双曲管桁架屋盖拼装技术在汉江大剧院项目的应用

陈培

摘要：陕西省安康汉江大剧院工程，屋盖双曲反曲面管桁架结构跨度大，管桁架尺寸、弧度方向都不同，单榀体量小，安装难度大。本文通过改变测量方法和增加支撑胎架的拼装管桁架施工技术，保证了管桁架屋盖的施工安全，有效的提高了双曲管桁架屋盖拼装的施工速度和质量，且在实际施工应用中操作简单，效率高，为类似工程施工提供借鉴。

关键词：双曲;管桁架;定位;反曲面;BIM技术

引  言：随着我国科技的不断发展，管桁架的结构越来越多得到应用，样式也更加复杂，曲面桁架结构以其造型美观而被越来越多被人们应用，但曲面管桁架特别是双曲管桁架由于其曲面空间弧度方向的不一致及多管相贯的复杂节点较多，导致控制施工精度要求非常高。以安康汉江大剧院工程为例，对屋盖双曲反曲面管桁架安装施工进行简要剖析、阐述。

一、工程概况

安康汉江大剧院工程是安康市重点民生工程项目，位于滨江大道东段，西城阁东与城东大桥之间。屋盖为管桁架结构，总重约450t，共有52榀双曲管桁架，管桁架最小截面P121mm×6mm，最大截面P351mm×16mm，桁架中线高度2.2m;屋盖部分地面投影为不规则四边形，四条边均由弧线组成，弧形半径53.5m-235m不等，高度20m～50m不等。剖面投影也为弧形，所有管桁架均为曲线造型，外围管桁架为双曲造型。

二、施工方案及技术难点

2.1施工方案

本工程位于河堤边深坑里，受地形限制、国家环保影响，短时间内室外回填土无法到位，通行道路受阻，无法使用履带吊等大型起重设备。

工程采用一台TC8039塔吊作为钢结构主吊设备，利用BIM技术选择合理的控制点并提取坐标，利用全站仪在桁架拼装安装时采用以弦杆中心线、边线及一端两个固定的控制点;在控制管桁架的拼装定位的基础上，辅以标高控制管桁架弯弧的方向。

每榀管桁架在弦杆一端选择两个控制点及弦杆中心线、边线作为固定的控制网，并在每个节点处各设置一个标高点，计算出与控制点的高差。拼装前用全站仪进行控制网放样并制作胎架，将桁架弦杆一端与控制点对齐，另一端中心点确保在中心线上，然后在胎架上旋转弦杆弯弧方向，直到地面投影与放样的边线重合，再用水准仪对桁架节点处的相对标高进行校核调整，最后安装腹杆并焊接。

2.2技术难点

双曲管桁架制作难度大，高空拼装难度大，尺寸精度控制难度大。不同规格多根钢管相贯节点较多，部分支座节点有9根不同规格钢管相贯，施焊难度大，安装时必须严格把控好安装顺序。

三、适用范围

该技术适用于双曲管桁架、桁架空间结构的施工，也适用于曲面桁架及平面桁架的施工的工程。

四、双曲管桁架屋盖安装施工

4.1施工流程

BIM模型深化及控制网数据提取→施工准备→上下弦杆定位→调整弯弧方向→安装腹杆并焊接→拼装检验→桁架吊装→检验→完成施工

4.2操作要点

（1）BIM模型深化及控制网数据提取：选择控制点，在BIM模型及CAD图纸中进行相应数据的提取，以图4.1中的桁架为例，A、B点为绝对控制点用来控制桁架的起点位置，用D、C点分别至A、B的直线距离对桁架的位置进行复核，而E、F、G、H四个点作为标高控制点只需计算出和绝对零点A的高差，用以复核弦杆的弯弧方向。

（2）施工准备：运用全站仪对桁架位于水平方向时上下弦杆在地面投影的中心线进行放样，并根据弦杆的管径，在中心线外侧各偏移出一条边线，然后在中心线的一端设置两个互相垂直的固定控制点，其中一个为绝对零点，另一个作为相对零点，共同形成桁架的拼装控制网络，根据控制网的位置，制作拼装胎架。在桁架拼装的过程中要注意控制网络的保护，并定期进行校核。

（3）上下弦杆定位：根据弦杆两端的直线长度以及上弦杆端点与相对零点的距离，用钢尺分别将弦杆的末端控制点及上弦杆的端点放出，并采用对角法对点位进行复核。然后将下弦杆的起始端中心点与绝对零点对齐，将上弦杆的起始端与放样出的端点对齐，同时确保上下弦杆的末端中心点在各自对应的轴线上，并用末端的控制点进行位置校核。

（4）调整弯弧方向：弦杆定位后，在两端各固定一块限位板，防止杆件发生水平位移。然后分别沿端点旋转弦杆弯弧的方向，直到弦杆的边线与控制线重合，再用水准仪对桁架节点处的相对标高进行校核调整，确认无误后用钢板对控制点位置进行支垫，并加固牢靠。

（5）安装腹杆并焊接：腹杆焊接循从一端至另一端的原则，安装时要注意不得硬敲硬打，避免造成弦杆位置偏差，焊接时应由两名焊工对称施焊，避免焊接变形。

（6）拼装检查：每榀桁架拼装完成后必须由施工员自检合格，质量员复检合格，接收方工长交接检查合格，并报验监理验收合格后方可进行下一道工序施工。

（7）桁架吊装：

主桁架吊装：在每榀桁架端头确定相应测量控制点，并粘贴全站仪专用反光贴作为标识，吊装时采用全站仪三维坐标法测量控制桁架的空间定位，安装完成后用缆风绳进行临时拉结固定。

双曲桁架吊装：根据模型中提取的双曲桁架与主桁架节点部位至主桁架端头的参数，結合主桁架实际安装偏差计算出实际安装尺寸，并用记号笔标记。吊装时根据标记的控制线将双曲桁架一次吊装到位。

4.3双曲管桁架屋盖安装拼装施工允许偏差

五、结语

该施工技术的实施只需在第一次拼装时对桁架上下弦杆的控制线及两个固定的控制点进行放样，后期管桁架安装施工无论管桁架弯弧方向及杆件长度如何变化，只需调整相对零点与管桁架上弦杆之间的间距即可，相比传统双曲管桁架安装施工需要不断测量放样的工艺，简化了施工工艺。同时，管桁架弦杆的弯弧方向调整好后利用水准仪对相对高差辅以校核，保证了管桁架屋盖安装施工的准确性。施工简单便捷，施工效率高，保证施工质量，经济效益明显。

参考文献：

[1]倪志，方谋亚，伍科亮. 大跨度双曲面管桁架快速预装施工技术[J]. 《安装》， 2015，（9）：25-27.

[2]杨浩. 体育场大悬挑钢管桁架施工技术[J]. 《工程建设》， 2006， 38（5）：36-38.