浅析钢结构管桁架的设计及施工技术

浅析钢结构管桁架的设计及施工技术
建筑的基本原则就是经济安全、美观实用，美观性与实用性在当今的建筑法则中，被重点突出出来，这就要求建筑的设计到施工技术都要与时俱进、不断创新。

本文通过对管桁架的设计及安装进行探讨。

标签管桁架；施工；安装；拼装；焊接
一、管桁架的初步认识
管桁架依据杆架布置的不同以及受力特征的不同，一般分为平面、空间两种管桁结构。

顾名思义，平面管桁结构就是上、下弦以及腹杆全部处于同一平面。

这种结构的外部刚度较差。

空间管桁结构的上、下弦同腹杆通常处在三角形截面上，这种结构的跨度大，稳定性高，外观通常也比较富有美感。

在外支撑不能布置的时候，采用稳定性高的三角形桁架来构建一个跨度大的空间。

这种结构方式减少了支撑够件的数量，所以比较经济。

二、案例——工程概况及施工安装浅析
2.1 工程概况
坐落于“人间天堂”——苏州的苏州科技学院，为新校区建设篮球馆。

该篮球馆工程采用大跨度钢结构管桁架进行施工，整个篮球馆呈正方形，建筑设计边长为79.2m，最高处为22.22m。

共有10榀纵向主桁架以及12榀横向次桁架。

这当中有7榀单榀主桁架，2榀单片次桁架，最重主桁架重21.6t。

2.2 工程技术特点
1）该篮球馆工程的屋顶桁架设计中，共有7榀长约61.6m的整体大跨度主桁架，桁架的跨度较大，单榀桁架的自身重量较大，标高较高，对于施工来说，如何在有限的施工场地对桁架进行组合安装，对设计及施工人员来说是一个不小的挑战；
2）该篮球馆工程的桁架与桁架间、桁架与支撑结构节点间都是选用的高精度的管材相贯节点，这就要求桁架的起吊与节点的焊接保证精密、牢靠。

在各个构件的加工与安装的过程中保质保量；
3）大的桁架在运输过程中需要被分解成小桁架片，安装前要将这些小桁架片进行从新组合，在重新组合的过程中，要注意桁架的原有形态，保持高水平度的总拼胎架。

针对大跨度管桁架的施工安装，主要从吊装的有关细节进行分析。

2.3 管桁架的吊装方法
国内目前对于大跨度钢结构管桁架的吊装主要有整体吊装、分段吊装、以及高空散拼等方法。

该篮球馆工程比较复杂，一方面桁架自身重量大、吊装的高度高，整个屋顶又是大跨度，另一方面现场地质地坪承载力有限，所以经过综合考量，最终选择的管桁架吊装方法是：在地面铺设胎架，在胎架上进行管桁架总拼，用双机台吊将管桁架整体吊装，最后进行次桁架等其余各个组件的拼装。

2.4 吊装前的准备工作
2.4.1 管桁架的拼装
该篮球馆工程所选用管桁架长度长，高度高，在运输时，将61.6m的单榀管桁架细化成几个小的部分，在篮球馆内进行总体拼接。

所以，现场胎架焊接平台的搭设是准备工作的第一步。

选择一处面积大、承载力高，面积约140m2的平整土地作为地坪，将已经搭接好的平台放在这块地坪上。

使用水平检测器确保平台的水平度，以此来保证管桁架拼装时的完整准确度。

这一准备工作的注意事项是在对过长的管桁架进行分段时，要对每一小段的管桁架的两端管口进行有效的加固，这样做的目的是预防管桁架由于被分段而在运输途中受到磨损或者变形，影响施工进度。

并且，在各个小段的管口处要增添导向板，为管桁架的再次拼装提供方便。

2.4.2 管桁架的焊接工作
由于主桁架在运输时被分成了6小段，所以在组装时要大量用到焊接工作，并且对接缝都采用一级焊缝，这对于焊接工作的精度具有严格的高标准的要求。

要在焊接前对焊接方式方法进行设计，并且对焊接工人的水平技艺严格把关。

同时，在对管桁架进行焊接的时候，要特别注意：首先，所进行的焊接工作必须要制定完善的报告，并且要有第三方评审意见。

对于焊接过程中的焊接质量，要实行严格的检查制度，对焊接的位置、顺序等质量问题要严格把关；其次，一切有关焊接的材料要实现零污损，焊接工地的环境不能太潮湿，温差不能太大，不应该在雨雪天气中进行焊接作业。

在焊接过程中，要预热焊接地点，并且随时加热保证一次成型；第三，焊接的顺序要严格按照先主管、后腹管，一管一焊不重复、不遗漏的要求，在每完成一项焊接后要及时对焊接完成情况进行细致的检查。

最后，由于管桁架是二次拼装，要在管桁架焊接完毕后，单独对拼装口进行细致的磨光，将管桁架的整体磨损率降到最低。

2.4.3 预埋件的复验工作
吊装前的准备工作最后一项就是预埋件复验。

所有预埋螺栓都要被仔细认真的复验并记录，保证该工程的轴线偏差在±5mm的范围内，标高的偏差应该控制在±3mm的范围内。

2.5 管桁架的吊装工作
管桁架的整体安装工作已经完成，下面开始进行管桁架的吊装工作。

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管留给吊装的空间不是很大，这就增加了吊装工作的难度。

根据实际情况，要动用2台130吨的吊车。

首先要将管桁架进行安全固定，再用经纬仪对管桁架进行初步调直，为了保证调直位置要对调直后的管桁架用缆风绳进行固定。

接着按同样的方法进行下一榀桁架的吊装。

两榀主桁架吊装完毕后，开始次桁架及其它安装构件的吊装。

两榀桁架组合完毕要及时检测組合后的垂直度。

对于抬吊过程中，两台吊车能否协同作战、密切配合对于吊装工作的完成具有决定性的作用。

首先，要在施工前对于吊车司机进行良好的沟通难过，确认各种现场施工的起吊信号，明确起吊路线，确保司机按照交底内容进行操作，遵守信号员的命令手势，服从信号员的统一指挥。

其次，在正式实施起吊工作前，要对起吊工具进行系统全面的检查，排除一切不稳定因素，保证不影响起吊工作的顺利进行。

第三，对于拉拽的钢丝绳要万无一失。

在整个吊装过程要保证钢丝绳的垂直绷紧。

在起吊前，要在桁架升高半米时制动悬空，随后观察钢丝绳和桁架是否出现问题，出现问题则及时落地，没问题则继续起吊。

第四，在吊车起吊过程中，要对起吊的速度、路线进行严格的控制，保证速度的均匀性，严格按照标线进行起到，偏离标线要随时调整。

具体做法就是要在行进过程中，每前进升高1m就要检查1次。

对于管桁架垂直度的把握，要采取多管其下的方式方法。

吊车每安全送达一榀管桁架后，就要立刻对该管桁架进行垂线测量，当预埋件与桁架轴线相互重合，那么才可以进行脚螺母的旋紧。

之后，每形成一个桁架体系，就要从控制点到柱脚梁上对高程进行转变，并再次检查该体系的轴线是否与预埋件轴线重合。

管桁架安装的准确度和安装质量，要从两个方面进行有效的确保，一方面是平面位置相对轴线的精确度，另一方面是立面的相对标高的精度。

所有精度的确认必须都要实行书面记录，这样可以为整个管桁架安装过程中产生的误差进行调整提供依据。

经过科学周密的设计与稳定的施工，最终历史90天。

三、结论
建筑的基本原则就是经济安全、美观实用，美观性与实用性在当今的建筑法则中，被重点突出出来，这就要求建筑的设计到施工技术都要与时俱进、不断创新。

施工技术的创新发展不仅仅停留在施工建筑的方式方法手段上，而且体现在整个建筑施工过程中，要融合钢构件的最新制造方法、计算机结构设计的动态把握手法等等新式的技术，使得建筑业更好地实现从传统观念向国际化、科技化、机械化领域转变。

由此可见，科技的创新、施工技术的发展对于一个建筑的生存发展起到关键的作用。

而钢结构管桁架这个新式的建筑手法，在大跨度结构建筑的应用上，被越来越多的企业所认可。

参考文献：
[1]杨皓东. 72m大跨管桁架结构的施工技术[J]. 安徽建筑，2012，（5）.
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