不规则超大空间钢结构异形悬挑管桁架结构施工技术的研究

摘要：当前伴随城市化规模的扩张，建筑行业市场愈发兴盛，各种新建材、新工艺持续涌现，屋盖体系也经历较大变化，钢结构以其重量轻便、强度大等优势，逐渐占据了市场主导地位，其中的管桁架结构表现尤其出色，能够适应大跨度场景施工需求，因此在厂房、仓储、体育馆等项目中获得了广泛应用。本文从不规则超大空间管桁架结构施工实践出发，对其施工要点进行了展开论述。

关键词：超大空间;钢结构;异形悬挑管桁架

前言：管桁架结构在大跨度圆拱、任意曲线屋盖等的建设中，有着极为广泛的应用，与传统的网架结构相比，它的整体性能更好、扭转刚度更大，可以在节省用钢量的基础上，承载较大的负荷压力。同时，管桁架外表也十分美观，由于结构简洁、曲线流畅，可以满足多种造型需求，因此还受到了航站楼、展览中心等项目设计者的青睐、欢迎，有必要对其施工要点进行深入探究。

1工程项目概述

建筑工程总面积为51472.6平方米，罩棚结构中主桁架总数为84榀，悬挑长度为34至42米，最高点高程为45.4米，通用材质为Q345B，在关键节点进行了特殊的加固设计，材质为SCW550铸钢件，管桁架统一采用工厂预制、现场安装，拼焊区域分成四块，分区任务完成后统一卸载，并最终完成合龙焊接。

2施工要点剖析

2.1构件复核与场地准备

构件入场后，应当安排专人进行清点，在数量对照的基础上，还应对检测报告、质保证书等进行细致查验，同时检查构件外形有无破损，几何尺寸、坡口等是否与合同要求一致，预埋件、平整度等能否满足施工需求。除管桁架构件本身外，还应关注阶段施工所需设备、工具，比如脚手架、全站仪等，确保其质量可靠、状态良好，施工位置要提前清场，保障吊装机械行走路径的畅通，最大限度降低施工风险。

2.2地面放线与平台拼装

放线测量阶段，首先要搭建好三维空间坐标系，借助坐标对节点进行定位，接着理清结构中主要节点数量，利用全站仪进行水平投影转换，交点处采用十字线标记，作为原始控制点，主桁架弦杆中心线则作为原始控制线，同样弹墨标记。平台安装前要注意观察周围状况，以桁架主节点为中心，在侧面1米左右的距离内定位，平台横梁是主要承力结构，要严格避开桁架节点，防止干扰后期焊接施工，梁之间同样要保持一定距离，以3.5米为佳。为保障安全性能，平台梁应当进行专门的加固处理，采用通长钢筋进行连接，提升其整体性能，下部同样可以进行加固支撑，通常角钢焊接即可，在所有拼接操作完毕后，应当借助水准仪进行测量，若有偏差较大的情况，则可以使用楔形垫板适当调节。

2.3主桁架结构整榀拼装与焊接

平台拼接稳固后，就可以以其为依托开展后续的主桁架拼装，要重点关注水平、垂直段的连接点，在这些位置预设好拆分点，在定位环节，应当按照主弦杆、腹杆的顺序进行拼装，后者安装过程中，要从较窄一段开始，防止贯口阻碍施工工进程。考虑到施工中可能产生外力作用，使平台轻微位移，因此拼装全程都要跟踪测量，最大限度保障安装精准性。焊接环节要先采用点焊手法进行初步连接，待到整体拼装完成，由专人进行测量校准，确认无误后按照顺序进行系统焊接。

由于整榀主桁架受力面积较大，在吊装过程中，容易受其自身重量作用产生变形，因此可以采用分段吊装方式。正式吊装前，要先进行胎架安装，检查好镀锌螺栓型号、规格，连接完成后对其垂直度进行检测，并观察标高是否满足需求，胎架下部要进行一定的加固处理，角间隔8米的位置上，要设置钢丝绳、紧线器装置，经过严格的校正、收紧后，与地锚连接稳固[1]，内部要安装钢制爬梯，为施工者往来提供通道。

2.4主桁架结构垂直段安装定位

在该阶段脚手架搭建时，应当先完成斜撑区域部分，当垂直段安装完毕后，开展环向桁架施工，脚手架拼装同步进行，减少安全隐患，注意控制好立杆距离，连墙件、安全网等必须配备齐全。斜撑柱采用吊装方式，适当调节吊索位置，确保其安装角度与起吊姿势一致，下降过程要缓慢操作，先将下口插进企口，接着松钩调整上口，可利用捯链辅助校正，链条捆绑在混凝土埋件上，以便于借力操作。主桁架垂直端吊点设定环节，要经过严格、缜密的计算，尽可能保证两中心点的重合，若有存在两个支撑点的结构，则要在吊索的基础上，增设捯链进行辅助吊装，若有调整需求，施工人员可以拉、放捯链操作。

2.5主桁架结构水平段安装定位

水平段主要采用两点吊装方式，同样要科学计算吊点位置，重点关注倒链长度是否满足需求，桁架上设置缆风绳，数量为两根，方便施工人员调节桁架空间位置。若就位后发现存在偏差，则要及时借助倒链进行校正，确认无误后方可采用螺栓连接。当一榀主桁架安装妥当后，要及时复测相关参数，确认标高、轴线精准无误，接着安装环向桁架、联系杆，使整个结构尽快形成整体[2]，提升工程稳定性。环向桁架吊装前，要经过严格的测量、标记，吊装带绑扎时，则要重点关注杆件坡口方向，看其与安装方案是否一致，吊装顺序应当从外向内，由宽向窄，直至重合，同样采用先点焊固定、再系统焊接的方式，以分区为单位控制施工节奏。

2.6钢结构卸载作业

钢结构卸载流程同样十分关键，把握不当容易造成应力过载，导致杆件破坏，因此操作前应当先使用ANSYS进行建模、分析，从而确定卸载前、后支撑点变化情况，设置最佳卸载位移。经过计算发现，本项目中一区下部支撑需要经过10次位移，每次位移距离相等，控制在5毫米为佳;二区计算结果为12次，距离同样控制在5毫米，三区、四区在此基础上进行了一定调整，最终结果能够满足工程需求。由于整个卸载环节对精度要求较高，步骤较为繁琐，因此信息传递要尽可能快速、可靠，同时由专人负责指挥、监督，做好应力变形检测数据的监控，防止结构破坏。

结论：综上所述，管桁架结构外形美观、承载力强，在大跨度建筑项目中有着较高的适用性。但需要注意的是，其安装流程具有一定复杂性、系统性，施工组织环节应当采用全过程管理思维，做好构件进场清点、复核，借助全站仪确定最佳控制点，必要时可采用临时组合支撑胎架辅助安装，减少脚手架用量，同时给予卸载作业充分关注，将构件受力控制在容许范围内，最大限度保障工程质量。

参考文献：

[1]刘学峰，王一峰，陈江.大跨度钢结构拱形管桁架提升技术研究与应用[J].建筑科技，2020，4（03）：32-34.

[2]张媛媛，辛晓鹏.大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析[J].中国新技术新产品，2019（12）：111-112.

作者简介：方鹏敏（1984年10月——），男，漢族，本科，助工，研究方向：空间异形钢结构。