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［摘要］通過對某工程空間網格結構鋼雨篷的幾種施工方案進行比選，綜合考慮結構特點、空間形態、施工難度、經濟合理性、安全性、工期要求等因素，詳細地對本工程施工方案進行對比、分析及優化，保證了工程施工的質量與安全，為后續相似類型的結構提供了有利的參考。

［關鍵詞］空間網格雨篷；片狀桁架；整體吊裝

隨著城市的發展，生活在城市的市民對城市美的要求越來越高。鋼雨篷在商場中廣泛涉及和應用，結合項目鋼雨篷設計造型，對空間網格鋼雨篷的安裝方法進行比選，選擇片狀桁架吊裝法，并對鋼雨篷現場吊裝、拼裝措施進行優化，確保施工質量和施工安全，提高了施工效率。

1工程概況

1.1建筑概況

某商業G1號購物中心項目位于海南省；本項目共計1棟大商業及人防地下室，總建筑面積為114000m2，是集超市、餐飲、購物、影城、兒童游樂功能為一體的綜合體。

1.2結構概況

空間網格結構鋼雨篷，由4根混凝土柱及2根鋼管混凝土柱（規格1200×25，材質Q355B）支承，鋼雨篷屋蓋桁架共5根主梁（規格D700×300×25×25，材質Q355B），每根主梁跨度約32m，其余都為次梁（規格D350×150×12×12，材質Q355B），投影面積約1308m²，鋼結構用量約450t。鋼雨篷屋蓋桁架為三維立體造型，由多個四邊形、三角形平面根據不同的角度（45°~135°）組合焊接而成，空間形態復雜，且為保證平面鋼化玻璃的安裝，要求平面度在±5mm以內，結構形態如圖1所示。

2施工重點、難點

2.1空間網格結構鋼雨篷的節點復雜、高空焊接量大

空間網格鋼雨篷具有屋蓋桁架豎向空間高、構件相接節點復雜、高空焊接量大等特點。屋蓋桁架距地面24m，由1100多根矩形管相互焊接而成，構件相接節點復雜（相接構件多達6個），相同節點、不同構件需相互咬合，焊接角度涵蓋“立、平、仰”方式，且為高空焊接，危險性大；施工方法也直接圖1立面效果影響了施工進度、作業安全性及施工成本。

2.2空間網格結構鋼雨篷的安裝精度、平面度要求高

空間網格結構鋼雨篷的安裝精度、平面度主要從吊裝方法和焊接變形2個方面控制，鋼雨篷屋蓋桁架頂面需裝飾成品鋼化玻璃，若屋蓋桁架的角度、平整度不能達到圖紙的精度要求（±5mm以內），將影響玻璃的成形效果及穩固性，且嚴重影響鋼雨篷的整體造型。

3吊裝方案的選擇

結合空間網格結構鋼雨篷的結構形式，鋼雨篷荷載通過5根主梁傳遞荷載至周邊的4根混凝土柱及2根鋼管混凝土柱，整個結構的傳力路徑清晰；由于鋼雨篷區域無交叉作業，屋蓋桁架的施工方案可考慮高空原位拼裝法、整體吊裝法及片狀桁架吊裝法。

3.1高空原位拼裝法

屋蓋桁架投影范圍內地下室頂板搭設24m高滿堂腳手架，頂部滿鋪腳手板作為操作面，汽車式起重機吊裝單根構件，施工人員在頂面進行屋蓋桁架安裝及焊接作業。（1）優點：操作簡單，安全性高。（2）缺點：整個鋼結構工期延長，腳手架搭設及租賃費用高，項目成本大幅增加；且占用汽車式起重機時間長，機械費用投入多。

3.2整體吊裝法

屋蓋桁架劃分為6榀大桁架，制作專用拼裝胎架進行地面拼裝，用150t大噸位起重機整體吊裝至設計標高，人員高空焊接。（1）優點：工期快，人力成本低。（2）缺點：需制作專用拼裝胎架且根據屋蓋桁架形狀進行拼裝，拼裝周期長及胎架費用高，且對焊作業在高空，危險性大。

3.3片狀桁架吊裝法

屋蓋桁架根據空間幾何形狀劃分為26片片狀桁架，制作幾組簡易拼裝胎架，進行地面平面拼裝，50t起重機整體吊裝至設計標高，焊接固定。（1）優點：施工工期快，流水施工，安裝精度及平整度有保證。（2）缺點：有一部分需高空作業。從方案的技術特點、經濟性、工期進行分析，側重考慮施工工期和施工成本以及屋蓋桁架的安裝精度及平整度，最終選定了第3種方案。

4總體安裝方法

（1）空間網格屋蓋桁架使用三維制圖軟件繪制，用軟件計算出空間網格屋蓋桁架相鄰面之間的角度，保證現場安裝精度。同時，利用三維制圖軟件對復雜相交節點進行優化，減少交點處焊縫量，避免因前、后焊縫相互影響，導致焊縫區變形或力學性能弱化。（2）先安裝2根鋼柱及5根主梁，精確校正后，焊接固定牢固，保證鋼雨篷的結構剛度，避免片狀桁架安裝過程中出現受力結構變形。（3）鋼雨篷主要受力構件安裝完成后，使用帶刻度的折尺，實測三角形或四邊形的邊長及角度，記錄數據。在地面制作簡易胎架，繪畫出三角形或四邊形的邊長及角度實測值，進行精準拼裝。（4）地面拼裝完成的片狀桁架，使用50t汽車式起重機吊裝，并焊接固定。

5主要施工技術

5.1屋蓋片狀桁架精準實測、實量

空間網格屋蓋桁架為空間幾何體，形態復雜，因屋蓋桁架構件安裝過程中自重會引起下撓，以及相交節點焊接力集中產生的熱能量，極易造成結構變形，且變形方向不可預知，嚴重影響空間網格屋蓋桁架的造型。本工程先對鋼柱、鋼梁相連的橫梁、5根主梁進行吊裝，通過使用全站儀進行點位校正后，焊接固定，保證主體框架的剛度。主體框架固定牢靠后，采用六折測量尺進行空間網格屋蓋桁架的精準測量，記錄三角形或四邊形每條邊的邊長以及各邊之間的角度，如圖2所示。647898087319圖2片狀桁架實測值

5.2片狀桁架拼裝

空間網格屋蓋桁架為空間三維結構，若采用原位拼裝，需根據片狀桁架的三維坐標，進行專用胎架的制作，胎架制作難度大。為加快施工進度，降低片狀桁架的拼裝難度，項目把空間網格屋蓋桁架的空間三維結構變為二維平面結構。在二維平面結構，只需使用12號工字鋼調平1個10m×10m的水平面，利用之前折尺精準測量的平面邊長長度以及角度，在平臺面上繪制等同的平面尺寸，各構件根據平面尺寸進行片狀桁架拼裝。因拼裝構件數多，不可一拼一焊，必須一拼一臨時固定（使用10mm厚卡板進行臨時固定），最后整體調節，整體對位焊接。

5.3片狀桁架吊裝

片狀桁架吊裝過程在自重的影響下，吊點位置為集中受力點，若吊點位置承受力過大，將會造成桁架的局部變形，嚴重影響片狀桁架的成型效果。所以，安裝角度的實際放樣、吊點位置的選擇及穩定性計算、吊裝吊耳及鋼絲繩的選擇至關重要。5.3.1安裝角度的實際放樣使用三維制圖軟件進行繪制，同時對相鄰平面間的角度進行計算，得出相鄰平面間的相對角度關系，準確定位片狀桁架安裝位置，如圖3所示。圖3片狀桁架間角度值5.3.2吊點位置的選擇及穩定性計算（1）吊點位置的選擇。吊點位置的確定主要根據片狀桁架的結構形式和重心位置決定，鋼構件通常設置2個或3個吊裝點，并在起吊過程中保證結構在自重作用下保持平衡，考慮吊裝過程中的穩定性，一般吊繩與被吊構件角度為30°~60°，本片狀桁架吊裝夾角為45°左右，如圖4所示。（2）吊點位置穩定性計算。通過使用Tekla軟件計算出片狀桁架的重量、重心位置，以此確定吊裝點的位置。利用MidasGen建模模擬片狀桁架吊裝過程，通過吊裝過程模擬驗算可知，片狀桁架結構本身在3個吊點下起吊時均無桿件超應力及失穩，結構安全。5.3.3鋼絲繩的選擇鋼絲繩最小破斷拉力計算公式：本工程主要采用6mm×37mm型號鋼絲繩，最小破斷拉力系數為0.356，抗拉強度均取1570MPa。本項目片狀桁架吊裝最重為15t，采用三點式吊裝，吊裝角度為45°。鋼絲繩取2根，塔式起重機起重系數取1.1。F=15000kg×10N/kg=150kN，F1=（150kN/3）×1.1=55kN。[Fg]=55kN/cos45°=77.78kN。根據公式[Fg]=aFg/K（3）其中，[Fg]為鋼絲繩的允許拉力；a為換算系數，本工程使用適合于制作吊索、起重綁繩的鋼絲繩，故a取0.8；K為鋼絲繩安全系數，K取8；Fg為鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和。經計算，得出Fg=778kN。查表可得，選用36的鋼絲繩（6mm×37mm），吊裝15t以內的鋼梁。

6結束語

詳細介紹了某商業廣場空間網格結構鋼雨篷施工3個方案對比的具體情況，綜合對比后，選擇了片狀桁架吊裝法，并對鋼雨篷現場吊裝、拼裝措施進行優化，確保施工質量和施工安全，且提高了施工效率。項目經過對類似工程的反復研究和現場條件的全面分析，總結出了對于空間結構要求高的鋼雨篷安裝方法，希望本工程鋼結構施工技術的應用，能為相似的鋼雨篷安裝施工提供參考和借鑒。

參考文獻

[1]蘇鎧，王加林，楊國勇.南寧萬達茂大跨度弧形倒三角管桁架施工方案比選及優化[J].中國建筑金屬結構，2016（11）：62–67.

[2]李世偉.淺談分片鋼桁架高空原位對接安裝技術[J].建筑知識：學術刊，2013（9）：341–349.

作者：鄭明健 陶柏橙 楊鵬 康李軍 單位：中國建筑第二工程局有限公司華南公司