摘要：介紹了江西吉安文化藝術(shù)中心搖擺柱的制造技術(shù)，重點(diǎn)介紹了搖擺柱的安裝定位、焊接球網(wǎng)架與弧型箱梁的安裝技術(shù)。
關(guān)鍵詞：螺栓球網(wǎng)架、搖擺柱、箱型桁架

1、工程概況
      吉安文化藝術(shù)中心工程是吉安市的重點(diǎn)工程，是集會(huì)議、展示、觀演、休閑與一體的大型綜合文化藝術(shù)建筑。屋面空間網(wǎng)架水平投影近似矩形，南北長(zhǎng)172米，東西寬134米。設(shè)置163根搖擺鋼柱。網(wǎng)架四周采用懸挑結(jié)構(gòu)，懸挑長(zhǎng)度不等，四角最大懸挑長(zhǎng)度達(dá)10米。網(wǎng)架厚度為2.5～2.8米。網(wǎng)架在A區(qū)與BC區(qū)局部鏤空，用箱型桁架聯(lián)系。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件采用空心圓鋼管，連接接點(diǎn)采用焊接節(jié)點(diǎn)球。163根搖擺鋼柱與基礎(chǔ)和網(wǎng)架采用銷(xiāo)釘軸承組合連接。其中網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)重量約620噸，A區(qū)與BC區(qū)局部鏤空區(qū)域桁架重約280噸，搖擺鋼柱約600噸，屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)約13000平米。A、B、C區(qū)域外露部分全部采用鋁板吊頂裝飾，見(jiàn)圖1。
 

圖1 吉安文化藝術(shù)中心效果圖

      2、制作技術(shù)
      2．1、整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)形狀
      吉安文化藝術(shù)中心，從大型樂(lè)器豎琴和管風(fēng)琴的造型中找到靈感，以163根形似琴弦的搖擺柱，環(huán)繞文化藝術(shù)中心的主體建筑，支撐起形似吉它琴箱的巨大屋頂，使整個(gè)建筑象"靈動(dòng)的琴弦"一樣，呈現(xiàn)出迷人的藝術(shù)魅力，見(jiàn)圖2。
 

圖2 吉安文化藝術(shù)中心 主體建筑 搖擺柱與焊接球網(wǎng)架施工技術(shù)
 

2．2、加工制作工藝流程

2．2．1、加工準(zhǔn)備

 2．2．2 、鋼材預(yù)處理
      對(duì)所有桁架鋼結(jié)構(gòu)中所用的鋼管和鋼板，將在切割加工前進(jìn)行預(yù)處理。鋼管在涂裝車(chē)間內(nèi)進(jìn)行拋丸除銹，鋼板則由鋼板預(yù)處理流水線進(jìn)行預(yù)處理，使鋼材表面粗糙度達(dá)到Sa2.5級(jí)后噴涂保養(yǎng)底漆，以保證鋼材在加工制作期間不銹蝕及產(chǎn)品的最終涂裝質(zhì)量。
      2．2．3、放樣、下料
      制作前根據(jù)細(xì)部設(shè)計(jì)圖紙，在放樣平臺(tái)上對(duì)搖擺柱進(jìn)行1:1實(shí)物放樣，定制加工樣板、樣條，以保證搖擺住制作精度。搖擺柱的下、下耳板及弧形箱梁上的所有構(gòu)件全部采用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行切割下料，保證下料數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
      由于網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)均為焊接球節(jié)點(diǎn)，桿件剖口切割質(zhì)量將直接影響到構(gòu)件的精度和焊接質(zhì)量。對(duì)此類(lèi)接頭，采用鋼管加工流水線上配置鋼管相貫線切割機(jī)進(jìn)行切割下料,采用網(wǎng)架桿件專(zhuān)用剖口機(jī)進(jìn)行端頭剖口，誤差控制在1毫米以?xún)?nèi)。
      箱型桁架由兩根箱梁中間加圓鋼管支撐組成，圓鋼管下料采用日本丸秀工機(jī)株會(huì)社提供的HID-600EH相貫線等離子——火焰管材數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行相貫線切割下料，本設(shè)備下料切割、坡口、精度控制均由計(jì)算機(jī)控制一次完成，精度誤差不大于1mm。
      2．2．4、裝配
      所有搖擺柱鋼管結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)拼裝前，均需根據(jù)圖紙及規(guī)范要求制作組裝胎架，并經(jīng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格后，將已開(kāi)坡口的鋼管和成型的斜、腹桿，按編號(hào)組裝、點(diǎn)焊定位。由于腹桿上、下弦管的組裝定位比較復(fù)雜，控制好腹桿的四條控制母線和相應(yīng)球節(jié)點(diǎn)的四個(gè)控制點(diǎn)至關(guān)重要，定位時(shí)要保證相同的腹桿在球節(jié)點(diǎn)上定位的唯一性。定位時(shí)應(yīng)考慮焊接收縮量及變形量，并采取措施消除變形，在組裝時(shí)還將吊裝耳板同時(shí)組裝。經(jīng)檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行焊接。
      箱型桁架的拼裝是在裝配平臺(tái)上放實(shí)樣進(jìn)行拼裝，并應(yīng)預(yù)放焊接收縮量（放至規(guī)范公差上限值即可）。采用仿形裝配法進(jìn)行裝配，即先在平臺(tái)上放實(shí)樣，按此實(shí)樣裝配出第一榀桁架，并施焊進(jìn)行定位，之后把此榀桁架吊走，再進(jìn)行第二榀的裝配，保證桁架的外形裝配尺寸一致。依此方法逐個(gè)裝配其他桁架。
      2．2．5、焊接
      在加工制作前，進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)評(píng)定和工藝方法試驗(yàn)，嚴(yán)格按焊接規(guī)范JGJ81-91要求；在坡口形式、焊接程序、電流、焊層控制、焊接速度等方面進(jìn)行控制。通過(guò)焊接工藝實(shí)驗(yàn)，找出適合于本工程特點(diǎn)的焊接工藝與方法。
      2．2．6、涂裝
      鋼結(jié)構(gòu)制作驗(yàn)收完畢后將在涂裝車(chē)間進(jìn)行“二次噴丸除銹”，然后再進(jìn)行噴涂富鋅底漆，柱腳耳板及支座采用熱噴鋅處理。

3、安裝施工技術(shù)
      3．1、現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)主體安裝部署
      現(xiàn)場(chǎng)土建實(shí)際施工進(jìn)度安排是BC區(qū)域先完成，緊接著完成A區(qū)域，結(jié)合工期與經(jīng)濟(jì)合理性考慮，擬定主體鋼結(jié)構(gòu)施工分為三大塊進(jìn)行（見(jiàn)圖3）。
 

圖3  吉安文化藝術(shù)中心體分區(qū)圖 搖擺柱與焊接球網(wǎng)架施工技術(shù)
 

首先安裝BC區(qū)域的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，接著安裝A區(qū)域網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，最后安裝鏤空區(qū)域的桁架結(jié)構(gòu)。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要施工方法：考慮到充分利用腳手架等施工措施，降低施工成本，確保施工安全。本工程施工基本采用搭設(shè)滿堂腳手架、在高空散裝的方法進(jìn)行施工。
      鏤空區(qū)域桁架的安裝方法：在BC區(qū)域和A區(qū)域網(wǎng)架安裝完全后，在地面進(jìn)行桁架組對(duì)，然后利用汽車(chē)吊安裝到位。最后安裝該區(qū)域外側(cè)的網(wǎng)架。在安裝網(wǎng)架之前應(yīng)搭設(shè)滿堂腳手架。

3．2、 安裝前的準(zhǔn)備工作
      3．2．1、軸線、標(biāo)高復(fù)核
      結(jié)構(gòu)安裝前應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)軸線和標(biāo)高再次進(jìn)行檢查。 
      3．2．2、吊裝機(jī)具的選擇
      本工程采用25噸、50噸、80噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝，網(wǎng)架主要采用25噸汽車(chē)吊和現(xiàn)場(chǎng)塔吊進(jìn)行垂直和水平運(yùn)輸，鏤空部分桁架采用50噸、80噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝安裝就位。
      3．2．3、吊欄制作
      現(xiàn)場(chǎng)高空存在部分節(jié)點(diǎn)焊接，在高空焊接時(shí)，節(jié)點(diǎn)球焊接采用吊欄操作，鋼構(gòu)件安裝焊接時(shí)，操作平臺(tái)主要以吊欄為主。吊欄用直徑20mm的鋼管制作。

3．3、鋼構(gòu)件的吊裝
      本工程的大件吊裝主要分三大部分：一是屋蓋網(wǎng)架桿件和焊接球的吊裝，此部分吊裝數(shù)量最大，時(shí)間最長(zhǎng)，影響整個(gè)施工進(jìn)度；二是搖擺柱的吊裝，三是鏤空部分桁架的吊裝。
      3．3．1、屋蓋網(wǎng)架桿件和焊接球的吊裝
      此部分單件吊裝重量較輕，在現(xiàn)場(chǎng)塔吊覆蓋范圍內(nèi)基本能采用塔吊進(jìn)行垂直與水平搬運(yùn)。在塔吊不能覆蓋的范圍內(nèi)，采用25噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝到19米標(biāo)高處的腳手架平臺(tái)上，然后利用人工搬運(yùn)到安裝位置。
根據(jù)總包提供的基準(zhǔn)點(diǎn)引伸到網(wǎng)架的各支座或柱腳，再根據(jù)本工程支承點(diǎn)的復(fù)雜性和較高的要求，將采用全站儀進(jìn)行測(cè)量定位，以確保各支承點(diǎn)預(yù)埋板的高差、中心軸線坐標(biāo)滿足要求，對(duì)有超過(guò)的支承點(diǎn)要及時(shí)修正，對(duì)定位的誤差要求不大于2mm，對(duì)安裝前各支承點(diǎn)的相鄰支承點(diǎn)高差不大于15mm，中心偏移不大于5mm，對(duì)最高與最低點(diǎn)高差不大于30mm，最大中心偏移不大于25mm。
      對(duì)各預(yù)埋板采用水準(zhǔn)儀測(cè)量，確保預(yù)埋板平整，預(yù)埋板不平度（接觸縫）不大于5mm。
      對(duì)經(jīng)過(guò)測(cè)量的各支承點(diǎn)的中心軸線都用黑線劃出，高差都在埋件邊上用數(shù)據(jù)標(biāo)出，所有測(cè)量結(jié)果都在圖紙中記錄，以便安裝時(shí)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 
      網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)的定位，由于是空間三維坐標(biāo)定位，在球節(jié)點(diǎn)下設(shè)置一可微調(diào)（調(diào)節(jié)幅度為10cm）的自制可調(diào)螺旋千斤頂，此調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在工作平臺(tái)上，即可以作為網(wǎng)架安裝時(shí)的支撐點(diǎn)，承受施工荷載，又可以調(diào)節(jié)網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（見(jiàn)圖4）。
 

 
圖4   吉安文化藝術(shù)中心自制可調(diào)球節(jié)點(diǎn)定位螺旋千斤頂 搖擺柱與焊接球網(wǎng)架施工技術(shù)
 

3．3．2、桁架的吊裝：桁架最重位于東側(cè)靠近網(wǎng)架的一片，重約43噸，長(zhǎng)度約40米。采用2臺(tái)80噸汽車(chē)吊抬吊（見(jiàn)圖5）。

 
圖5 吉安文化藝術(shù)中心 現(xiàn)場(chǎng)吊裝圖 搖擺柱與焊接球網(wǎng)架施工技術(shù)
 

   最重桁架吊裝相關(guān)技術(shù)參數(shù)：
      吊車(chē)型號(hào)：80噸汽車(chē)吊兩臺(tái)；每臺(tái)站位回轉(zhuǎn)半徑5米、臂長(zhǎng)24米，其每臺(tái)額定起重量32噸，考慮不平衡系數(shù)，兩臺(tái)80噸汽車(chē)吊合計(jì)額定起重量為2臺(tái)×32噸/臺(tái)×0.75=48噸＞43噸（桁架實(shí)際重量）。
 

 
圖6   吉安文化藝術(shù)中心網(wǎng)架與桁架視頻圖
 

3．3．2、搖擺柱的吊裝
      搖擺柱總共有3種規(guī)格。各種規(guī)格如下：Z1規(guī)格為φ500×14，單根重約3600?，共147根、Z2規(guī)格為φ500×22，單根重約5500?，共10根、Z3規(guī)格為φ600×14，單根重約4300?，共6根。吊裝采用25噸汽車(chē)吊（見(jiàn)圖7）。
 

圖7   吉安文化藝術(shù)中心吊裝立面圖
 

25噸汽車(chē)吊在回轉(zhuǎn)半徑為10米，臂長(zhǎng)25.5米時(shí)額定起重量為6.1噸，單根搖擺柱最大重量為5.5噸。25噸汽車(chē)吊能滿足搖擺柱吊裝要求。
      搖擺柱臨時(shí)固定：對(duì)于直立搖擺柱采用腳手架進(jìn)行固定，在搖擺柱安裝到位后，利用腳手架鋼管和鋼絲繩固定在已經(jīng)搭設(shè)穩(wěn)固的腳手架上；對(duì)于斜向搖擺柱，采用鋼絲繩和鋼管支撐進(jìn)行固定，鋼絲繩一端與搖擺柱連接，另一端固定在腳手架或混凝土梁柱上。

4、結(jié)語(yǔ)
      吉安文化藝術(shù)中心工程制造工藝復(fù)雜、安裝施工難度大。中南鋼構(gòu)公司精心組織、精心施工、解決了制造與安裝施工中的一系列技術(shù)與工藝難題。質(zhì)量好，進(jìn)度快，安全施工。受到了吉安市政府的表?yè)P(yáng)和各方一致好評(píng)。為大型綜合文化藝術(shù)類(lèi)建筑建設(shè)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
 

圖8   吉安文化藝術(shù)中心俯視圖

參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：沈海英（1975-），浙江中南建設(shè)集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)有限公司綜合計(jì)劃處處長(zhǎng)，主要從事計(jì)劃調(diào)度管理工作。
      聯(lián)系地址：浙江省杭州市濱江區(qū)長(zhǎng)河街道（310052）。