苏州多层文艺中心屋面飘带施工工法(大型曲面悬臂钢管桁架结构)

'屋面飘带施工工法1前言近十几年来，随着我国改革开放政策的持续推进，我国的经济建设工作取得了突飞猛进的进展。我国的钢产量已成为世界第一位,我国建筑钢结构建设事业蓬勃发展。由于人们文化生活水平的不断提高，对高层、大跨度、大悬臂建筑的要求也就越来越高。钢结构具备自重轻，强度高，悬臂长、施工快等独特优点，因此不仅在承重结构，而且在结构装饰线条上运用越来越多。**建设集团采用可调式格构柱胎架解决钢桁架起拱措施，形成了屋面飘带施工工法，该工法较好地解决了曲面悬臂钢桁架的吊装及装饰桁架施工中存在的质量问题。每个分部工程质量一次全部达到优良，装饰架结构观感质量光滑美观。方便施工，加快施工进度，保证了工程施工的顺利进行。通过大量的试验，形成了一整套工具化、定型化的大型曲面悬臂钢管桁架结构的施工工法。该工法经过江苏**文化艺术中心、浙江**文化艺术中心工程的施工应用，已经取得了显著的经济效益和良好的社会效益，我们对其施工工艺进行了总结，整理成本工法。2特点2.1钢结构详图深化阶段，根据起拱高度计算了桁架安装的标高、位置。通过组装可调式格构柱胎架的使用对桁架安装进行了较好的控制。2.2钢结构安装过程测量控制；利用组装可调式格构柱胎架在结构安装过程中对构件起拱标高、位置控制，组装胎架标高控制并做好记录，通常在标高放线时，对格构式胎架要抬高20mm～30mm，对碗扣式承重脚手架一般要抬高40mm～50mm；2.3安装次桁架之前一定要对主桁架垂直度、两主桁架之间的间距进行检查，以确保次桁架安装尺寸，必要时通过次桁架进行调整，但调整有限；2.4主桁架各节点位置用全站仪定位放线，确保了安装精度；2.5根据钢结构安装起拱标高、位置，对装饰穿孔铝板进行了合理留置的计算。通过对装饰穿孔铝板进行合理排版，确保安装后整个装饰构件的稳定性。-9- 2.6采用组合胎架解决钢桁架安装及起拱措施对整个大型曲面悬臂钢结构管桁架安装达到了很好的效果，缩短了工期并保证了钢结构安装质量及建筑审美效果，同时也减少了钢结构原材的浪费。由此可见，在曲面悬臂钢结构管桁架钢结构施工深化设计中组装胎架施工工法，是施工效率较高，成本较低，社会效益显著的一种施工工法。3适用范围：本工法适用于弧形飘带钢结构工程施工，特别适用于钢结构工程创优。4工艺原理本工法主要是通过深化设计利用可调式格构柱胎架解决钢桁架安装及起拱高度、钢结构穿孔铝板幕墙饰面安装排版设计解决曲面悬臂钢结构管桁架施工。5施工工艺流程5.1确定放线方案，制定放线图各段曲面悬臂钢结构的定位及标高引测十分关键，应编制放线定位计算书，依据曲线极坐标的方程式进行计算，5.2现场引测：在构件安装前，在面层弹出环向轴线和径向轴线，再利用全站仪根据三维空间坐标定出每节管桁架的控制点，作为安装构件的依据。根据计算出构件节点位置的数据，用测量仪器定点，最后再根据其构件进行校核调整。5.3构件吊装控制针对曲面钢桁架工程，每个构架的倾斜角度、弧度造成了构析空间的长度各不相同。所以给构件吊装带来了难度，我们要采取严格措施以保证所在位置的精确性和严密程度。5.3.1制定吊装方案组装胎架的稳定对安装构件特别重要，所以在构件吊装固定前，通过荷载试验来测量支撑架的位移变形，然后决定组合台架的承受力。每安装钢柱前，首先在钢柱上标设上、下中心线及相对标高，当钢柱安装后，应对柱顶作一次绝对标高实测，然后根据实测值来控制下一节钢柱的标高，以便提前通过临时固定板及处理端部来进行控制。-9- 对组合台模架的设计进行计算验证，及时调整，充分保证构件及其支撑体系的刚度、强度和安全储备。根据设计装饰架的尺寸1：1在地面上放出底模大样，试拼装并按顺序编号。5.3.2组织现场实施标高放线时，对可调式格构式胎架要抬高20mm～30mm，对碗扣式承重脚手架一般要抬高40mm～50mm根据工程模板格构式胎架和碗扣式承重脚手架，根据设计构件的尺寸按1：1比例在地面上放出大样，预制试拼装并按顺序编号。在构件拼装前严格控制组合胎架高度，确保卸载后构件的标高、位置达到设计要求。5.4钢结构桁架吊装施工以往钢结构桁架吊装胎架一般采用成品的不可调节胎架，由于施工现场每处的支撑点标高不同，不肯能与胎架的模数高度吻合，这样就需要现场临时切割，造成材料的极大浪费，本工法采用现场自制的可调胎架，杜绝了以上材料浪费的现象，同时方便了施工，提高了效率。-9- 可调式拼装胎架示意大型曲面钢结构桁架采用工厂分段出厂，现场组拼成吊装单元,在工厂制作过程中,将根据结构绕度值,预起拱,确保结构安装完成后的平面平整度。曲面钢桁架现场对接流程示意如下：5.4.1待拼装的桁架放线。5.4.2放置拼装胎架。-9- 5.4.3将飘带分段吊至拼装胎架上。5.4.4将飘带分段吊至拼装胎架上。-9- 5.4.5拼装分段间腹杆。5.4.6拼装过程中使用2台经纬仪、配合1台全站仪测量。6质量控制要点6.1对钢结构制作、加工的过程控制6.1.1对钢结构圆管柱、管桁架制作、加工环节进行控制。在施工前，由专业人员和厂家有关人员利用计算机三维立体放样技术，以确定每节桁架的尺寸，以保证在每节桁架在安装时保证吻合。在桁架安装前，我们严格要求厂家已经确定的尺寸精确地计量下料，保证桁架的出厂质量。各施工过程如钢板下料切割，各部件和零件组装，构件预拼组装都需有专业放样工在加工面上和工装上进行精确放样。放样后须经检验员检验，以确保零件、部件、构件加工的几何尺寸、形位公差、角度、安装接触面等的准确无误。对较小、较为简单的板、管材在无数控切割必要的情况下，采用人工划线、号料。划线、号料人员应做到熟练制作样板、样杆，熟悉样板、样杆上标注的符号和文字含意，搞清号料数量。6.1.2构件运输过程的控制-9- 依据施工现场施工实际进度计划，本着先安装先运输的原则。以及考虑运输过程中可能出现的特殊情况组织运输，并提供详细的构件运输计划与制作加工供货计划相对应。钢构件制造完毕后，出厂前必须对钢构件进行验收是否符合钢结构工程施工验收及规范规定，按照规范验收，核对焊接工艺，钢材质量出厂证明书，焊材、油漆、构件清单、出厂合格证、原材料复验送检等质保证明文件。大型曲面悬臂钢结构管桁架的构件尺寸、截面及重量一般都比较大，采用汽车直接运至施工现场。装车时应分区域按吊装的顺序依次装车，并尽量考虑构件的吊装方向，以免运抵工地重新翻转，对运输过程中不产生过大的残余变形采取保护措施。6.2圆柱、桁架施工测量定位控制钢管柱吊装钢管柱就位、测量校正根据桁架弧度角度各不相同，要求在每一变化处都要进行测量放线，严格控制标高及平面位置。现场测量人员利用AUTOCAD软件，结合三维立体模型，编写一套计算机确立坐标点的程序，安全准确，成功解决每节构件坐标点的定位难题，使数据采集更加准确、便捷，提高了工作效率，使施工过程中的测量定位问题迎刃而解。6.3钢桁架起拱解决措施：6.3.1在详图深化阶段，根据起拱高度计算桁架安装的标高、位置。6.3.2钢结构安装过程测量控制。（1）组装支架标高控制并做好记录，通常在标高放线时，对格构式胎架要按计算起供值搭设；-9- （2）在组装过程中要对胎架标高进行监控必要时要进行调整，其相关尺寸必须控制20mm之内；（3）组装过程中要对胎架标高、垂直度等进行平行监控；（4）安装下次桁架之前一定要对上次桁架垂直度、两主桁架之间的间距进行检查，以确保下次桁架安装尺寸，必要时通过上次桁架进行调整，但调整量受限；（5）安装前进行支座标高的检查、支座定位记录等；（6）主桁架各节点位置用全站仪定位放线，确保安装精度；（7）卸载完成后对柱、主桁架定期监控，稳定前周期为3d；（8）以上过程均要有相应的测量记录，施工技术人员要跟踪、及时调整。（9）钢结构仅为幕墙的骨架，在穿孔铝板安装前需整个穿孔铝板幕墙饰面排版控制；考虑安装后整个构件的稳定性，对穿孔铝板应进行合理留置的计算。6.5构件拼装质量要求构件类型项目允许偏差(mm)检验方法梁、桁架跨度最外两端安装孔或两端支承面最外侧距离+5.0-10.0用钢尺检查接头截面错位2.0用焊缝量规检查拱度设计未要求起拱L/20000用拉线和钢尺检查节点处杆件轴线错位4.0划线后用钢尺检查管构件预拼装单元总长±5.0用钢尺检查预拼装单元弯曲矢高/1500，且不应大于10.0用拉线和钢尺检查对口错边/10，且不应大于3.0用焊缝量规检查坡口间隙+2.0-1.07施工安全防范措施7.1施工前要制定安全技术措施，并对施工工人进行安全技术交底。-9- 7.2吊装前起重指挥要仔细检查吊具是否符合规格要求，是否有损伤，所有起重指挥及操作人员必须持证上岗。7.3悬空作业处应有牢固的立足处，并必须视具体情况，配置防护栏网、栏杆或其他安全设施7.4要尽量避免满负荷行驶，构件摆动越大，超负荷就越多，就可能发生翻车事故。短距离行驶，只能将构件离地30cm左右，且要慢行，并将构件转至起重机的前方。拉好溜绳，控制构件摆动。7.5吊装危险区域，必须有专人监护，非施工人员不得进入危险区，吊装危险区域应划为警示区域，用警示绳围护，起吊物下方不得站人。8效益分析采用深化设计大型曲面悬臂钢结构管桁架胎架支撑、装饰幕墙排版来控制施工质量，加快了施工速度，施工质量好，社会效益也十分显著。通过分析比较，采用本工法施工成本较低，施工质量好，同时安全、迅速、可靠，应大力推广应用。9应用实例昆山市文化艺术中心是集文化交流、会议、展览、休闲、娱乐等多项功能为一体的综合文化建筑。本工程包括1400座的大剧院和会议中心、影视中心、文化活动中心、展示中心、配套车库等组成，位于昆山市前进西路与体育场路路口，屋面钢飘带构架占地2650平方米，距离屋面高度4.9米，是以一系列管桁架结构，穿孔铝板幕墙饰面组成的曲面造型，桁架完成截面尺寸4米高、1米宽，桁架用钢量380吨，穿孔铝板幕墙6600平方米。采用格构柱胎架控制钢结构安装的施工工艺，通过在深化设计放样采用可调式格构柱胎架支撑、幕墙排版施工工法，较好地解决了钢结构安装、幕墙施工中存在的质量问题，而且一次成型质量达到优质标准，方便施工，加快施工进度，保证了工程施工的进度，为工程创优打下坚实的基础。本工程被评为苏州优质结构工程，并获得苏州市优质工程“姑苏杯”奖、2013年苏州市十大优秀公共建筑、江苏省新技术应用示范工程。本工程大型曲面悬臂钢结构管桁架按现行的钢结构设计规范进行工程的设计施工，在施工中对过程进行严格控制。本工程屋面大型曲面悬臂钢结构管桁架施工对建筑物的整体质量起到至关重要的作用。本项目整体大型曲面悬臂钢结构管桁架施工质量及设计外檐观感取得了良好的效果，为昆山文化艺术中心工程创优奠定了良好的基础。该大型曲面悬臂钢结构管桁架工程的顺利实施为今后类似大型不规则悬臂钢结构的施工具有良好的借鉴意义。-9-'