)施工，應(yīng)進(jìn)行螺栓球一端高強(qiáng)螺栓初擰，再進(jìn)行桿件與焊接球點(diǎn)焊（定位焊），當(dāng)螺栓球與桿件，焊接球與桿件都完成初步固定后，進(jìn)行測(cè)量，有誤差進(jìn)行調(diào)整，沒誤差就先進(jìn)行高強(qiáng)螺栓終擰，再進(jìn)行焊接球四周圍焊施工，以防焊接收縮變形使另一側(cè)螺栓無法擰到位。

3.2.2桁架結(jié)構(gòu)高空散裝工藝

桁架結(jié)構(gòu)高空安裝時(shí)先在滿堂架上測(cè)好標(biāo)高，將下弦管進(jìn)行總體拼裝，然后進(jìn)行定位校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)復(fù)測(cè)與空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，確認(rèn)無誤后進(jìn)行焊接，桁架下弦桿連接自成體系后安裝上弦管及腹桿，并于空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。鋼桁架下弦桿、上弦桿擱置于操作平臺(tái)上，要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，按工藝編號(hào)進(jìn)行拼裝，拼裝完成后與BIM模型進(jìn)行對(duì)照檢查，并作記錄。

3.2.3焊接技術(shù)

本工程構(gòu)件均為工廠加工制作桿件，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼接，構(gòu)件數(shù)量多，焊接量大，因此合理的焊接順序設(shè)計(jì)尤為重要。為此，主要采取以下措施：（1）對(duì)稱焊縫，采用分段、跳焊的對(duì)稱焊接，通過先后焊縫的熔敷量來控制變形量。（2）不對(duì)稱焊縫，采用先焊焊縫少的一側(cè)，后焊焊縫多的一側(cè)，使后焊的焊縫產(chǎn)生的變形足以抵消先前的變形，以使總的變形減小。（3）長焊縫，采用連續(xù)的直通焊，將會(huì)造成較大的變形，因此采用分段退焊法、分中段退焊法、跳焊法和交替焊法不同的焊接順序來控制變形。

3.2.4測(cè)量誤差控制

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，建立BIM模型，將模型導(dǎo)入大地坐標(biāo)系，使BIM模型的數(shù)據(jù)完全和現(xiàn)場(chǎng)相同，通過BIM的可視化，直接反映三維的網(wǎng)架模型，提取所需的各種數(shù)據(jù)，通過對(duì)模型數(shù)據(jù)的分析和研究，確定施工開始的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，利用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬施工，研判施工方案的可行性，通過編制專項(xiàng)方案，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)架安裝的安全，并達(dá)到設(shè)計(jì)精度。

（2）根據(jù)溫度變化，計(jì)算出熱脹冷縮的數(shù)值，并在深化設(shè)計(jì)及施工過程中考慮。

（3）節(jié)點(diǎn)用激光全站儀進(jìn)行定位，定位一圈后進(jìn)行測(cè)量，安裝完一圈后進(jìn)行測(cè)量，安裝完一個(gè)節(jié)段后再測(cè)量，整個(gè)區(qū)段完成后最終進(jìn)行測(cè)量。

3.2.5網(wǎng)架安裝誤差控制

在網(wǎng)架的安裝過程中必須時(shí)刻測(cè)量和控制網(wǎng)架的安裝誤差，一旦有某項(xiàng)指標(biāo)超出控制范圍必須立即采用反誤差的方法進(jìn)行糾正，每次網(wǎng)架安裝完成腳手架拆除出去后必須立即測(cè)量網(wǎng)架的撓度、整體尺寸、節(jié)點(diǎn)偏移等，并在下一片平臺(tái)上安裝網(wǎng)架施工中進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)網(wǎng)架在安裝過程中還必須注意以下幾點(diǎn)：

（1）每榀下弦節(jié)點(diǎn)、上弦節(jié)點(diǎn)拼裝前，均應(yīng)用水準(zhǔn)儀、鋼卷尺測(cè)量高低度、水平度、幾何尺寸、撓度、做到每榀合格，整體合格。

（2）每安裝三到五榀再作一次全方位復(fù)檢，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

（3）整體安裝后，作一次全面檢查和測(cè)量，確保不留下任何問題。

3.3信息化管理

本工程的網(wǎng)架與桁架結(jié)構(gòu)桿件數(shù)以萬計(jì)，用信息化的管理手段有效解決構(gòu)件種類繁多，管理難度大的問題：

（1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)后，采用條形碼掃描系統(tǒng)掃描構(gòu)件銘牌上的條形碼，將條形碼數(shù)據(jù)讀入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)、分析、處理，此時(shí)，計(jì)算機(jī)讀入構(gòu)件的狀態(tài)為未安裝。

（2）構(gòu)件安裝時(shí)，需再次掃描條形碼，消除構(gòu)件未安裝狀態(tài)，此時(shí)，計(jì)算機(jī)讀入構(gòu)件的狀態(tài)為已安裝。條形碼管理系統(tǒng)，可以保證鋼結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件準(zhǔn)確、有序的供給。

（3）現(xiàn)場(chǎng)安裝的條形碼系統(tǒng)與工廠的條形碼系統(tǒng)統(tǒng)一，條形碼讀入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后，立即自動(dòng)轉(zhuǎn)入公司 ERP 材料模塊，使得工廠及現(xiàn)場(chǎng)二者之間的材料管理形成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。

4結(jié)論

本文通過借鑒其他空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和空間桁架結(jié)構(gòu)的安裝經(jīng)驗(yàn)，對(duì)華夏文化展示中心空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝進(jìn)行分析論證，總結(jié)出以下結(jié)論：

（1）對(duì)雙曲面空間結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，采用落地式滿堂腳手架+局部承重支撐進(jìn)行高空散裝的施工技術(shù)有利于空間結(jié)構(gòu)的安裝精度控制。對(duì)承重支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行工況分析和受力計(jì)算以保證施工過程的安全性。

（2）結(jié)合BIM技術(shù)進(jìn)行空間定位，有利于施工質(zhì)量控制和高效的施工管理。

（3）進(jìn)行合理的焊接順序設(shè)計(jì)，能有效減少空間網(wǎng)架收縮變形、保證安裝精度。

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收稿日期：2020-05-06

作者簡(jiǎn)介：厚蘇偉（1988—），男，甘肅靜寧人，本科，工程師，研究方向：BIM技術(shù)應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)安裝。

Research on the key Technology of the Construction of the Space Grid and Truss Composite Structure of China Culture Exhibition Center? HOU Suwei ，CHENG Jiantong ，WANG Xiaoping（Gansu Yi'an Construction Technology Group Co.， Ltd.，? Lanzhou Gansu? 730060）

Abstract：The main structure of Huaxia Culture Exhibition Center is a combination of space grid + truss structure. The form is complex and changeable. It has high requirements for grid installation， measurement and positioning， deformation control and other construction techniques. This paper proposes the erection of the characteristics of the combined structure. The partial load-bearing scaffolding operation platform is used to carry out the high-altitude bulk construction plan， and the measurement and positioning of the hyperboloid space grid and the installation technology of the welding ball， bolt ball， and space truss composite structure are analyzed and scientific solutions are proposed to ensure The precision and construction quality of grid installation.

Keywords： space grid + truss structure; curved structure; high-altitude bulk