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摘要：上饶奥林匹克中心体育馆弧形梁桁架的构件截面均为箱型截面。单榀桁架悬挑部分长、弯弧半径大，安装时空间定位难度大，安装精度难以控制。通过合理设计施工器械，采取分段安装、全站仪定位监测等施工方法，按时保量地完成弧形梁桁架的安装并很好控制了安装精度。
关键词：上饶奥林匹克中心体育馆弧形梁桁架 ；分段安装 ；全站仪定位监测 ； 安装精度；
Abstract：Shangrao Olympic Center Stadium arc beam truss member section are box section. Single truss cantilever portion of the long, curved arc radius is big, when in installation spatial positioning difficulty big, the installation precision is difficult to control. Through the reasonable design of construction equipment, by using the total station positioning monitoring installation, construction method, time and quantity to complete the arc beam truss installation and good control of the precision of the installation.
Key word：Shangrao Olympic Center Stadium curved girder；Section installation; total station positioning monitoring; installation precision;
中图分类号：X924.4文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1工程概况
上饶奥林匹克中心(体育馆)坐落于江西省上饶市信州区境内、行政中心区北端，由天佑大道、广信大道、康体大道和广信东路围合。上饶体奥林匹克中心体育馆为长方弧形结构，平面为106.338m×78m，网架厚度为3.4m，垂直投影面积为5475.6m。其中体育馆钢桁架弧形梁工程为悬挑弧形桁架结构，主要分布：体育馆中心屋面为网架结构，桁架是由沿网架跨度方向的单榀悬挑桁架以及与之垂直的支撑组成，在网架两侧对称布置，两边各11榀。整个桁架包围了体育馆的大部分砼结构，给整个体育馆披上了一层靓丽的外衣（见图1）。
鉴于运输方便、整体吊装困难、现场施工场地有限等因素，弧形梁在工厂加工时必须分段。单榀桁架拆分为三部分：上部桁架、下部桁架以及与上下桁架连接的弧形梁(制作成两段)；上部桁架支座与网架上下弦焊接球焊接，部分外挑；下部桁架从二层柱侧悬挑出来，中间弧形梁与上、下桁架接口焊接。单榀桁架投影长度约18.1m，总投影面积为2675.6m²（见图2）。
图1 图2
2弧形钢桁架加工制作的精确控制
弧形梁桁架结构所有构件都需要先制作、预拼装,运至现场再组裝 ,然后使用大型吊机进行高空对接安装。为满足安装精度要求，所有构件均由专业工厂制作,钢材的切割均采用等离子数控切割机；对箱型钢桁架杆件的连接,优化焊接顺序,减少焊接内应力,以降低焊接变形量,提高桁架的焊接质量；钢桁架的高空连接,则采取适当预留和实测下料的办法解决。在加工制作中,特别注意控制好关键环节,如重点控制好上部桁架支座跟网架焊接球焊接的钢板弧度；
以及与桁架上、下部支座(见图3)
连接的主桁架径向大轴销孔的精度。
加工制作中,全面贯彻ISO9000
标准,严格执行ISO9000质量保证体
系,并专门成立了弧形桁架焊接质量
攻关小组。由于管理严格环环紧扣、
全方位控制加工制作质量,同时严格
控制了重点环节,确保了主桁架径向
大轴销孔的加工制作精度,为高空精
确安装打好了基础 。
3 高精度测量控制网的建立
为实现弧形钢桁架安装的高精度控制,首先必须建立可靠的高精度测量控制网 。
(1) 因为弧形钢桁架上部支座焊接在网架球上，所以本工程的轴网在网架安装时同时建立。首先测放出网架跟桁架最外围四个角的中轴线，形成闭合矩形。然后在封闭矩形内，根据设计图纸从中间往两侧等分成10个轴跨，每跨7.8米。同时控制砼柱顶及桁架下部支座处砼柱侧面标高，误差在±2mm内。
(2) 结合工程造型的特点和高精度的施工要求,选用高精度测量仪器进行测量作业。采用索佳NET2全站仪( Ma =±2″, M s= 0. 8mm + 1ppmD),索佳SET2100全站仪( Ma =±2″, Ms = 0. 8mm + 1 ppmD) 和高精度激光垂准仪LV1 (上视5″,相对精度1/ 40 000 ;下视 1″,相对精度1Π70 000) ,高程控制采用WILD N3 水准仪配合二米铟钢合金标尺。
(3) 根据建立的柱顶及柱侧的十字轴线，安装预埋件。
4 支座处植筋预埋件的精确设置
本工程因下部钢筋混凝土结构已经完工，所以柱顶及柱侧的预埋须通过植筋预埋。
(1) 先加工植筋的化学锚栓，根据柱顶及柱侧的十字轴线定出预埋铁件位置范围，然后在该范围内按设计位置植入化学锚栓，在植筋过程中必须严格控制锚栓的垂直度和埋入深度。(2)预埋件基座处须凿除表面松散混凝土，并清理干净。(3)二次混凝土浇灌到设计标高终凝后、扫毛干净，根据延伸在砼柱侧的轴线重新弹出柱顶十字轴线，用与预埋件板面同规格的三合板(板上亦应弹出十字中心线)盖在涂有油漆的化学锚栓顶面上，移动三合板使板上十字线与基面上十字线对正(可用垂球或水平尺)。对准后用锤子敲打三夹板，使锚栓顶面上的油漆痕迹印到三夹板上，把每块三夹板都与支座编上对应号，作为样板送到工厂进行加工、钻孔。(4)考虑到面板在套进锚栓后调节标高与水平的需要，在面板四角设立4个14mm穿螺栓的调节孔(孔底焊M12螺帽)，安装时在4个调节孔套进4根12mmT形微调螺栓，进行面板标高与水平的微调。(5)用水平仪控制板面任一角标高后，拧动另外三角微调螺栓控制其水平度，再用ST条式水平仪校验。(6)标高、水平度达精度要求后，即将各锚栓和钢板点焊牢，然后开始对称塞焊，检查焊缝质量符合要求后，用气焊割去露出面板的多余锚栓，并用磨光机磨平。
5 中间弧形段现场拼装的精度控制
根据本工程的特点反复比较和论证，单榀桁架的安装方法采取：上、下桁架厂内制作，现场直接用130吨吊车吊装就位；其他部件在现场散装、施焊。钢结构运至现场，卸货后，堆放到指定的临时堆放位置。构件到场后，按随车货运清单核对所到构件的数量及编号。严格按图纸的有关要求和规范，对构件的质量进行验收检查，并做好记录。对于支座超过规范误差和运输中受到的严重损伤的构件，在安装前由制作单位进行返修，对于轻微的损伤，在现场进行休整。构件进场堆放整齐，防止变形和损坏，堆放时应注意放在稳定的枕木上，并根据构件的编号和安装顺序来分类。构件的标记应外露以便于识别和检验。
从堆放的半成品构件中，找出编号对应的中间弧段，现场拼装：
在二层楼面上铺设基板，放置做好的弧段胎膜，水准仪抄平。把两对应弧段吊至胎膜上，平整放置，用水准仪控制两段弧的高程(误差±2mm)，达到规定后用8M12的普通六角螺栓拧紧车间加工时预留的耳板。临时固定后，立刻进行焊接。因中间焊缝是一圈满焊缝且厚度大，故施焊时选择两侧对称焊，避免出现不对称的焊接变形，影响拼装精度。
6 安装过程中间弧形段及下部桁架测量精度控制
上部桁架单榀重量大，吊车吊装时回转半径40米、安装高度25米，综合这些因素考虑，上部桁架的吊装选用一台130吨吊车。根据定好的柱顶十字轴线，吊装上部桁架就位，焊接固定。安装下部桁架时，以安装好的上部桁架为基准来定位测量。先安装下部桁架柱侧面支座，定位准确后焊接固定。然后吊装下部桁架，其与柱侧支座用48mm的轴销连接，因二者连接为铰支连接，故需用手动葫芦的一端缠住下部桁架，另一端绕在三层柱上，作临时固定用，并可随时调整其角度；
待上部桁架已固定、下部桁架临时固定，此时来安装中间弧形段梁：
(1)在安装好的上、下部桁架上表面中线上各标记出一点，弧形段上表面中线也标记一点；
(2)以上部桁架为准，用全站仪复测，保证上、下部桁架标记点在一条直线上；
(3)用一台90吨吊车吊住弧形梁，摆动至上、下部桁架接口处，用预先绑在弧形梁上的拉索左右拉动使其在空中微微摆动，全站仪全程跟踪测量，保证三点在一条直线时焊接定位。为避免不均匀焊接变形，亦选用两侧对称施焊。焊接时，吊车不能松勾，必须等上下两道焊缝全部等强焊接完后方可松勾，吊车进入下榀桁架的吊装、焊接定位。依法安装网架两侧所有的弧形单榀桁架。在安装三榀弧形桁架后，为保证弧形桁架在空中的整体稳定，故须同时安装桁架间的支撑体系。支撑体系安装精确与否也对整体桁架的精度产生很大影响，所以其高精度控制需要进行空间定位计算、距离计算、误差计算等，需要采用计算机进行管理和辅助计算,得出相应点的坐标、角度、距离，将设计图纸存入电脑中,通过 CAD 模拟放样准确快速得出需要的数据 。
(4)弧形段与上部桁架连接处焊接困难的处理(图4)
吊装弧形段前，在地面上预先做好四个8米长、1米宽带护栏的走道，底下铺九夹板模板作焊接平台，走道两边有挂钩可直接挂于两榀弧形梁间；焊接时用吊机直接吊起走道安放于两榀梁跨间。焊接工人可在走道上平稳的走动，安全施焊，大大提高了焊接效率和质量。
圖4
7 结束语
通过预先周密策划，精心组织，科学管理，严格执行ISO 9000 质量保证系，全方位控制加工制作质量，准确控制钢构件的加工制作精度；构件进场认真检查、精确拼装；建立精确可靠的高精度测量控制网；严格控制好柱顶高精度的植筋预埋；高空安装全站仪全程跟踪测量、微调定位；CAD模拟技术指导施工等一系列有效措施，使得本工程桁架结构高空安装精度控制在±2mm以内。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：上饶奥林匹克中心体育馆弧形梁桁架 ；分段安装 ；全站仪定位监测 ； 安装精度；
Abstract：Shangrao Olympic Center Stadium arc beam truss member section are box section. Single truss cantilever portion of the long, curved arc radius is big, when in installation spatial positioning difficulty big, the installation precision is difficult to control. Through the reasonable design of construction equipment, by using the total station positioning monitoring installation, construction method, time and quantity to complete the arc beam truss installation and good control of the precision of the installation.
Key word：Shangrao Olympic Center Stadium curved girder；Section installation; total station positioning monitoring; installation precision;
中图分类号：X924.4文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1工程概况
上饶奥林匹克中心(体育馆)坐落于江西省上饶市信州区境内、行政中心区北端，由天佑大道、广信大道、康体大道和广信东路围合。上饶体奥林匹克中心体育馆为长方弧形结构，平面为106.338m×78m，网架厚度为3.4m，垂直投影面积为5475.6m。其中体育馆钢桁架弧形梁工程为悬挑弧形桁架结构，主要分布：体育馆中心屋面为网架结构，桁架是由沿网架跨度方向的单榀悬挑桁架以及与之垂直的支撑组成，在网架两侧对称布置，两边各11榀。整个桁架包围了体育馆的大部分砼结构，给整个体育馆披上了一层靓丽的外衣（见图1）。
鉴于运输方便、整体吊装困难、现场施工场地有限等因素，弧形梁在工厂加工时必须分段。单榀桁架拆分为三部分：上部桁架、下部桁架以及与上下桁架连接的弧形梁(制作成两段)；上部桁架支座与网架上下弦焊接球焊接，部分外挑；下部桁架从二层柱侧悬挑出来，中间弧形梁与上、下桁架接口焊接。单榀桁架投影长度约18.1m，总投影面积为2675.6m²（见图2）。
图1 图2
2弧形钢桁架加工制作的精确控制
弧形梁桁架结构所有构件都需要先制作、预拼装,运至现场再组裝 ,然后使用大型吊机进行高空对接安装。为满足安装精度要求，所有构件均由专业工厂制作,钢材的切割均采用等离子数控切割机；对箱型钢桁架杆件的连接,优化焊接顺序,减少焊接内应力,以降低焊接变形量,提高桁架的焊接质量；钢桁架的高空连接,则采取适当预留和实测下料的办法解决。在加工制作中,特别注意控制好关键环节,如重点控制好上部桁架支座跟网架焊接球焊接的钢板弧度；
以及与桁架上、下部支座(见图3)
连接的主桁架径向大轴销孔的精度。
加工制作中,全面贯彻ISO9000
标准,严格执行ISO9000质量保证体
系,并专门成立了弧形桁架焊接质量
攻关小组。由于管理严格环环紧扣、
全方位控制加工制作质量,同时严格
控制了重点环节,确保了主桁架径向
大轴销孔的加工制作精度,为高空精
确安装打好了基础 。
3 高精度测量控制网的建立
为实现弧形钢桁架安装的高精度控制,首先必须建立可靠的高精度测量控制网 。
(1) 因为弧形钢桁架上部支座焊接在网架球上，所以本工程的轴网在网架安装时同时建立。首先测放出网架跟桁架最外围四个角的中轴线，形成闭合矩形。然后在封闭矩形内，根据设计图纸从中间往两侧等分成10个轴跨，每跨7.8米。同时控制砼柱顶及桁架下部支座处砼柱侧面标高，误差在±2mm内。
(2) 结合工程造型的特点和高精度的施工要求,选用高精度测量仪器进行测量作业。采用索佳NET2全站仪( Ma =±2″, M s= 0. 8mm + 1ppmD),索佳SET2100全站仪( Ma =±2″, Ms = 0. 8mm + 1 ppmD) 和高精度激光垂准仪LV1 (上视5″,相对精度1/ 40 000 ;下视 1″,相对精度1Π70 000) ,高程控制采用WILD N3 水准仪配合二米铟钢合金标尺。
(3) 根据建立的柱顶及柱侧的十字轴线，安装预埋件。
4 支座处植筋预埋件的精确设置
本工程因下部钢筋混凝土结构已经完工，所以柱顶及柱侧的预埋须通过植筋预埋。
(1) 先加工植筋的化学锚栓，根据柱顶及柱侧的十字轴线定出预埋铁件位置范围，然后在该范围内按设计位置植入化学锚栓，在植筋过程中必须严格控制锚栓的垂直度和埋入深度。(2)预埋件基座处须凿除表面松散混凝土，并清理干净。(3)二次混凝土浇灌到设计标高终凝后、扫毛干净，根据延伸在砼柱侧的轴线重新弹出柱顶十字轴线，用与预埋件板面同规格的三合板(板上亦应弹出十字中心线)盖在涂有油漆的化学锚栓顶面上，移动三合板使板上十字线与基面上十字线对正(可用垂球或水平尺)。对准后用锤子敲打三夹板，使锚栓顶面上的油漆痕迹印到三夹板上，把每块三夹板都与支座编上对应号，作为样板送到工厂进行加工、钻孔。(4)考虑到面板在套进锚栓后调节标高与水平的需要，在面板四角设立4个14mm穿螺栓的调节孔(孔底焊M12螺帽)，安装时在4个调节孔套进4根12mmT形微调螺栓，进行面板标高与水平的微调。(5)用水平仪控制板面任一角标高后，拧动另外三角微调螺栓控制其水平度，再用ST条式水平仪校验。(6)标高、水平度达精度要求后，即将各锚栓和钢板点焊牢，然后开始对称塞焊，检查焊缝质量符合要求后，用气焊割去露出面板的多余锚栓，并用磨光机磨平。
5 中间弧形段现场拼装的精度控制
根据本工程的特点反复比较和论证，单榀桁架的安装方法采取：上、下桁架厂内制作，现场直接用130吨吊车吊装就位；其他部件在现场散装、施焊。钢结构运至现场，卸货后，堆放到指定的临时堆放位置。构件到场后，按随车货运清单核对所到构件的数量及编号。严格按图纸的有关要求和规范，对构件的质量进行验收检查，并做好记录。对于支座超过规范误差和运输中受到的严重损伤的构件，在安装前由制作单位进行返修，对于轻微的损伤，在现场进行休整。构件进场堆放整齐，防止变形和损坏，堆放时应注意放在稳定的枕木上，并根据构件的编号和安装顺序来分类。构件的标记应外露以便于识别和检验。
从堆放的半成品构件中，找出编号对应的中间弧段，现场拼装：
在二层楼面上铺设基板，放置做好的弧段胎膜，水准仪抄平。把两对应弧段吊至胎膜上，平整放置，用水准仪控制两段弧的高程(误差±2mm)，达到规定后用8M12的普通六角螺栓拧紧车间加工时预留的耳板。临时固定后，立刻进行焊接。因中间焊缝是一圈满焊缝且厚度大，故施焊时选择两侧对称焊，避免出现不对称的焊接变形，影响拼装精度。
6 安装过程中间弧形段及下部桁架测量精度控制
上部桁架单榀重量大，吊车吊装时回转半径40米、安装高度25米，综合这些因素考虑，上部桁架的吊装选用一台130吨吊车。根据定好的柱顶十字轴线，吊装上部桁架就位，焊接固定。安装下部桁架时，以安装好的上部桁架为基准来定位测量。先安装下部桁架柱侧面支座，定位准确后焊接固定。然后吊装下部桁架，其与柱侧支座用48mm的轴销连接，因二者连接为铰支连接，故需用手动葫芦的一端缠住下部桁架，另一端绕在三层柱上，作临时固定用，并可随时调整其角度；
待上部桁架已固定、下部桁架临时固定，此时来安装中间弧形段梁：
(1)在安装好的上、下部桁架上表面中线上各标记出一点，弧形段上表面中线也标记一点；
(2)以上部桁架为准，用全站仪复测，保证上、下部桁架标记点在一条直线上；
(3)用一台90吨吊车吊住弧形梁，摆动至上、下部桁架接口处，用预先绑在弧形梁上的拉索左右拉动使其在空中微微摆动，全站仪全程跟踪测量，保证三点在一条直线时焊接定位。为避免不均匀焊接变形，亦选用两侧对称施焊。焊接时，吊车不能松勾，必须等上下两道焊缝全部等强焊接完后方可松勾，吊车进入下榀桁架的吊装、焊接定位。依法安装网架两侧所有的弧形单榀桁架。在安装三榀弧形桁架后，为保证弧形桁架在空中的整体稳定，故须同时安装桁架间的支撑体系。支撑体系安装精确与否也对整体桁架的精度产生很大影响，所以其高精度控制需要进行空间定位计算、距离计算、误差计算等，需要采用计算机进行管理和辅助计算,得出相应点的坐标、角度、距离，将设计图纸存入电脑中,通过 CAD 模拟放样准确快速得出需要的数据 。
(4)弧形段与上部桁架连接处焊接困难的处理(图4)
吊装弧形段前，在地面上预先做好四个8米长、1米宽带护栏的走道，底下铺九夹板模板作焊接平台，走道两边有挂钩可直接挂于两榀弧形梁间；焊接时用吊机直接吊起走道安放于两榀梁跨间。焊接工人可在走道上平稳的走动，安全施焊，大大提高了焊接效率和质量。
圖4
7 结束语
通过预先周密策划，精心组织，科学管理，严格执行ISO 9000 质量保证系，全方位控制加工制作质量，准确控制钢构件的加工制作精度；构件进场认真检查、精确拼装；建立精确可靠的高精度测量控制网；严格控制好柱顶高精度的植筋预埋；高空安装全站仪全程跟踪测量、微调定位；CAD模拟技术指导施工等一系列有效措施，使得本工程桁架结构高空安装精度控制在±2mm以内。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。