异形钢管桁架拼装技术研究

胡金 陕西建工机械施工集团有限公司

近年来，随着我国经济高速发展及国家环保响应要求，社会对大跨度钢结构的需求越来越多，文体建筑、工业建筑大量性建设，因此，建筑业对施工技术要求越来越高。异形钢管桁架是利用较小的杆件组成较大的截面，形成良好的空间受力结构，具有跨度大、造型丰富，节约钢材、刚度大、稳定性好，抗震性强等特点。异形钢管桁架发展增长趋势明显，在施工过程中，为提高精度要求、减小安装累积误差以及降低高空安装风险，钢管桁架大量性施工工艺要求在地面上施工完成，因此，拼装技术需达到：拼装胎膜标准化、胎膜使用通用化、质量控制规范化、施工工艺流水化。

一、钢管桁架拼装技术分析

拼装技术广泛应用于各类钢结构工程，尤其是异形钢管桁架施工应用拼装技术特别普遍，异形钢管桁架拼装技术主要分为以下几种形式：

（1）单根钢管拼装技术：将多段钢管拼装成施工图纸设计长度单根构件或将多段单曲钢管组装成双曲或多曲单根构件；

（2）单片桁架拼装技术：将规格不同的单根杆件拼装成片状形的平面桁架；

（3）分段桁架拼装技术：将规格不同的单根杆件拼装成块体的空间桁架；

（4）单榀桁架拼装技术：将长度不同的块体桁架拼装成单榀桁架；

异形钢管桁架拼装技术要点：通过布置拼装胎膜，控制桁架主要节点的空间位置、水平标高以及轴线偏差；在拼装胎膜上利用节点位置和标高控制构件曲率，减小误差以保证构件质量；布置安全防护措施，降低安全风险。

二、异形钢管桁架拼装技术应用

本技术以华能陕西秦岭煤场封闭改造项目上部钢结构工程为例。该钢结构工程结构为拱形钢管桁架，空间受力结构，跨度140m；主桁架断面为倒三角形立体桁架，山墙为长方形立体桁架，宽度4.5m，厚度4m；材料主要为无缝钢管、直缝钢管、空心焊接球。

（一）拼装工况分析

（1）本工程异形钢管桁架倒三角形18榀，长方形桁架2 榀。由于桁架跨度过大，受现场施工条件影响，因此将每榀桁架分五段拼装，分段安装。

图1 异形钢管桁架分段图

（2）施工现场场地狭小，桁架段数较多，杆件规格不一，拼装胎膜需要设计成标准化和通用化胎膜，一膜多用，局部微调。

（3）分段拼装过程中，需要提高拼装精度，控制截面尺寸与曲率，保证焊接质量。

（二）拼装胎膜施工技术

（1）胎膜设计：利用平面和立面“三点定面”原理将桁架旋转90 度，把空间曲形桁架转换成平面和立面控制点设计胎膜，平面上控制标高和水平间距，立面上控制垂直度和竖向间距，实现拼装胎膜标准化。

（2）胎膜搭设标准化：

①胎膜地基采用砂石回填，整平压实；

②砂石上铺设钢板或路基箱，固定连接成整体，保证胎膜基底承载力和刚度；

③在钢板或路基箱上采用全站仪对钢管桁架旋转90 度后的底面投影面的每一个节点中心进行细部放样，弹线；

④桁架上弦，胎膜立杆采用两个牛腿支撑；下弦，胎膜立杆采用一个牛腿支撑；立杆牛腿按所有桁架最大杆件设置悬挑长度；立杆布置间距桁架节点1m～1.5m；

图2 通用胎膜剖面图

图3 通用胎膜平面图

⑤两立杆外侧采用钢管搭设双排脚手架，设置安全防护措施。

（三）拼装施工技术

（1）桁架弦杆拼装：采用水准仪、线锤、弹线节点控制桁架曲率。

（2）桁架节点放样：采用线锤将节点弹线中心点引致弦杆顶部。

（3）桁架上弦腹杆中的立杆拼装：将腹杆中的立杆与弦杆节点中心点重合，焊接牢固。

（4）桁架腹杆中的斜杆拼装：将腹杆中的斜杆杆与弦杆节点中心点重合，焊接牢固，依次拼装上弦与上弦的腹杆，上弦与下弦的腹杆。

（5）质量检测：利用经纬仪检测立面垂直度，钢卷尺检测桁架弦长与构件断面是否符合施工图纸要求，校正完成后进行焊接及焊缝检测，合格后防腐补涂。

每一段桁架块体验收合格后，吊装出池，进行下一段桁架拼装，对不同规格构件的杆件，只需在胎膜立杆牛腿部位支垫相应规格钢板垫块，局部微调，实现了拼装胎膜通用化，施工工艺流水化。

三、结束语

本次干煤棚异形钢管桁架重量重、跨度大、安装精度高、施工技术复杂、工期紧。在施工前，对钢管桁架拼装编制了专项施工方案，对专项方案的可行性、适用性、安全性、经济性进行了各方面的专家论证。在施工单位严格管理和精心控制下，该施工拼装技术既满足了工期要求，又节省经济，得到业主、设计、监理等各单位的一致好评，取得良好的效益，圆满地完成了工程施工任务，对钢结构建筑行业具有一定的推广性和使用价值。