一、工程概況
晉中市體育館是晉中市體育公園內(nèi)標(biāo)志性建筑之一，主體建筑平面為長(zhǎng)軸72m，短軸52m的橢圓形結(jié)構(gòu)，其建筑高度為11.5m，建筑面積約3400m2。主體外立面設(shè)有不規(guī)則曲線形鋼格柵裝飾。鋼格柵作為建筑外裝飾有著很好的裝飾效果，在讓建筑產(chǎn)生出獨(dú)特新穎的造型及美輪美奐的視覺效果，此次晉中市體育館外裝飾鋼格柵應(yīng)用為全國(guó)首例。
二、施工難點(diǎn)及施工方法的選擇
在施工過(guò)程中，為了能夠?qū)摳駯磐庋b飾面更好的呈現(xiàn)出來(lái)。由于在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的突發(fā)情況較多，因此，要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的弧度進(jìn)而形成弧形的整體效果，存在著較大的難度。施工單位需要從深化設(shè)計(jì)、技術(shù)交底及格柵現(xiàn)場(chǎng)加工、組裝、吊裝等方面進(jìn)行BIM策劃及吊裝單元計(jì)算等前期準(zhǔn)備工作。
為保證弧形鋼格柵的成型效果，在施工中過(guò)程必須保證以下幾點(diǎn)的落實(shí):①經(jīng)常性的校準(zhǔn)鋼龍骨工廠煨弧與現(xiàn)場(chǎng)弧度校核達(dá)到設(shè)計(jì)要求；②保證施工過(guò)程中的平面弧度形成位放線與安裝過(guò)程中空間定位的精確度；③對(duì)桿件下料、節(jié)點(diǎn)加工尺寸偏差進(jìn)行控制；④保證桿件與地面角度、飄帶部分的精準(zhǔn)定位；⑤小單元胎膜架上拼制、滑動(dòng)支座現(xiàn)場(chǎng)焊接，保證格柵曲率弧度。
在面對(duì)大噸位鋼構(gòu)件吊裝、焊接順序質(zhì)量控制等施工難點(diǎn)時(shí)，應(yīng)在施工準(zhǔn)備階段使用Tekla軟件、CAD軟件及BIM技術(shù)，提前進(jìn)行圖紙深化設(shè)計(jì)，預(yù)先確定格柵底座及頂端定位點(diǎn)坐標(biāo)，桿件及節(jié)點(diǎn)加工尺寸。
在施工過(guò)程中，可在現(xiàn)場(chǎng)制作胎膜架進(jìn)行小單元拼制保證桿件角度正確。在焊接時(shí)，應(yīng)先將每根桿件柱腳與基座處半空心球節(jié)點(diǎn)、水平管之間進(jìn)行點(diǎn)焊，待所有格柵桿件全部吊裝完成后再開始補(bǔ)焊。應(yīng)注意在大跨度大噸位的部位吊裝采取多機(jī)抬吊，以保證構(gòu)件的準(zhǔn)確對(duì)位以及現(xiàn)場(chǎng)安全。
三、施工要點(diǎn)
3.1深化設(shè)計(jì)確定節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)
采用Tekla軟件、CAD軟件及BIM技術(shù)，提前進(jìn)行圖紙深化設(shè)計(jì)。繪制出裝飾格柵布置圖(見圖2）、桿件拆分圖、柱腳定位加工圖和桿件加工圖等。
3.2格柵柱腳與柱頂?shù)亩ㄎ?/STRONG>
1)柱腳定位用GPS定位儀將每根管件的坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)設(shè)到格柵基礎(chǔ)上，而后再使用全站儀進(jìn)行復(fù)測(cè)，以確保柱腳定位的準(zhǔn)確性。
2)柱頂定位桿件為高度15.6m，用GPS定位儀將上部柱腳坐標(biāo)垂直引下，以三根為一個(gè)單元制作小單元，在每個(gè)門口處、懸空飄帶處為單獨(dú)單元，吊裝時(shí)應(yīng)在柱頂掛線，線墜應(yīng)與下引點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。為保證柱頂定位桿件傾斜角度正確，應(yīng)在胎膜架上取準(zhǔn)并復(fù)測(cè)角度，并使用預(yù)拼、試吊等方法對(duì)胎膜進(jìn)行校準(zhǔn)與改進(jìn)。
3.3鋼格柵桿件尺寸放樣
1)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)注的尺寸及構(gòu)件加工制造工藝要求的標(biāo)準(zhǔn)尺寸用CAD畫出三維模型，再用Tekla軟件將桿件拆分成加工圖，送往相應(yīng)的車間進(jìn)行制造。在加工復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的構(gòu)件時(shí)，應(yīng)提前與加工人員溝通，避免加工出現(xiàn)謬誤。
2)現(xiàn)場(chǎng)胎膜一般選用5mm厚的鋼板。在施工前，應(yīng)鋼板上根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的角度標(biāo)記出整體線型尺寸，并將I14焊接在控制點(diǎn)處制作胎架。
3.4格柵立柱與地面的安裝角度控制
1)將胎膜上制作好的小單元用起重機(jī)吊至格柵基礎(chǔ)預(yù)埋件部位，上部用起重機(jī)吊裝，在水平鋼管部位使用倒鏈以控制主體部分。吊裝時(shí)，將單元管件的柱腳、柱頂坐標(biāo)用GPS定位儀引至工作面。而后，用全站儀調(diào)整立柱姿態(tài)及其與地面的角度。在校準(zhǔn)完畢后，將柱腳半球點(diǎn)焊接并復(fù)測(cè)，在確認(rèn)構(gòu)件姿態(tài)符合要求后，再將管件與柱腳半球滿焊。
2)滑動(dòng)支座處應(yīng)仔細(xì)焊接，應(yīng)依據(jù)支座加工圖制作滑動(dòng)支座，在胎膜架上將飄帶部分的單元拼制管件與滑動(dòng)支座進(jìn)行焊接，應(yīng)使用2臺(tái)25t起重機(jī)對(duì)其進(jìn)行整體抬起、吊裝、就位，并使用全站儀對(duì)構(gòu)件姿態(tài)進(jìn)行復(fù)核。
3.5鋼管曲線煨弧方法
針對(duì)不同曲率大直徑的鋼管曲線煨弧應(yīng)采用專業(yè)冷彎?rùn)C(jī)，該設(shè)備由主電機(jī)、減速器、滾輪、油泵電機(jī)、齒輪油泵、溢流閥、電磁換向閥、工作油缸、頂輪及油箱等部件組成。其加工步驟如下。1)將鋼管放在冷彎?rùn)C(jī)上，在其與減速器帶動(dòng)的滾輪接觸后，壓緊手柄將其鎖緊，并啟動(dòng)電機(jī)油泵組。2)對(duì)電動(dòng)油泵進(jìn)行控制與調(diào)整以輸出高壓油。3)以鋼管與三個(gè)支撐滾輪壓緊，且未發(fā)生變形時(shí)開始計(jì)算，油缸推進(jìn)的長(zhǎng)度進(jìn)程為每次10~15mm。4)開啟主電機(jī)，由主電機(jī)帶動(dòng)鋼管工作，進(jìn)行反復(fù)加工，直至構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3.6格柵水平管節(jié)點(diǎn)的焊接順序
由于鋼結(jié)構(gòu)焊接量大，焊接質(zhì)量要求高，焊縫填充量大，其最大鋼管直徑為304mm，壁厚為35mm。因此，焊接工藝稍有差錯(cuò)，容易造成殘余應(yīng)力大、焊接收縮變形、焊縫層狀撕裂及冷裂紋，從而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)安全及安裝精度。因此，在加工過(guò)程中應(yīng)采取以下措施。
1)為保證水平管連接平順，利用專業(yè)軟件拆分構(gòu)件詳圖保證雙曲彎管、曲面、相貫線特殊節(jié)點(diǎn)加工制作精確。
2）將圖紙?jiān)O(shè)計(jì)水平管每單元的角度位置放樣到胎膜架，水平管與相貫短管點(diǎn)焊，在胎膜架上必須保證每單元水平管位置準(zhǔn)確。
3)拼制小單元每天應(yīng)吊裝5~7拼，水平管部位局部出現(xiàn)偏差應(yīng)使用倒鏈調(diào)整，每拼水平管之間全部先點(diǎn)焊，然后隔一水平管滿焊一個(gè)，待拼制小單元全部安裝完成后，再返回將水平管之間全部滿焊。
4)圓管構(gòu)件的環(huán)縫，先在坡口內(nèi)側(cè)采用氣保焊打底、埋弧焊填充蓋面，然后進(jìn)行外側(cè)清根并在外側(cè)埋弧焊蓋面完成焊接。
3.7吊裝
飄帶部分跨度36m，單拼重34.6t，應(yīng)采取雙機(jī)抬吊技術(shù)保證吊裝位置準(zhǔn)確安全，在焊接前應(yīng)使用全站儀對(duì)各構(gòu)件位置進(jìn)行復(fù)核。
3.8涂裝工藝
按涂裝工藝的要求，應(yīng)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行邊緣加工，并進(jìn)行去除毛刺、焊渣、焊接飛濺物及污垢等工藝流程。噴涂應(yīng)按順序進(jìn)行并嚴(yán)格控制每道工序，應(yīng)先噴底漆，在使得底層完全干燥后，才可進(jìn)行中間部分的噴涂工序。
四、結(jié)語(yǔ)
鋼格柵的布置、周邊建筑主體、外部其他構(gòu)配件及公園綠化體系形成相互對(duì)應(yīng)，并形成網(wǎng)絡(luò)化關(guān)系。這一設(shè)計(jì)，充分的應(yīng)用了節(jié)材、節(jié)地、節(jié)能的生產(chǎn)建造方式。其使用了耐久性強(qiáng)、易于回收再利用的材料，不僅便于保養(yǎng)維修更新，還利用了工廠化規(guī)模生產(chǎn)，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量，提高了材料使用率及施工效率。無(wú)論從設(shè)計(jì)到施工都將體育館外飾面的新時(shí)代富有生機(jī)與活力建筑形式體現(xiàn)了出來(lái)。
鋼格柵裝飾構(gòu)件具有施工速度快，工期短、抗風(fēng)壓和耐久性好的特點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接牢固，其可以在保證工程質(zhì)量的同時(shí)，有效降低維修和維護(hù)的耗時(shí)與費(fèi)用。其外觀立體效果美觀大方，具有良好的市場(chǎng)推廣與應(yīng)用前景。
