摘  要：葫芦岛体育馆是大跨度倒三角弓形桁架结构，采用了地面整体拼装，整体吊装施工工艺。大跨度三角桁架很容易产生焊接变形及旁弯，在拼装过程中从地样点、拼装胎架尺寸精度、主弦杆拼装尺寸、腹杆拼装尺寸、两焊接球支座水平距离及高差值等进行主控。并利用钢结构专业软件精细化建模，查找复杂结构的重心，确定吊点方便现场吊装。

关键词：管桁架结构；整体拼装；整体吊装；构件重心

1 结构概况

葫芦岛体育馆地上3层，看台为钢筋混凝土结构，屋盖为钢结构，建筑物高度30.8m，有5000个观众席位。屋盖结构外侧为弯弓形倒三角管桁架，主桁架由内、外环支座支撑。体育馆中间的弦支穹顶由单层焊接球网架及环形预应力拉索组成，预应力拉索最终锚固在体育馆内侧环形桁架上（图1）。

本工程主体钢结构共设置34榀弓形桁架，桁架采用管桁架结构，跨度约30m，榀与榀之间设置联系剪刀撑。

图1 葫芦岛体育馆模型

弓形倒三角桁架共计34榀，弦杆、腹杆相贯焊接，钢管规格包括Ф273×8、Ф299×16、Ф159×6、Ф89×4、Ф140×4；单榀桁架拱最大曲线长度为50.4m，桁架拱的下部成弓形曲线。见图2、图3。

图2 弓形桁架整体立面

图3 弓形桁架截面

2 施工工艺

2.1 施工方案概述

根据现场的吊装方案和运输条件的限制，每榀桁架拱分段制作，每段15m左右，每段的弦杆和腹杆在工厂散件制作，工厂进行整榀桁架拱的预拼装；桁架拱腹杆钢管的相贯线采用数控五维相贯线切割机进行加工，弦杆弧形部分采用中频煨弯成型工艺进行加工。现场整体拼装，整体吊装。单榀桁架重量在10～19t间，最大作业半径28m，选用SCC2000型200t履带吊61.5m主臂工况进行整榀吊装。见图4、图5。

图4 吊装工况分析

图5 支撑胎架布置

2.2 拼装胎架的设置

按照桁架的三维线模做投影线，并在三维模型中取出三维坐标，用全站仪投打地样点，在地面上划出各杆件的投影控制线，作为拼装的基准线和检查线，搭设拼装胎架；整榀桁架拱预拼装完成，检查整个桁架的外形尺寸、各段的相对位置，无误后进行接头的现场连接处理和焊接成型。

2.3 过程质量控制

在施工过程中，项目部主要抓过程控制，包括加强技术交底、细化方案、地样点精度、胎架牛腿三维坐标、胎架抄平、支撑点沉降、腹杆拼装顺、隐蔽焊缝、焊接顺序、焊接质量、桁架旁弯、脱胎变形等关键控制项目的过程控制（图6、图7）。

在拼装胎架布置完成后要进行通长的整体测量操平，同时在下一榀桁架拼装前要进行复测，测量偏差允许值应符合表1的要求。

表1 桁架拼装允许偏差

图6 焊接前后拼装检查

图7 整体尺寸检查

3  Tekla Xsteel软件的应用

图8 Tekla Xsteel模型

Tekla Xsteel 是为结构工程师、细部设计员、制造人员和施工人员提供的实用工具。鉴于Xsteel在钢结构钢结构中越来越广泛的应用，对于复杂结构形式重心的确认可以非常方便的采用这一工具，提高了钢结构的生产和安装的工作效率和方便管理(图8-图10)。

图9 桁架重心三维坐标及重量

图10 Tekla中桁架重心模型显示

4  吊装工况验算

为了保证吊装时的安全性，用Sap2000软件对弓形桁架结构强度节点进行了验算（图11-12，表2）。

图11吊装形式示意

图12吊装时桁架整体应力图

表2 节点反力

结果表明：吊装点满足强度、刚度要求；吊装过程安全合理。

5  总 结

葫芦岛体育馆弓形桁架为本工程关键构件之一，施工质量的好坏直接关系到次桁架、内环桁架、水平撑及屋面檩条等结构的安装精度，管桁架三根弦杆的拱度控制和主弦杆定位后腹杆的装配顺序的控制、两焊接球支座底板拼装精度控制等非常关键。生产过程中，应严格按质量管理和质量保证体系操作并有效运行，严格执行标准及钢结构制作规范要求进行工序控制，以确保钢结构结构制构件作质量达到设计要求。

参考文献

[1] CECS 280：2010  钢管结构技术规程[S].

[2] GB 50205：2001  钢结构工程施工质量验收规范[S].

[3] JGJ 81：2002  建筑钢结构焊接技术规程[S].

[4]文章来源：中国建筑金属结构协会建筑结构网