詹其章

(徐州飞虹网架建设科技有限公司广州分公司， 广东 广州 510510）

伴随社会经济与文化建设的加速发展， 大型公共建筑如博物馆、 展览馆等应用性能逐渐完整， 建筑造型方面也开始强调融合环境文化与地域文化， 建筑形体呈个性化和美观化趋势。 异形多面体钢屋盖属于特殊建筑结构。 通过多架空或者悬挑多棱边的多面体构成， 产生一个山峦叠嶂之感， 为建筑赐予立体美感。

1 异形多面体钢屋盖的施工难度

异形多面体钢屋盖的整体结构可见图1， 因建筑物的整体钢盖是由诸多异形多面体结构组成， 每个异形多面体各个棱边的长度、 地面垂直的夹角存在偏差， 各个棱角具有不同平面夹角。 而且每个阶段的汇集处都衔接了3 ～8 根不对称梯形、 矩形、 方形等截面钢管， 容易加大加工构件、 定位测量、 安装施工的难度。

图1 异形多面体钢屋盖的整体结构示意图

施工现场全部钢构件正在选用人工在现场的焊接方式， 结构和异形构件导致钢屋盖结构焊接应力与变形无法协调控制。 复杂结构的形体导致杆件和节点相同， 让管理施工现场构件堆场与施工精度无法明确控制。

钢屋盖结构在具体施工中， 下部分的混凝土构架已经基本完成了施工环节， 因展览馆属于多层构架，混凝土设计梁板承载能力对起重机自身重量无法承受， 如果在建筑物的外边使用常规汽车吊、 塔吊等自行起重机， 吊装能力无法吊装钢构件到位， 而重型起重机则面临着土基承载力不够、 工作范围不够、 应用费用较高等问题。

2 关键施工技术

2.1 异形构件定位测量

明确定位测量作为异形多面体钢屋盖结构明确安装施工的重点， 按照土建移交测量的基准点， 运用全站仪明确放出钢屋盖结构的主梁标准轴线， 将此当成定位预埋件与临时胎架的主要凭据， 将明确定位的异形节点置于临时的胎架上作为施工重难点。 因结构与异形构件特点导致诸多相交在诸多相交在同一节点各根钢管轴线无法实现完全汇交在一处， 而且异形节点方面衔接杆件贯口较多， 一个节点的定位测量不仅有该节点高程位置与平面， 且还包含全部和节点衔接的杆件方向， 所以测量定位钢结构施工的常规方法为以轴线构件为基线的对位测量方式， 异形多面体项目施工中不可以或者不适合使用以上方法。

异形构件发明的虚拟四面体顶点定位测量方法，基本使用方法与原理如下： 在一个异形节点的设计图上取出四个未处于相同平面的1、 2、 3、 4 组成的虚拟四面体， 按照设计图对以上四个三维坐标点进行计算， 然后在异形节点的实物上标注这四个节点， 不仅需要对便捷性测量读数方法进行考虑， 在选择虚拟四面体的过程中， 应该让六条边长度尽量相近， 而且增加其长度， 通常可将一个异形节点最上端的顶点视为其上部分的主控节点， 将以点未主控点的核心实施平面与立面三位旋转协调， 直到2、 3、 4 辅控点坐标的检测读数和计算精准值拟合。

按照几何学的原理可见， 位处于相同平面的四个点可明确为四面体， 待这四个点属于唯一坐标时， 这时唯一的四面体部位和方向。 由于通过点1、 2、 3、 4组成的虚拟四面体源自特殊异形节点， 该虚拟四面体和异形节点相对的位置属于恒定的， 因此选用此类方式对异形节点位置和方向进行定位测量属于唯一方法。 只需确保该节点明确定位测量。 所以选用异形构件虚拟化四面体的定位测量方法， 得以异形节点方位进行明确定位测量的理论完全成立， 且用于工程中实践表明具有较高的实用性与便捷性。

2.2 控制异形结构的焊接质量

因多数异形多面体的结构为非轴对称， 为了避免节点和杆件残余的焊接应力以及焊接变形非常不利于施工质量， 在完成节点的定位测量后， 需要及时将临时点焊固定于胎架之上， 在和该节点衔接中最少三个方向应该保证吊装杆件到位、 做好临时加固后， 才能焊接节点和杆件。 焊接主梁需使用以节点为核心、 节点和杆件同时焊接方式； 焊接次梁矩形钢管的方法为选用两侧异侧进行同时焊接， 清除焊接流程中的应力与变形情况， 从而为安装精准度提供保障。

3 异形多面体钢屋盖的施工工艺

3.1 施工前期的准备工作

1） 临时胎架， 按照土建移交基准点的测量， 明确放出建筑标准轴线当作临时胎架与预埋件定位凭据， 以此对预埋件与临时胎架进行明确装置； 临时胎架应该置于结构各节点与主梁临时的支撑体。 胎架的截面积是1 ×1m， 高度按照异形节点尺度和装置标高来明确， 主肢、 缀条、 腹杆实际型号需按照胎架可以承受的荷载进行明确计算， 为确保胎架更稳固， 需要从顶端拉揽风绳连接地面的加固物， 并且邻近胎架中间使用衍架进行衔接， 促进其稳固性增强。 胎架上装置混凝土楼板的过程中， 由于胎架和吊装构件二者重量总和大于楼板可承受的重力， 因此在点楼板下安装胎架后需设置格构柱， 将大多荷载传递于厚板的基础上。

2） 安装拔杆和垂直运输。 拔杆底端设在±0.000的平台露面上。 为了确保楼面不会受损， 可在楼板表层设置600mm截面高度的Ⅱ字型钢并进行钢板上铺，拔杆底端支部会在钢板的表层发生移位， 以此来符合改变吊装点的要求。 拔杆和楼面夹角超过60°， 与拔杆顶端揽风绳衔接在地面的固定物上锚固， 选用滑轮组与卷扬机组开展吊装操作。

3） 构件进入现场和运输水平。 构件的堆放位置需按照施工步骤和现场条件进行合理部署。 构件在进场时需使用气吊车， 型号为25t， 停机点以最近的安装间距为宜， 由于25t型气吊车很难一次性运送很多构件至吊装位置， 因此， 可以将临时水平的运输体系装置于楼板上。

3.2 安装钢屋盖结构

1） 安装主结构， 在临时胎架上逐一吊装异形节点， 选用异形构件虚拟四面体定位测量顶点方式， 对其进行分别定位测量。 考虑其项目中， 制作构件、 安装、 测量工作具有无法规避的偏差， 对虚拟四面虚拟顶点的定位测量中， 可以在节点上选择第1 和第2 点实施校正复核。 在明确安放测量节点后， 将其点焊于胎架固定的设备上实施临时加固。

2） 安装檩条， 在包括主次梁主体的全部钢结构完成以后再次进行支撑玻璃采光顶檩条的安装。 出于对制作构件和装置中无法规避偏差的考虑， 为确保玻璃采光顶能够准确施工， 选用异形钢屋盖玻璃折板的板面当成基准对定位檩条部位进行反向控制。 具体操作流程有以下几个： ①按照极坐标的放样方法通过全站仪放出多面体中各玻璃面的相交交点坐标， 在具体操作中， 选用正倒镜的观测方法促进测量偏差进一步减少； ②在钢结构主体层面对短钢筋进行焊接， 并标注各交点的位置， 通过钢丝线将全部交点进行拉接，组成多面玻璃采光顶； ③通过钢尺对每个面的实际交线长度进行测量， 并通过全站仪对各个交点具体坐标测量， 双方数据经过统一校验后， 将数据向设计方移交。 设计方的工程师按照数据在AutoCAD中实施建模， 明确玻璃采光顶的檩条分隔尺度和构件的加工图； ④按照设计放供应的檩条分割尺度标志在钢丝线上， 根据标记安装檩条。

4 结语

总之， 异形多面体钢屋盖结构作为一种建筑结构， 针对施工中存在的问题采取相应的成套施工技术， 专门研究出异形构件虚拟化四面体的顶点检测定位方式， 对施工测量定位的安装问题实施了有效处理。 本文首先分析了异形多面体钢屋盖的施工难度，然后分析其关键施工技术， 提出异形多面体钢屋盖的具体施工工艺， 意在保证异形多面体钢屋盖结构采取有效的成套技术。