弧形管桁架相贯线切割及跨外吊装施工技术

刘春燕 曹宗胜

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030006)

弧形管桁架相贯线切割及跨外吊装施工技术

刘春燕 曹宗胜

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030006)

结合工程实例，针对弧形管桁架相贯线切割精度高以及现场施工环境的限制条件，通过二次深化设计及运用现代施工机械，确保了管件的切割精度，安装现场通过拼装、两次翻身、斜向就位等特殊工序，使桁架顺利安装并就位，有效地保证了结构质量和钢结构艺术效果。

弧形管桁架，切割，倒三角，斜向就位，翻身

1 工程概况及施工难点

我单位施工的太原师范学院新校区行政中心楼工程大厅屋面应用弧形管桁架的结构形式。其上下弦杆均为弧形，呈“橄榄”状，外形立体，美观，简洁，轻逸。跨度为26 m的简支倒三角钢管桁架体系，上下弦杆采用φ140×6焊管，上弦横、斜杆采用φ114×5焊管，腹杆采用φ76×4和φ76×6焊管。单榀主桁架约3.7 t，施工安装高度达19.350 m，且两端支座标高差值1.8 m以上。

倒三角弧形管桁架空间轴侧图见图1。

2 施工原理

2.1 管材相贯线下料切割工艺原理

为保证弧形管桁架的切割坡口的弧度、位置、尺寸准确性，首先通过应用专业软件建模，进行二次深化设计,建立立体数字模型，最终导出每根杆件长度、坡口切割角度等技术参数，形成二维数据，实现计算机远程控制机床加工。

另外，选用数控等离子相贯线切割机，通过事先编制的放样程序在电脑控制下自动切割，一次性完成多变角度相贯坡口的开设，确保钢管相贯切口的切割精度。

2.2 弧形管桁架拼装及吊装

“倒三角”式弧形管桁架在安装现场按照上弦杆→下弦杆→腹杆的拼装顺序倒置拼装成型。通过120°侧翻和60°两次翻身完成180°翻身。

单榀倒三角桁架采用四点跨外单件流水吊装。在四周建筑物均已建成，不能采用常规跨内吊装的情况下，选择桁架高支座端为吊装辅助就位控制点，此处拴绳索以辅助改变桁架的倾斜角度，使其与不同标高两支座间的斜度相吻合，并能够准确放置于支座上。

3 关键工序及施工要点

3.1 二次深化设计建立立体数字模型

根据管桁架施工图纸提供的各项技术参数，采用“BYME管网结构相贯线CAD/CAM软件”。通过软件提取每根钢管的空间坐标位置，并自动生成三维模型图，同时组建相贯数据库，并在管网结构相贯数据库的支持下系统输出材料清单，列出所需钢管的规格、材质及数量。通过图形转换成文件输入，经过计算得出杆件坡口角度、长度、切割数据及炜弯弧度技术参数，最终以电子数据形式输出所有不同规格尺寸管件的切割数据。

3.2 引入数控管线切割机流水线下料切割

通过软件最终生成的相贯线切割文件，通过网络，优盘输入切割机，数据确认无误后操作工操作时只需输入管件号，指令数控管线切割机实施切割。

相贯杆件的切割采用HID-600EH五维数控管线切割机，进行流水生产线自动切割下料。通过等离子切割管材坡口，由电脑控制切割机的切割速度以及坡口的角度，形成了所要求的坡口。

通过计算机生成相贯线的展开图在透明的塑料薄膜上按1∶1绘制成检验用型板，型板上标上管件的编号。检验时将型板根据“天、地、左、右”线标志紧贴在相贯线管口，用以检验坡口吻合程度。

3.3 倒三角桁架现场倒置拼装

由于运输限制超长构件，对于跨度较大的桁架，安装现场只能采取散装管件进场，再将管件拼装成整榀桁架。桁架主要由上弦两根主杆及弦下一根主杆和中间的腹杆组成，对于“倒三角”式弧形管桁架的现场拼装采用倒置拼装方式，即：拼装上弦→拼装下弦→腹杆安装。

上弦杆拼装：上弦杆弧形面拼装时，在拼装的两段桁架两端部位设置门式脚手架。汽车吊吊装上弦杆件就位，用门式脚手架临时吊装固定，手拉葫芦调节上弦杆件的标高及弧度。

用水平尺进行粗调，用水准仪微调，以桁架连接节点为基点，桁架端部为待测点，然后通过高差计算中间桁架的标高和两端点位置，进行调整弧度，定位后进行焊接作业。

下弦杆拼装：首先用汽车吊将分段下弦杆件粗略沿弧度方向平铺在地面或楼面上，待精确现场弧度放样后焊接形成一个整体，即桁架下弦杆拼装完毕。

拼装示意图见图2。

3.4 整体拼装

用汽车吊吊装下弦杆件就位后，两端部采用门式脚手架临时固定，手拉葫芦调节下弦杆件的标高及弧度。最终保证端点、中间点高差的一致性。调整就位后，先将两端部腹杆及中部腹杆安装完毕，塔吊方可摘勾，然后进行其他腹杆的安装工作。

拼装完毕的桁架示意图见图3。

3.5 倒三角桁架翻身

由于倒三角桁架倒置拼装，安装就位于支座前需要对桁架进行翻身，根据三角形的放置位置，先将桁架进行120°侧翻，使上弦桁架上弦面位于侧面。

侧翻前桁架示意图见图4，侧翻后桁架示意图见图5。

翻身时吊点选择在桁架一根上弦杆上，两点起吊(设计确定的吊点位置)，两侧各一点，调整桁架角度，使上弦平面位于三角形的侧面，起吊后人员配合吊车将桁架稳固放置好。

3.6 试吊

在桁架正式吊装前，要对桁架进行试吊，吊装试吊离地高度500 mm，在试吊时再翻转60°，完成最终180°的桁架翻身。

桁架就位示意图见图6。

倒三角桁架吊点选择位于上弦杆上，采用四点法进行吊装作业。由于倒三角弧形桁架顶面为一面体结构，所以吊装的四吊点应在杆件两侧对称设置，吊点的具体位置应经设计计算确定。桁架起吊后慢慢放下，并用钢管支架临时固定。

3.7 第一榀桁架跨外吊装及斜向就位

吊装前，首先要对螺栓的位置、轴线、标高进行复测，确定吊装顺序，选择合适的吊车型号，同时确定吊车站位、地面承载力。吊车吊装位置场地应能满足吊车全部支腿伸出，地面承载力符合要求。

就位时，在桁架高支座端设吊装辅助就位控制点，此处拴绳索，在当桁架吊装至支座上空且保持桁架的平稳后，通过人工拉动控制点，以辅助改变桁架的倾斜角度，使其与不同标高两支座间的斜度相吻合，使桁架另一端缓慢平稳就位于低端支点上。

吊装前先将桁架一侧的支座放到定好位的位置上，桁架安装到位，利用水平尺调整桁架的水平度，调整完毕后进行接口处理、点焊稳固。为保证摘钩后的稳定性，不出现滑移和倾倒，在桁架两侧端部分别利用钢管支架对桁架前后两个方向进行临时固定，支撑在混凝土梁或柱上。在低端支座处外侧部位设置托架，防止其向下滑移和失稳。确认临时固定加固好后摘钩进行下一榀桁架的吊装。

3.8 其余桁架吊装

在第一榀桁架固定后，安装第二榀管桁架，等第二榀管桁架安装好后，安装桁架跨中檩条，其次安装桁架端部次桁架，将两榀桁架连成一体。

后续桁架按照第二榀桁架的安装方法，接着安装第三榀、第四榀……依次进行吊装。在桁架全部安装完毕后，将屋面全部檩条安装完毕，即屋面系统全部完成。

弧形管桁架安装完成仰视图见图7。

4 结语

结合工程，通过专业计算机软件的应用和五维数控管线切割机的应用，我们确保了坡口的精度控制，观感效果好。针对桁架安装支座标高不一，桁架不对称、重心不居中的特点，我们采取跨外吊装、空中桁架180°翻身、斜向就位等施工工序，解决了倒三角形弧形管桁架的安装难点，确保了桁架的顺利吊装。该技术将传统技术与工程科学的密切配合与交叉渗透，对同类工程具有很好的借鉴作用。

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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

刘春燕(1984- )，女，工程师； 曹宗胜(1979- )，男，高级工程师

TU721.2

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