建设工程—空间管桁架模块单元铰接倾斜柱安装施工工法工艺.docx

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1、空间管桁架模块单元与钱接倾斜柱同步协同安装施工工法1前言随着国家基础设施的发展，大型城市及重点城市均已纷纷落建大型机场及扩建机场。其中建造机场航站楼的材料属钢结构为首选，由于其材料的强度高、自重轻，并有较强的可塑性与抗震性能，能完美的呈现出建筑形态的优美，对此机场航站楼的建筑外形设计样式也不可枚举。其中航站楼屋盖的结构形式多为倒三角管桁架、平面管桁架、钢网架与支撑钢柱、钢柱等相组合；对于采用管桁架与倾斜钢柱相结合的形式，目前的施工方法多为地面散件拼装，高空分段对接或整根桁架吊装后嵌补杆件的形式进行安装，此方法高空对接口多，技措用量大，精度控制难等特点。管桁架与倾斜钢柱常采用的方法是搭设格构柱支

2、撑+地面散件拼装+高空分段对接或地面分段对接+整槁桁架整体吊装+倾斜柱安装。这些安装方法及工艺在施工工期及施工措施方面均存在一些不可避免的问题。如高空作业多、施工工期长、安装效率低、施工措施费用高等。2工法特点2.0.1缩短施工工期：采用本工法，设计拼装胎架，采用地面散件拼装，分块吊装、就位，减少了高空施工频次，缩短了工期，提高了安装效率。2.0.2质量可靠：采用本工法，在地面进行拼装焊接，保证了屋面管桁架的焊接质量和拼装精度。同时高空对接焊接量少，工程质量得到了有效的保障。2.0.3降低施工成本：本工法利用BIM技术，建立三维模型，进行单元模块式划分加工制作，减少了施工现场杆件的查找。同时模

3、块式分块吊装，减少了大型机械使用时间和技术措施的投入量，提高了施工效率，降低了人工成本、机械成本和技措成本。2.0.4安全保证：采用本工法，将管桁架大部分拼装焊接在地面进行，减少了高空作业的频次与时间，提高了工人的安全。3适用范围3.0.1本工法属于钢结构安装技术领域，尤其适用于大型场馆、会展中心、民航工程等屋面管桁架结构的安装施工3.0.2基于BIM软件的结构单元分块技术适用于空间复杂钢结构的单元划分过程。3.0.3空间管桁架模块式与倾斜柱同步安装技术适用于复杂且规律的屋面管桁架与各类支撑柱体系结构。4工艺原理4.0.1根据屋面管桁架结构形式及特点，合理分块，通过深化设计，绘制详细的加工图，

4、在工厂进行构件的分块预制生产。4.0.2利用BlM技术进行屋面管桁架的模块式分块和拼装支撑胎架的设计,通过有限元分析技术对拼装支撑胎架进行强度、刚度和稳定性分析与模块式管桁架的模拟吊装分析，保证模块式管桁架在支撑架上拼装过程中稳定且变形小，进而保证模块式管桁架的安装精度。4.0.3利用全站仪对模块式管桁架进行分布式放点定位测量技术，保证模块式管桁架的拼装精度与测量效率。5施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程如图5.1-1所示。图5,1-1施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 施工准备模块式桁架与大倾角钢柱在施工前需要做好的工作如下：1首先根据航站楼屋面结构特点进行桁架模块

5、式划分，同时设计支撑架体系,计算技措材料，提出相应的材料清单用于备料。2准备受力分析的软件或联系相关单位。3施工焊接设备、措施材料进场，需要备案的进行有关部门的备案,对焊工、司索工进行现场考核。4水准仪、全站仪等附件进场，并按要求进行检定。5.2.2 屋盖桁架模块式划分为便于现场模块式施工，需提前对屋面桁架进行模块式划分，划分界限能起到承上启下的作用，保证屋面桁架模块式施工过程中的变形符合设计要求；同时按照模块式划分的桁架进行不同的命名，从而生成每个模块式划分的构件加工图以及清单，以方便现场施工。利用BIM技术及MIDAS、SAP与ANSYS等受力软件的模拟计算，结合确定的模块式划分方案，对划

6、分好的模块式桁架进行各项施工模拟计算，为保证桁架的施工方案在整个施工过程中的各项参数满足设计要求，桁架的模块式分块无特定要求，最终会按照桁架的结构形式及计算结果确定屋面桁架的模块式划分单元。际EW即#MiIffcW咽图5.2-1桁架模块式划分表5.2-1屋面桁架模块化划分表编号重量Dl117.6TD2A/B88.4TD3A/B128.5TD4A/B113.3TD5A/B147.6TD6A/B128.ITD7A/B143.6TD8A/B133.9T90. 7TD9AB5.2.3 模块式桁架的拼装1工艺流程支撑胎架的设计J支撑胎架的蔽I桁架的拼装图5.23-1工艺流程2支撑胎架的设计利用BIM技术

7、，根据桁架的结构特点，选择在不同位置设计不同的桁架进行支撑，保证整块桁架的拼装精度与稳定性均符合要求。表5.2.3-1模块式桁架支撑胎架的类型模块式桁架支撑胎架类型H型钢及槽钢或将制作、”0口管桁架下弦杆支撑倾斜管桁架上、下弦竖向平面管桁架上、TW明拼装胎架杆支撑拼装胎架下弦支撑拼装胎架3支撑胎架的定位利用BlM技术，通过建立局部空间坐标系，在桁架不同位置设计的支撑胎架与控制点位置处进行定位放点，此测量控制点直接影响桁架的拼装精度。如下图模块式分块桁架建立空间分布式定位点位。图5.23-2模块式桁架的定位及控制点4桁架的拼装为保证桁架的拼装精度，桁架需先从主桁架的上下弦杆进行定位拼装，再拼装主

8、桁架的斜腹杆，按照此工序将主桁架、次桁架、主构件、次构件的顺序依次进行拼装，将整个分块桁架主体精度定位准确后进行次构件的拼装焊接。图5.23-4分块桁架拼装顺序5.2.4模块式桁架与倾斜柱的同步施工5.2.4.1 模块式桁架的吊装模拟分析待支撑钢柱或支撑格构柱安装完成后，需要进行模块式桁架的吊装，首先采用TEKLA软件进行重心点的确定，根据模块式分块桁架的大小形状选用对应的吊索具与起吊点，吊点应不少于4个点进行吊装，同时需要MIDAS软件进行吊装模型分析确定吊装过程模块式桁架变形及钢丝绳符合设计与规范要求。编l,j图5.4-1模块式屋面桁架重心点的选取图5.4-2模块式屋面桁架钢丝绳绑扎点的设

9、计表5.4-1模块式屋面桁架模拟分析图示结论拿三3三二变形分析符合设计要求符合设计要求L应力分析起吊前先将单元桁架吊离地面约500mm进行相对调整，主要调整单元桁架各部位的相对标高，调整完成后需要将其吊至设计位置，后同步安装倾斜柱。图5.2.4-3模块式桁架与倾斜柱同步安装其余模块单元依次按照流程进行安装，如下图所示：按照第一根模块化分块桁架的施工流程依次完成剩余模块化桁架。图5.2.4-4依次安装指廊端头D2A/B模块化桁架图5.2.4-5依次安装指廊端头D3A/B模块化桁架图524-6按照以上顺序依次完成所有模块化桁架图524-7按照以上顺序依次完成中部联系桁架5.2.5三维激光扫描智能验

10、收三维激光扫描智能验收技术是利用三维激光扫描仪记录被测物体表面的点的三维坐标和纹理反射率等信息，快速复测出被测模块式分块桁架的面、体以及三维构件的各类数据，采用生成的点云处理后与深化模型对比分析。能直观的反映出模块式分块桁架在拼装过程中的外形参数，并能与理论模型进行对比，验证拼装的模块式分块桁架的拼装尺寸偏差。对后续正在拼装的模块式分块桁架起到参考依据，适当调节拼装时的测量放点，保证每块模块式桁架在高空对接时能准确的对接。图5.2.5-1三维激光扫描仪扫描成像模型图5.2.5-2三维激光扫描仪点云处理模型与深化模型对比6材料与设备6.1 材料主要材料使用见表6.1-1所示。表6.IT主要材料使

11、用表序号材料名称规格型号用途1H型钢112拼装胎架2槽钢C8拼装胎架3T型钢TW50*100*6*8拼装胎架6.2 设备各种施工机械已维修和调试，确保运转正常。各种测量工具校验合格，确保准确。本工法采用的主要设备见下表6.2-1所示。表6.2-1主要机械设备使用表序号仪器设备名称规格型号单位数量用途备注1履带吊SCC400台2模块式桁架吊装2汽车吊QY50台2模块式桁架拼装3汽车吊QY25台2拼装、倒料4全站仪苏州一光套2高程、平面测量5水准仪DiNiO3套1高程控制测量6反光贴/张1000变形监测7CO2气体保护NB-50050焊接8钢卷尺IOm把10构件的测量9水平尺0.05套4垂直度与水

12、平度的测量10千斤顶QL50台10模块式桁架拼装7质量控制7.1 工程质量控制标准7.1.1 执行的相关标准、规范钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2020；建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2013；钢结构工程施工规范GB50755-2012；钢结构焊接规范GB50661-2011o7.1.2 质量控制标准1模块式桁架拼装及吊装就位允许偏差详见下表7.1-1所示。表7.IT模块式桁架拼装及吊装就位允许偏差（mm）序号项目允许偏差检验方法图示1跨中垂直度h250,且不应大于15.Omm用吊线、拉线、经纬仪和钢尺测量口件2侧向港曲矢高fI30mZ/1000,且不大于10.0CI

13、B30n60mZ/1000,且不大于50.03分块拼装单元长度允许偏差20m10.0用钢尺和辅助量具实测20m2.02焊缝尺寸允许偏差详见下表7.1.2所示。表7.1-5焊缝尺寸允许偏差（mm）序号项目示意图外观尺寸允许偏差1对接焊缝余高CL【_B20时，C为03.0；B20时,C为04.0；2对接焊缝错边6时，C为03.0；4对接和角接组合焊缝余高Cphhk6时，C为01.5；hk6时，C为03.0；7.2 质量控制保证措施7.2.1 仪器精度保证措施在模块式桁架拼装前，测量仪器必须经过符合国家（量测）标准的仪器检测机构校正，同时出具仪器校正合格证书，方可使用；7.2.2 构件进场质量控制保证措施桁架管进场后需要对其进行验收，主要保证油漆无破损、桁架杆件截面尺寸型号符合图纸要求。7.23测量控制保证措施1局部坐标系设置由于屋盖桁架为分块的模块式单元体系，每个模块式单元均需要建立三维坐标系，以特定点（钢柱中心、桁架端头等）为原点建立三维坐标系，以XY为拼装地面分别计算相对应桁架测量点的高