弧形管桁架相貫線切割及跨外吊裝施工技術

劉春燕 曹宗勝

(山西一建集團有限公司，山西 太原 030006)

弧形管桁架相貫線切割及跨外吊裝施工技術

劉春燕 曹宗勝

(山西一建集團有限公司，山西 太原 030006)

結合工程實例，針對弧形管桁架相貫線切割精度高以及現場施工環境的限制條件，通過二次深化設計及運用現代施工機械，確保了管件的切割精度，安裝現場通過拼裝、兩次翻身、斜向就位等特殊工序，使桁架順利安裝并就位，有效地保證了結構質量和鋼結構藝術效果。

弧形管桁架，切割，倒三角，斜向就位，翻身

1 工程概況及施工難點

我單位施工的太原師范學院新校區行政中心樓工程大廳屋面應用弧形管桁架的結構形式。其上下弦桿均為弧形，呈“橄欖”狀，外形立體，美觀，簡潔，輕逸。跨度為26 m的簡支倒三角鋼管桁架體系，上下弦桿采用φ140×6焊管，上弦橫、斜桿采用φ114×5焊管，腹桿采用φ76×4和φ76×6焊管。單榀主桁架約3.7 t，施工安裝高度達19.350 m，且兩端支座標高差值1.8 m以上。

倒三角弧形管桁架空間軸側圖見圖1。

2 施工原理

2.1 管材相貫線下料切割工藝原理

為保證弧形管桁架的切割坡口的弧度、位置、尺寸準確性，首先通過應用專業軟件建模，進行二次深化設計,建立立體數字模型，最終導出每根桿件長度、坡口切割角度等技術參數，形成二維數據，實現計算機遠程控制機床加工。

另外，選用數控等離子相貫線切割機，通過事先編制的放樣程序在電腦控制下自動切割，一次性完成多變角度相貫坡口的開設，確保鋼管相貫切口的切割精度。

2.2 弧形管桁架拼裝及吊裝

“倒三角”式弧形管桁架在安裝現場按照上弦桿→下弦桿→腹桿的拼裝順序倒置拼裝成型。通過120°側翻和60°兩次翻身完成180°翻身。

單榀倒三角桁架采用四點跨外單件流水吊裝。在四周建筑物均已建成，不能采用常規跨內吊裝的情況下，選擇桁架高支座端為吊裝輔助就位控制點，此處拴繩索以輔助改變桁架的傾斜角度，使其與不同標高兩支座間的斜度相吻合，并能夠準確放置于支座上。

3 關鍵工序及施工要點

3.1 二次深化設計建立立體數字模型

根據管桁架施工圖紙提供的各項技術參數，采用“BYME管網結構相貫線CAD/CAM軟件”。通過軟件提取每根鋼管的空間坐標位置，并自動生成三維模型圖，同時組建相貫數據庫，并在管網結構相貫數據庫的支持下系統輸出材料清單，列出所需鋼管的規格、材質及數量。通過圖形轉換成文件輸入，經過計算得出桿件坡口角度、長度、切割數據及煒彎弧度技術參數，最終以電子數據形式輸出所有不同規格尺寸管件的切割數據。

3.2 引入數控管線切割機流水線下料切割

通過軟件最終生成的相貫線切割文件，通過網絡，優盤輸入切割機，數據確認無誤后操作工操作時只需輸入管件號，指令數控管線切割機實施切割。

相貫桿件的切割采用HID-600EH五維數控管線切割機，進行流水生產線自動切割下料。通過等離子切割管材坡口，由電腦控制切割機的切割速度以及坡口的角度，形成了所要求的坡口。

通過計算機生成相貫線的展開圖在透明的塑料薄膜上按1∶1繪制成檢驗用型板，型板上標上管件的編號。檢驗時將型板根據“天、地、左、右”線標志緊貼在相貫線管口，用以檢驗坡口吻合程度。

3.3 倒三角桁架現場倒置拼裝

由于運輸限制超長構件，對于跨度較大的桁架，安裝現場只能采取散裝管件進場，再將管件拼裝成整榀桁架。桁架主要由上弦兩根主桿及弦下一根主桿和中間的腹桿組成，對于“倒三角”式弧形管桁架的現場拼裝采用倒置拼裝方式，即：拼裝上弦→拼裝下弦→腹桿安裝。

上弦桿拼裝：上弦桿弧形面拼裝時，在拼裝的兩段桁架兩端部位設置門式腳手架。汽車吊吊裝上弦桿件就位，用門式腳手架臨時吊裝固定，手拉葫蘆調節上弦桿件的標高及弧度。

用水平尺進行粗調，用水準儀微調，以桁架連接節點為基點，桁架端部為待測點，然后通過高差計算中間桁架的標高和兩端點位置，進行調整弧度，定位后進行焊接作業。

下弦桿拼裝：首先用汽車吊將分段下弦桿件粗略沿弧度方向平鋪在地面或樓面上，待精確現場弧度放樣后焊接形成一個整體，即桁架下弦桿拼裝完畢。

拼裝示意圖見圖2。

3.4 整體拼裝

用汽車吊吊裝下弦桿件就位后，兩端部采用門式腳手架臨時固定，手拉葫蘆調節下弦桿件的標高及弧度。最終保證端點、中間點高差的一致性。調整就位后，先將兩端部腹桿及中部腹桿安裝完畢，塔吊方可摘勾，然后進行其他腹桿的安裝工作。

拼裝完畢的桁架示意圖見圖3。

3.5 倒三角桁架翻身

由于倒三角桁架倒置拼裝，安裝就位于支座前需要對桁架進行翻身，根據三角形的放置位置，先將桁架進行120°側翻，使上弦桁架上弦面位于側面。

側翻前桁架示意圖見圖4，側翻后桁架示意圖見圖5。

翻身時吊點選擇在桁架一根上弦桿上，兩點起吊(設計確定的吊點位置)，兩側各一點，調整桁架角度，使上弦平面位于三角形的側面，起吊后人員配合吊車將桁架穩固放置好。

3.6 試吊

在桁架正式吊裝前，要對桁架進行試吊，吊裝試吊離地高度500 mm，在試吊時再翻轉60°，完成最終180°的桁架翻身。

桁架就位示意圖見圖6。

倒三角桁架吊點選擇位于上弦桿上，采用四點法進行吊裝作業。由于倒三角弧形桁架頂面為一面體結構，所以吊裝的四吊點應在桿件兩側對稱設置，吊點的具體位置應經設計計算確定。桁架起吊后慢慢放下，并用鋼管支架臨時固定。

3.7 第一榀桁架跨外吊裝及斜向就位

吊裝前，首先要對螺栓的位置、軸線、標高進行復測，確定吊裝順序，選擇合適的吊車型號，同時確定吊車站位、地面承載力。吊車吊裝位置場地應能滿足吊車全部支腿伸出，地面承載力符合要求。

就位時，在桁架高支座端設吊裝輔助就位控制點，此處拴繩索，在當桁架吊裝至支座上空且保持桁架的平穩后，通過人工拉動控制點，以輔助改變桁架的傾斜角度，使其與不同標高兩支座間的斜度相吻合，使桁架另一端緩慢平穩就位于低端支點上。

吊裝前先將桁架一側的支座放到定好位的位置上，桁架安裝到位，利用水平尺調整桁架的水平度，調整完畢后進行接口處理、點焊穩固。為保證摘鉤后的穩定性，不出現滑移和傾倒，在桁架兩側端部分別利用鋼管支架對桁架前后兩個方向進行臨時固定，支撐在混凝土梁或柱上。在低端支座處外側部位設置托架，防止其向下滑移和失穩。確認臨時固定加固好后摘鉤進行下一榀桁架的吊裝。

3.8 其余桁架吊裝

在第一榀桁架固定后，安裝第二榀管桁架，等第二榀管桁架安裝好后，安裝桁架跨中檁條，其次安裝桁架端部次桁架，將兩榀桁架連成一體。

后續桁架按照第二榀桁架的安裝方法，接著安裝第三榀、第四榀……依次進行吊裝。在桁架全部安裝完畢后，將屋面全部檁條安裝完畢，即屋面系統全部完成。

弧形管桁架安裝完成仰視圖見圖7。

4 結語

結合工程，通過專業計算機軟件的應用和五維數控管線切割機的應用，我們確保了坡口的精度控制，觀感效果好。針對桁架安裝支座標高不一，桁架不對稱、重心不居中的特點，我們采取跨外吊裝、空中桁架180°翻身、斜向就位等施工工序，解決了倒三角形弧形管桁架的安裝難點，確保了桁架的順利吊裝。該技術將傳統技術與工程科學的密切配合與交叉滲透，對同類工程具有很好的借鑒作用。

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Cutting and external hoisting construction technology of arc pipe truss line

LIU Chun-yan CAO Zong-sheng

(Shanxi 1st Construction Group Co., Ltd, Taiyuan 030006, China)

Combining with engineering examples, in light of high cutting accuracy and limited field construction conditions of arc pipe truss line, the paper applies secondary design and modern construction machines, guarantees cutting accuracy, takes truss in place through spelling, secondary turning over and inclined location and other special construction procedures. As a result, it effectively ensures the structural quality and steel structure arts effect.

arc pipe truss, cutting, inverted triangle, inclined location, turn over

1009-6825(2014)31-0119-02

2014-08-23

劉春燕(1984- )，女，工程師； 曹宗勝(1979- )，男，高級工程師

TU721.2

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