摘要：随着科学技术的日新月异，在很多工程的实施当中都开始采用钢管桁架结构，采用现代化的分析与运算技术，最终制定出一款适合自己的实施方案。本文就大跨度钢管桁架结构的一些要求技术等进行讨论与分析，希望能够为相关的从业者带来一些理论和实践上的帮助。
关键词：大跨度钢管：结构：施工：安装
在实际生活中，这种钢管结构的物体并不少见，由于其自身的特点和优势，很多大型的建筑物一般都会采用这种结构，同时安装作为工程施工的主要部分，也受到工程技术人员的关注。制定或选择合适的安装方案，是工程施工质量的保证。现有的大跨度结构的安装方法主要有:高空散装法、高空滑移法、地面拼装整体吊装法等。本文就以某体育场为例对此种结构的相关的工艺等进行分析与讨论。
1工程概况
某体育场建筑面积37 000 m2。体育场设有东南西北4个看台，其中东、西看台设钢结构罩棚，南北为露天看台，均为现浇钢筋混凝土框架结构。钢罩棚由钢结构主拱、外圈边环梁、V形支撑柱和螺栓球节点网架，钢拱拱脚和V形柱柱脚落地与看台主体结构完全脱离。东看台钢主拱跨度为280 m，矢高47.5 m,罩棚覆盖面积为10 000 m;西看台钢拱跨度为320 m，矢高63.2 m,罩棚覆盖面积2 000 m'(图1)。
图1
2工程的施工难点
综合来看，该工程主要的施工难点主要有以下几点：(1）、因本工程主拱跨度大，最大跨度约320m;单构件截面大，最大直径为lm;结构最大高度63.2 m，故高空作业风险大。(2)、本工程屋盖主跨为钢管桁架拱，构件数量多，节点复杂，制作难度大;空间体系节点定位难度大;整体结构的安装精度质量控制要求高。(3)、由于当时没有相关的大型起重设备，单体构件质量不宜太大，钢管相贯线焊接工作量较重，现场焊接工作量大;而高空焊接、厚壁钢管焊接更加大了焊接难度。
3现场安装方案的选择
3.1方案一:边段胎架上散拼、中间段液压提升、跨度约1/4处合拢
先在钢拱两端下部设置拼装胎架，然后在拼装胎架上散件拼装好钢拱两端分段;同样设置拼装胎架，在拼装胎架上散件拼装好钢拱中部分段;安装提升塔架，挂设缆风系统;最后在提升塔架上安装并连接好提升器、泵站、下吊点等提升设施，将中间段提升至适当高度，合拢，落架。
3.2方案二:钢拱整段一分为二地面拼装、液压竖转提升、跨中合拢
钢拱架均分为两大段，先在设计安装位置正下方的拼装胎架上散件拼装成整体，然后在钢拱两端的拱脚基础上设置转动铰，最后在两分段钢拱合适位置处安装提升塔架和提升设备，并将两段钢拱分别提升到位后合拢，落架。
3.3方案三:钢拱分段地面拼装、多级支撑高空拼接、跨中合拢
通过方案比较及综合考虑，本项目实施采取方案一。
4钢管桁架拱现场安装
现场钢管桁架拱分为3段在投影线位置散拼。散装时结构支承于支架四个结构柱（格构柱）上，搭设扣件式钢管脚手架操作平台，履带吊为主汽车吊机配合，3段散装完成后，中段安装提升架和提升设备，待具备提升条件后对中段进行提升，再补缺，再提升，合拢，卸载。
散装的3段钢拱架长度分别为51 m,214 m,51 m左右，质量分别为180 t.550 1,180 t左右;散装时单件弦杆质量<7t，单件腹杆质量<2.4 t。其分步骤施工的情况如下: (1)先在钢拱两端下部设置拼装胎架，然后在拼装胎架上散件拼装好钢拱两端分段(即单元一、五);同样设置拼装胎架，并在拼装胎架上散件拼装好钢拱中部分段(即单元三)，见图2
当结构提升到位并焊接完毕后，开始提升设备的卸载工作。
5安装施工的主要技术点
5.1机械设备的配置
根据所选定的方案以及构件质量、单元质量和安装高度，所能在境外提供的大型设备情况，选择如下施工机械设备:125 t履带式吊机1台、25 t汽车吊1台、穿心式液压提升设备12套(包含同步控制设备)、直流电焊机30台。
5.2现场焊接
本工程采用500型直流电弧焊机进行施工。为保证质量、加快速度，我们对重要焊接部位，采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，对一般部位采用手工电弧焊进行焊接。焊接是对进行焊接部位的母材按要求的温度在焊点或焊缝四周100 mm范围内预热，焊接前应在焊点或焊缝外不少于75 mm处实测预热温度，确保其温度达到或超过所要求的最低加热温度:预热可采用氧乙炔火焰，温度测定可用测温器或测温笔。剖口焊均采用垫板和引弧板(垫板和引弧板均用低碳钢板制作)，目的是使底层焊透，保证质量。施焊时宜分层焊接，打底焊应由专人负责进行。每条焊缝一经施焊原则上要连续操作一次完成，大于4h焊接量的焊缝，其焊缝必须完成2/3以上才能停焊，然后再二次施焊完成。间歇后的焊缝应注意预热，开始工作后中途不得停止。焊缝质量采用班组自检，质量工程师专检，监理工程师抽检的三级检查验收制度，并按要求进行超声波检测。受气候影响，一级焊缝一次检测合格率为85%，二次检测合格率100%。
5.3提升和卸载技术
主拱提升采用同步液压提升系统，系统主要由液压提升器、泵源系统、传感检测及计算机同步控制系统组成。经建模计算，对于跨度最大的西看台罩棚主钢拱提升需要的垂直提升力为497 t。据此，本工程中每侧罩棚主钢拱中间段在整体提升过程中，共采用4台TJJ-2000型液压提升器作为主提升设备，总提升力为800 t，满足提升力的需求。提升时的关键是塔架结构的承重能力及塔架自身的整体刚性及稳定性。经计算机模拟，主钢拱提升时，布置2组提升门架(共4个单塔架)，每个塔架的基础承受的竖向荷载为2 700 kN，采用桩基加承台的方式。为确保稳定每个塔架设置若干缆风绳，最大受力设计值为127 kN，采用临时在地面和结构上设置锚点。正式提升前，应通过试提升对罩棚钢结构、提升设施、提升设备系统进行观察和监侧，确认符合模拟工况计算和设计条件。正式提升时以主体结构理论载荷为依据，各提升吊点处的提升设备进行分级加载，依次为20%,40% ,60 % ,80%，在提升吊点每分级加载同时，提升架另一侧的稳定索也同步分级加载一次。每次分级加载必需保证提升塔架的塔顶位移始终在设计控制范围之内(60mm内)。在确认无异常的情况下，方可继续加载到90%.100%，直至钢拱全部脱离胎架。待分级加载完毕，钢拱提升离开拼装胎架约20 cm后暂停，停留2h一24 h作全面检查各设备运行及构件的正常情况。停留期间对提升塔架、罩棚钢结构、塔架稳定索系统、提升吊具、连接部件、及各提升设备进行专项检查，之后按照标高要求提升到位并合拢。合拢完成且满足卸载工况后即进行钢拱卸载。
6结语
综上所述，大跨度钢管桁架结构的施工技术，可以广泛灵活的应用到各种场合，本文就该体育场的的施工难点、钢管桁架拱现场安装以及安装施工的主要技术点等进行讨论与分析。为以后大型设备安装等提供了一定的借鉴。
参考文献
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论文作者:孙智军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/10/9
标签：罩棚论文; 结构论文; 钢管论文; 桁架论文; 架上论文; 看台论文; 设备论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;