摘要：当下，随着经济文化的飞速发展以及建筑空间结构的形式多样化趋势，大跨度钢结构的发展非常迅猛，本文主要讲述大跨度钢桁架制作中运用的BIM技术与多机抬吊技术，从而达到提高产品质量、保证安全生产、缩短工期的目标，值得推广和借鉴。
关键词：大跨度钢桁架结构；BIM技术；多机抬吊技术
桁架结构是网架结构基础上发展起来的，与网架比，有用钢量经济的特点，网架属于空间结构体系，计算时应考虑整体受力和空间变形；桁架类似于平面钢桁架属于单向受力结构，只要计算平面内的强度和稳定，平面外的稳定主要依靠撑杆和系杆来承担与网架比，桁架结构省去下弦纵向杆件和网架的球节点。
大跨度结构系跨度等于或大于60m的结构，由于大跨度钢结构造型越来越新颖，跨度也越来越大，结构体系越来越复杂，施工也越来越难，大跨度钢结构的发展状况与施工技术水平已成为代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
目前，大跨度钢结构常用的安装方法有高空散装法、分段吊装安装法，滑移安装法、双机或多机抬吊吊装法、整体提升法、整体顶升法等，各种安装方法都有其优缺点和一定的针对性，但是为了体现建筑美学和设计师理念，大跨度钢结构往往是一个个性化的变异设计，无统一标准可言，不同的结构形式场地条件及工程实际情况，所采用的施工技术也会有所差异。随着BIM技术的兴起，在结合上述的安装方法，给大跨度钢桁架安装的节能降耗又带来新的契机。
1、工程概况
本工程为燕山钢铁有限公司新区二、三期料场网棚改造工程，位于燕山钢铁厂区内，建筑面积约8.7万平方米，采用桁架及膜结构，厂棚跨度为240米，长度280米，最高有43.263米。单片桁架重60t，两片组对的单元体重130t。
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2、工程难点
2.1、工程难点
场地条件差，交叉施工多
本工程施工期间钢厂需要正常进行生产所以现场往往有大型车辆进行装货卸货，施工现场的布置、构件运输及吊机行走路线受阻钢结构吊装受场地因素较多，需要不断的协调现场车辆和堆料场地造成交叉施工多。
焊接量大质量要求
桁架除单元体之间连接、次桁架与主桁架连接外，其余部分全需要进行焊接，同时图纸要求对接焊缝及法兰板与方管焊接全部为二级焊缝，并且进行超声波探伤，施工时根据焊接作业指导书进行施焊，要求保证焊缝间隙，焊缝质量要求高。
夏雨季施工难度大
安装施工主要集中在7-8月份，此时正值夏季，外界温度高工人施工强度大，同时7、8月份也是雨季，对施工进度造成影响，也对吊装、焊接和防腐产生影响。
桁架跨度大、断面高，吊装难度高
主桁架跨度为226米，断面高度达到43米，桁架吊装单元重达25t，吊装时的变形控制和起吊直立较为困难，因此需要对吊装过程进行计算机仿真模拟和吊装工况分析，得出理论数据，指导现场安装施工，对关键部位的应力和应变实施有效监控。同时，次桁架与主桁架之间均采用插板连接，构件就位难度大，另外、本工程桁架采用了截面较高的拱形桁架，在结构为整体的情况下，桁架侧向稳定性差。
高空作业多，安装精度要求高
本工程屋面管桁架结构，高空作业点多而广，操作平台设置困难，施工安全要求高，屋面桁架和次桁架安装精度直接影响膜结构支架的安装精度，从而影响膜结构安装的外观和质量。
工期紧张、任务重
本工程工程量大，工期相当紧张。
3、施工技术
3.1.BIM技术
通过BIM技术在大跨度钢桁架仓库施工中的应用研究，实现降低材料损耗、提高安装精度，提升综合管理效果，降低管理成本的目的。
3.2.BIM应用方法
利用模型进行BIM施工详图的转化、准确提取材料计划用于采购，有效降低材料损耗量；利用BIM模型进行施工方案的优化与选择、技术交底指导施工、进度管理控制、工程量统计，通过BIM技术应用，提高下料精确性，减少材料损耗，实现了大跨度钢桁架的地面精确预组装和高空的精准安装；借助BIM技术进行工程项目管理使目标更明确，工程内容更清晰，成本核算更便捷，达到了钢构件预制的订单化、工厂化，现场装配、安装的标准化。解决大跨度钢桁架仓库施工中易出现的材料消耗大、安装精度不易保证及材料采购、预制、运输、安装均衡协调难等问题的关键。从而确保了合理流水施工，安装组对精度，有效的降低了施工成本，缩短了工期。
3.3.多机抬吊技术
由于该料场为原有料场改造，料场内堆放废钢（球团等冶炼原料）较多，不能腾出足够的空间进行原地组对吊装。钢桁架只能在有限空间内组装成段，分段水平运输至吊装位置，分段依次就位进行吊装。大跨度钢结构桁架的吊装研究采用多机抬吊，无支撑高空对接。有效的解决了大跨度钢桁架仓库施工中场地狭窄、临时支撑多的难点，降低了临时措施费用的支出，从而降低了施工成本，利用3D3S钢结构计算软件对吊装过程中各吊点及构件进行受力分析，并确保了施工安全。底部支座铰轴形式进行改进，增加30mm钢板制作的约束装置，防止单侧推力过大对桁架内力造成影响。
3.4.多机抬吊的施工方法
起步桁架为两榀组成的一个单元体，起步桁架以在1和2轴为起始点，该单元体采用150t履带吊和两台120t履带吊配合吊装，一榀桁架根据法兰分解为10个构件，构件布置图见图2单元体布置图，吊装以一侧为例，首先需要把各个构件在地面组装完毕，把构件1和构件2组合、构件3和构件4组合、中心构件组成一个单元体，吊装时首先利用150t履带吊把中心单元体吊装就位并穿好销轴，固定中心构件，然后从北侧进行起吊，用两台120t履带吊把构件1和构件2的组合单元体，吊装到图纸规定的安装高度，并穿上销轴，这时120t履带吊不回勾，另一台120t吊车松勾后，行走到吊装构件3和构件4的吊装位置，与150t履带吊配合吊装构件3、4，待一侧构件与中心构件连接完毕后，把靠近中心构件的150t和120t吊车回勾，剩余一台120t吊车拿住不动，使已经吊装就位的桁架部分保持平衡稳定，不得使其向南侧方向推移，另一侧也准备两台120t履带吊和一台150履带吊，利用同样方法进行吊装，最后与中间构件合拢，合拢是可以利用北侧的120t进行调节，把中间构件稍稍向北侧倾斜，方便南侧构件和中心构件的合拢。
4、结语
随着国家环保要求的发展，大跨度钢结构桁架仓库的建设越来越多，因此推广应用前景广阔。通过对大跨度钢结构桁架仓库综合施工技术研究，我们深刻体会到新技术、新材料、新设备的应用，不仅对于提高产品质量、改善了职工劳动条件、保证安全生产、缩短工期有着重要意义，将成熟的大跨度钢桁架仓库综合施工技术有偿推广到社会上其他工程安装单位，会产生较好的经济效益和社会效益。新技术的应用，进一步增强了企业科技创新能力；同时，对于节能减排和社会的发展起到了积极的推动作用。
论文作者:周保国
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/13
标签：桁架论文; 构件论文; 大跨度论文; 钢结构论文; 结构论文; 料场论文; 单元论文; 《基层建设》2019年第31期论文;