摘要:本文介绍了摇摆柱支撑体系悬挑曲面管桁架施工方法，着重介绍BIM技术在钢结构工程中的应用、摇摆柱上下抗震球型支座的固定方式、摇摆柱安装过程中防倾覆的固定装置、钢构件制作、钢构件运输、曲面管桁架拼装和屋面结构的卸载等方面施工技术。
关键词:摇摆柱；悬挑曲面管桁架；拼装；卸载；监测；贴片
随着大型会展、场馆建筑的不断建造，大跨、造型特点各异、力学传递机理复杂的钢结构不断涌现，同时，其建造过程中在合同约定工期条件下对于质量管理、安全控制、绿色施工等提出更高的要求，结合南通会展中心工程项目建设要求，在大跨度桁架施工过程中，考虑摇摆柱支撑结构设置及施工段划分特点，总结出基于BIM技术的摇摆柱支撑体系下悬挑曲面管桁架分段拼装及卸载施工技术，确保钢结构安装过程中安全性和稳定性等条件下可提高施工进度、降低施工成本、提高安装精度。
1 工艺原理
通过采用BIM技术建立详细钢结构模型，编制拼装胎架和组装胎架图及施工工艺，计算临时固定支撑及时间连接节点的特性，同时模拟摇摆柱支撑体系悬挑曲面管桁架施工工序。根据抗震球型支座的设计图纸，使用4块8mm扁钢固定抗震球型支座顶板和底盆，并采用卡码限位法，每根摇摆柱安装校正完成后，在摇摆柱底部的四个象限点位置设置4块12mm*200mm*500mm的限位固定卡码与预埋板连接并进行焊接。
2 工艺特点
采用BIM辅助建造技术，运用BIM技术建立钢结构模型、创建悬挑曲面管桁架复杂节点、创建悬挑曲面管桁架单片拼装单元构件及拼装胎架、创建悬挑曲面管桁架吊装单元和组拼胎架、选择悬挑曲面管桁架吊装单元的起重设备、模拟安装工序、创建施工过程中各阶段的测量控制点数值。采用抗震支座固定摇摆柱技术，摇摆柱柱顶和柱底分别设置抗震球型支座与基础结构和屋面曲面管桁架进行固定连接。采用抗震球型支座的顶板和底盆之间相对位置限位固定法，使得抗震球型支座处于静止状态避免产生位移，并将柱底抗震球型支座安装焊接与基础埋件位置和摇摆柱柱顶与抗震球型支座在水平拼装胎架上安装焊接。
3 工艺流程与技术操作要点
3.1 工艺流程
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3.2 技术操作要点
3.2.1钢构件制作技术要点
钢构件制作由专业工厂加工制作，加工制作阶段的选择材料、零部件下料、组装、焊接、除锈、防护涂装等严格按《钢结构工程施工质量及验收规范》（GB50205-2001）进行加工。加工时严格控制纵向弯曲度、圆度、管件平整度，考虑的构件的外形尺寸比较大，对异形节点加工厂制作完成后发运之现场，管件相贯切割防腐涂装完成后发运之现场。钢管构件放样时应采用PIPE专用钢管放样软件，使用该软件可很好的放出钢管在相贯坡口，以实现焊缝在不同区的焊缝的有效面积实现等强连接。桁架圆管在下料时设置必要的焊接收缩余量，此余量值可通过试验获得，根据类似工程经验一般情况下建议圆管二端各加放0.5mm余量，整根长度方向加放1mm。
3.2.2钢构件运输技术要点
构件出厂前进行焊缝、构件几何尺寸、表面清洁度、防腐处理、摩擦面、超声波探伤检查，并根据BIM输出的清单报表和构件图纸进行编号标识，同时根据BIM按区域和现场需求提出打包清单进行打包。装车时需按实际装车构件和包件提供发运清单和打包清单，便于现场查找构件。构件运输过程中采用有效的防碰撞措施，装、卸车时应采用起重机械轻吊轻放。避免在构件在装、卸车和运输过程中产生变形。
3.2.3摇摆柱和球型抗震支座的拼装和安装技术要点
底部球型抗震支座安装前，将预先安装好的埋件绘制好中心线，检测测量无误后并在中心线位置用样冲眼做好标识。拼装时采用水平胎架将结构放平，通过CAD三维模拟，找出球心三维坐标以及拼装胎架的高差，利用全站仪将球心位置放样在拼装场地，根据球径和管径在拼装场地划地样线用于管定位。
3.2.4 主桁架的拼装
屋面钢管桁架为平面式桁架根据结构特点，按工况进行合理分配吊车使用，以确保相邻分段间对接精度。钢桁架拼装的内容包括平面桁架主体、桁架分块主体、檩托、檩条。根据吊装顺序，主次桁架需同时开展拼装工作，需提前投入资源进行拼装工作，开始吊装前需调整资源确保拼装先行。根据管桁架结构特点，考虑将平面桁架进行卧拼，根据现场条件制作胎架地梁，拼装胎架立杆采用槽钢，立杆的间距宜为1.5m×1.5m，立杆下端与地梁进行焊接固定，采用20mm×300mm的钢板焊接固定于立杆上端作为水平横杆，安装成水平胎架，检查胎架位置、胎架标高、胎架稳定合格后可进入下一道拼装工序。
3.2.5悬挑曲面管桁架分块拼装技术要点
拼装前先根据吊装分块BIM三维模型创建拼装胎架详图，胎架详图中需包含胎架材料规格、胎架水平位置、胎架标高、胎架制作焊接要求等信息。为控制拼装质量须确保胎架详图的质量每绘制完每榀桁架的拼装胎架详图先由绘图人自检，然后专业审图技术人员进行复查，重点检查标高信息。构件上胎前采用全站仪将定位地样线测放在地面上，每两个节点间弹上中心线。构件上胎后，采用线锤对其进行定位调节，并通过千斤顶、手拉葫芦、撬棍等工具配合进行微调。
3.2.6 悬挑曲面管桁架分块吊装技术要点
检查临时支撑的稳定性、预拱值和几何尺寸，检查分块拼装精度，根据吊装分块的位置和重量选择起重设备和设计四个吊点。分块吊点设置时需考虑起吊时分块的稳定性， 起吊吊钩和分块桁架间采用四根钢丝绳和四个手拉葫芦进行张拉，并在管桁架分块的四个角各设置一根绳索，同时在每个管桁架分块的测量控制点粘贴反射贴片。
3.2.7 临时支撑卸载技术要点
按每个拆除区段采用从中间向两端同时卸载、由上向下的顺序卸载均衡卸载、局部间隔卸载的方法进行拆除支撑工作。屋面管桁架的临时支撑卸载时对采用火焰抽条法切割胎架上的码板，每次割除宽度不超过10mm，每割除一次采用全站仪检测管桁架的挠度变形值并做好记录，检测数据符合设置要求时再次进行割除，重复切割和测量的施工直到结构管与胎架脱离完成卸载。
4 结语
运用BIM技术指导施工，节约施工成本、提高工程施工功效、提高结构施工一次性合格率、提高、提高结构安装精度；采用地膜线和全站仪测量方法控制构件拼装精度；采用抗震球型支座顶板和底盆的相对位置限位固定法，避免其在施工荷载的影响而产生位移；通过全站仪器观测法检测屋面结构在施工过程产生的变形。结合南通过程会展中心（会议中心）的实例应用总结出本文的施工方法为今后类似工程提供参考。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准 钢结构设计规范 GB50117-2003 中国计划出版社2003。
[2]中华人民共和国国家标准 钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001 中国计划出版社 2001。
[3]中华人民共和国行业标准 钢结构工程施工规范 GB50755-2012中国建筑工业出版社 2012。