摘要：现如今，我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的综合国力在不断的加强，在空间结构中，为增大结构跨度，以及强化结构立面和屋顶的曲线美？在公共太空间建筑中较多的舉用管桁架屋顶。结合张家口宁远机场改扩建工程Ｔ２航站楼工程施工，分析了管桁架屋顶施工的重难点，介绍了双曲面管桁架屋顶桁架切割及焊接．吊装单元块划分、吊装及线型控制关键施工技术，可为类似工程施工方案选择提供参考。
关键词：双曲面屋顶；管桁架；：焊接；吊装
引言
钢结构具有质量小、强度高、整体刚性好、防变形能力强的结构特点。本工程钢结构屋盖造型独特、新颖，大量采用管桁架，存在大量的空间弯扭及曲面结构，现场安装精度控制要求高。桁架弧形管上连接的支管较多，加工制作工序多，弧形构件深化设计复杂。
1工程概况
某机场改扩建工程是服务于2022年重点配套基础设施工程，改扩建工程中包括新建T2航站楼。T2航站楼长174.1m，宽52.7m，建筑面积13989m2。地上两层钢筋混凝十框架结构，钻孔灌注桩基础，外立面采用钢化中空玻璃幕墙+氟碳喷涂铝单板作为装饰层，屋面为管析架承重结构+铝镁锰金属屋面。本土程的管析架屋顶为双曲面外型，底部为26根D2200mm混凝土承重柱。承重柱间管枪架最大跨度27m。为契合航站楼“飞龙乘云、和谐共生”的设计主题，屋顶结构为南高北低、中间高两端低的异型波浪双曲面外形，并且北侧往外悬挑19.5。航站楼屋顶受力体系采用②89mtnX5mtn^-QS402mmX20mm等各种不同规格的钢管焊接成型受力。管析架南北方向为数字轴，柑架分为20棍，析架编号为HJ1}-HJ10，每个各2棍。东西方向为字母轴，析架分为7棍，编号为HJ11-}HJ1}。数字轴与字母轴节点部位采用焊接球连接，上弦杆间和下弦杆位置设弦支撑，弦支撑与管枪架采用焊接形成整体网架结构体系。
2施工难点
大悬挑双向曲面管桁架空间结构复杂，单榀桁架亦属于空间桁架，造成施工存在以下难点需要控制：（1）单榀桁架分成三个单元安装，在吊装过程中进行拼接安装，空间定位难；（2）单榀桁架分三个单元安装，三个单元通过铸钢节点焊接整榀桁架、吊装过程焊接较难，工程精度不易控制；（3）空间尺寸大（长轴长约260m，短轴长约230m），在施工过程中受温度影响很大，整体结构合拢精度控制难；（4）卸载过程控制难，控制不好极易出现应力集中以及冲击荷载，控制不好极易出现质量安全事故。
3机场航站楼双曲面管桁架屋顶施工技术
3.1桁架拼装
桁架安装顺序：柱脚下段桁架→下段桁架间系杆、支撑架→铸钢节点→悬挑端桁架→内外环桁架、系杆→结构合龙→檩条、检修马道→卸载。主桁架断面尺寸较大，超出了运输的限度，采用工厂下料，散装运输到现场进行整体拼装；拼装时按桁架平面尺寸放出控制线并焊接挡块固定，按加工图摆放零件，调整零件保证构件中心线与控制线重合后临时点焊固定，同时复核桁架的矢高和弦长，其误差必须严格控制在设计及规范要求范围内，经复查无误后进行焊接作业，焊接作业完成后经自检合格进行超声波探伤检查，并由监理会同第三方进行抽检，经各方检测合格后吊离拼装台，转运到待安装位置。（1）拼装场地设置：根据构件的吊装分段的大小，需在现场布置拼装条件的场地。按照径向桁架最大分段的尺寸，地面需平整，压实，上面铺设钢板，用于固定拼装胎架。周围的道路需要素土夯实，并铺上200mm厚的细碎石，利于吊车作业。（2）拼装胎架设计：拼装胎架设计时首先要保证自身具备可靠的刚度和稳定性，同时要方便构件的吊装和焊接，以及拼装精度的控制，首先在地面按照桁架尺寸、形状在拼装场地进行划线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2弧形曲面管桁架安装测控
1）安装准备安装前复核弦杆对接口标高，根据数据对安装进行预控。2）初步就位桁架节点单元依靠耳板连接就位初步定位标高及平面位置，初步就位后，穿入安装螺栓。3）精确测控桁架节点单元测控主要为立面垂直度测控及对接口定位测控。4）立面垂直度测控在与弦杆对接端上边缘及牛腿端部吊磁力线，分别测量对接边上下端垂直度及牛腿端立面垂直度。5）对接口定位测控在垂直度校正完成后，分别校准桁架节点单元牛腿端部上表面中点三维坐标。
3.3吊装方法
起重吊装采用四点系扣法进行吊装。由于屋顶的双曲面特性，吊装块的4个系扣点不在同一标高平面。吊移过程中的平衡川通过如下步骤控制：第1步，系扣点位置位于数字轴与字母轴相交的焊接球位置，焊接球位置处缠绕高强柔性吊带，吊带承载力60t以上。通过柔性吊带与底部硬性焊接球接触，可预防钢丝绳和焊接球两个硬质构件间的应力集中而挤损焊接球。第2步，履带吊吊钩上吊挂②52m。钢丝绳+30t手扳葫芦。手扳葫芦一端与钢丝绳连接，一端与柔性吊带连接，通过调节柔性吊带长短对吊装块进行初步调平。第3步，履带吊缓慢起钩，钢丝绳收紧受力，依据双曲面上吊点处的不同高程调整手扳葫芦长短，平衡吊移吊装块。
3.4四铰拱街架预组装工艺
四铰拱桁架预组装时，先利用塔吊吊装桁架的上下弦杆，根据胎架底边线及分段组装定位线进行组装定位，利用角钢或报废的铁板与胎架焊接定位，然后利用塔吊安装四铰桁架的腹杆，为减少装配的累积误差，腹杆安装要从中间向两边对称进行焊接固定，另外腹杆安装时必须以胎架地面中心线为基准线，对准基准线安装，不得强行进行安装，不得对相贯线接口进行切割修补，组装完成后，将不焊处用色笔划出。四铰拱桁架采用Ｃ０２气保焊进行焊接作业，为控制焊接过程中的变形，由两个焊工从中部向两端对称进行焊接作业，为保证四铰拱桁架的拱度为正值，先焊桁架下弦杆的对接焊缝，后焊桁架上弦杆的对接焊缝，接着焊接桁架下弦杆的腹杆，最后焊接桁架上下弦杆间的腹杆，在焊接四铰拱桁架时要同时监测桁架的挠度和侧向变形，根据监测数据，调整焊接的先后顺序。
3.5主桁架下段的测量定位
在后序柱脚桁架安装的同时对前期安装的柱脚桁架进行校正，使用专门的平台空中进行坐标定点和标识，在平台上按照测量坐标进行第一次定点，使两管口中心分别与标记点大致重合后临时固定，用铸钢节点来调整和校正柱脚桁架的精确位置；安装前在各管口上挂一个调节用的手拉葫芦，在已安装固定柱脚桁架的基础上临时安装就位铸钢节点，然后对铸钢节点的各管口进行坐标测量，测量坐标与设计坐标比较，根据对比结果对各管口进行校正和调整，使铸钢节点的空中位置完全正确，保证悬挑桁架能够顺利安装。
3.6三维放样空间定位保证精度
本工程采用计算机三维放样技术，进行精细化下料。通过计算机建模绘制施工详图及提取控制坐标点，自动生成该位形的局部坐标和三维定位尺寸。利用激光垂准仪投测点位，用全站仪进行投点的闭合测量和数据平差计算，确定测量平台上的基准点。测量施工前，计算每个构件的控制点位坐标，模拟进行构件安装及构件控制点位的测量，施工时保证快、精、准地进行测量控制。
结语
本工程在钢结构施工中应用计算机三维放样技术进行空间定位，利用激光垂准仪投测点位，使用楼面拼装整体提升的施工工艺，并且对拼装过程中的受力构件（胎架和牛腿）验算变形值及应力，形成了一套完整的施工工艺和质量控制要求，为今后类似工程积累了经验。
参考文献：
［1］黄晖，曾晖，蒙立强．变弧度管桁架现场制作安装施工工艺及工程应用［J］．施工技术，2017，46（22）：65-67．
［2］罗艺，陈鹏，郑志辉，等．大跨度悬挑管桁架结构施工技术［J］．施工技术，2018，47（11）：144-145．
［3］王建勋，王东，杨明，等．环形大跨度双曲面屋盖管桁架安装技术［J］．施工技术，2016，45（2）：58-60，111．
论文作者:蒙亮旭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/3
标签：桁架论文; 双曲面论文; 节点论文; 屋顶论文; 构件论文; 测量论文; 工程论文; 《基层建设》2019年第29期论文;