张嘉辰 张泽宇 牛锐 罗超 张乐
陕西建工机械施工集团有限公司，陕西 西安 710000
摘 要：张家山泉群工程矿泉水生产项目为大跨度管桁架结构。其中主桁架为圆管桁架，共计20榀，每一榀的高度、宽度、弧度均不相同，常规方法拼装耗时耗力。制作若干个模块化的拼装小平台，通过合理组合摆放这些拼装小平台，使其满足不同曲率管桁架的拼装，从而提高施工效率。
关键词：钢结构；模块化；管桁架拼装
1、施工现状概述
随着科技的不断发展、技术的不断进步，建筑的造型变得越来越多样化。近两年，越来越多的建设项目以管桁架结构作为主要结构形式。因此，管桁架的拼装便显得尤为重要。施工现场在遇到各种不同形式及曲率的管桁架结构时，一般根据管桁架的结构形式，逐个搭设拼装胎模进行拼装。该方法存在施工拼装效率低下、操作繁琐的缺点。以张家山泉群工程矿泉水生产项目（一期）建设工程为例，该工程主体结构为多曲率管桁架结构，共计20榀平面管桁架，每一榀桁架的跨度、高度、弧度均不相同，按照传统拼装方法，拼装作业将十分繁琐。由此对拼装平台进行探索与研究。
2、工程概况
张家山泉群工程矿泉水生产项目为陕西省本土饮品“大秦之水”矿泉水生产厂房，主体结构形式为大跨度排架结构。结构造型复杂，东西向长189米，东西向为主桁架，共计20榀，每一榀的高度、宽度、弧度均不相同，从2轴开始逐渐增大，到6轴达到最高27.3米，在9轴达到最宽 85.48米，之后逐渐减小，到21轴结束（高9.298米，宽43.01米）。东西向轴间距为9米，南北向轴间距为12米。两跨主桁架间为次桁架，共计319榀，每榀次桁架外形尺寸均不一样，且部分上下弦杆为弯曲杆件。主桁架上下弦规格为φ457*30、φ402*25、φ325*12,腹杆为φ245*8，材质均为Q345B。桁架内部有部分框架结构。
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图2生产厂房主体结构效果图
3、总体施工方法
根据本工程结构特点，主要施工方法可分为散拼法、高空滑移法、整体提升法和分块吊装法。本项目主桁架为单片桁架，且尺寸不一，因此只能采用分块吊装法。主桁架从2轴开始到21轴结束，每个轴线设置一榀，主桁架的高度、弧度、宽度逐渐变化，主桁架下部设计两根支撑钢柱，其位置约在桁架三分之一处，且隔跨设计。计划从中间向两边进行施工，起始单元是10-11轴。其中11轴设有钢柱，10轴无钢柱。
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图4向两侧施工
首先吊装11轴的钢柱，并在10轴对应位置设置临时支撑柱。随后吊装10、11轴柱间主桁架，再吊装中间部分的次桁架，将其连接成一个整体。最后，逐步吊装两侧桁架。
4、模块式拼装平台拼装平台
在确定该工程的主要施工方案后，接下来工程施工的重点便在于如何快速的完成主桁架的拼装。圆管桁架的拼装方式由其结构形式决定，主桁架尺寸多变，不易拼装。施工现场在遇到各种不同曲率半径的圆管桁架结构时，一般根据管桁架整体的结构形式，搭设整体拼装平台，进行拼装，完成该榀后，拆除该平台，根据下一榀桁架的尺寸，重新搭设新的拼装平台。该方法存在施工拼装效率低下、操作繁琐的缺点。能否提高拼装效率成为衡量拼装方法的重要指标。
主桁架上下弦间距相等，但尺寸不同。拼装难点在于如何满足各个桁架不同的曲率半径。因此，采用化整为零的想法。将原先的整体拼装平台，划分成若干个小拼装平台，每个小拼装平台由底部钢板和上部的拼装马凳组成。只在桁架曲率半径变化的关键点处摆放，并计算好马凳的尺寸，通过合理的组合摆放，形成桁架拼装胎模，使其满足不同曲率桁架的拼装。
5、拼装平台主要技术要点
5.1拟定拼装方式，提取桁架尺寸
根据桁架造型特点及施工场地条件，对所有桁架进行合理分段，并提取分段后隔断桁架的外形尺寸。本工程桁架共20榀，桁架跨度为35.57m~85.48m，高度为10.0m~28.5m。但在每榀桁架两侧大约8.5m标高处均存在变截面接头。根据以上特点，将桁架在变截面接头处断开，共分为三段拼装。具体分段情况见图6。
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图6 桁架分段示意图
5.2设计拼装胎架模块
拼装胎架需要满足每榀尺寸各异的桁架的拼装，因此，将整个拼装胎架拆成若干拼装平台进行定位拼装。拼装平台的尺寸根据各榀桁架的尺寸设计。同时，拼装平台还需具备一定的稳定性。
以上述工程为例，确定拼装平台尺寸的方法如下：每榀桁架分成3段，提取第一榀和第二榀桁架的第一段，在CAD软件中使其尽最大程度重合摆放，量取桁架两端的最大间距。随后再添加第三榀桁架的第一段、第四榀桁架的第一段，以此类推。（图7）
最终，根据桁架间的最大差距，确定出如图（图8）所示拼装平台的尺寸，并以此作为一个模块的基本单元（图9）。根据各段桁架差距，确定拼装平台的马凳间距以6米为宜。
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5.3利用BIM软件模拟拼装过程
通过BIM软件，模拟各段桁架组拼情况，确定若干拼装平台模块的摆放位置及组合方式，并确认其组合摆放的合理性。
5.4现场摆放固定拼装平台模块
严格按拼装平台设计图施工，确保拼装平台焊接牢固。拼装平台模块的摆放方式有两种，横向摆放和竖向摆放，根据桁架曲率的不同，摆放方式也不同。以上述工程为例，经过试验，中间段桁架胎模的组合方式为横向，两侧两端桁架，胎模的组合方式为竖向。在BIM软件中将拼装平台模块的就位，并提取控制坐标，施工现场根据坐标，用全站仪找出拼装平台模块的相对位置。拼装平台模块间用槽钢相连接，避免滑动。
5.5摆放桁架构件并进行组拼
待拼装平台放好后，将桁架构件吊至拼装平台上。先安装桁架下弦杆，将其与马凳控制码板贴紧，随后安装上弦杆。在上弦杆外侧，焊接码板，固定好桁架间距，避免滑动，随后安装桁架腹杆。先安装直腹杆，再安装斜腹杆。在弦杆接头处略微进行调整，保证杆件整体弧度完整。调整到位后。将其固定焊接。桁架焊接完成，经检验合格后吊离拼装平台。随后进行下一榀桁架的拼装工作。
6、质量控制要点
6.1 测量人员应为执证的专职测量员，在测量过程中观测人员不得随意更换。
6.2 放线前，放线人员必须熟悉施工图和施工技术交底要求。
6.3 放线前需对平台面板进行统一调平，经专人复查，确认无误后方可使用。
6.4 拼装平台的材料应具有足够的刚度，防止安装时，架体产生较大变形。
6.5 相贯口定位完成后，临时加固措施需牢靠，防止腹杆安装及焊接过程中产生较大变形。
6.6 所有安装节点需满焊，焊缝要求饱满，无漏焊现象。
7、结语
此施工方法适用于外形尺寸不统一及曲率半径多变的管桁架拼装工程。与传统方式相比，减少了重复移动、摆放、拆除及焊接胎架的工序。从而节约了施工工期及措施材料。也免去了大型拼装胎架反复吊运的过程，大大降低了施工安全事故发生率。具有很好的经济效益及社会效益。
参考文献
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