一、工程概況
晉中市體育館是晉中市體育公園內(nèi)標志性建筑之一，主體建筑平面為長軸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)用為全國首例。
二、施工難點及施工方法的選擇
在施工過程中，為了能夠?qū)摳駯磐庋b飾面更好的呈現(xiàn)出來。由于在現(xiàn)場施工過程中的突發(fā)情況較多，因此，要達到設(shè)計要求的弧度進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、技術(shù)交底及格柵現(xiàn)場加工、組裝、吊裝等方面進行BIM策劃及吊裝單元計算等前期準備工作。
為保證弧形鋼格柵的成型效果，在施工中過程必須保證以下幾點的落實:①經(jīng)常性的校準鋼龍骨工廠煨弧與現(xiàn)場弧度校核達到設(shè)計要求；②保證施工過程中的平面弧度形成位放線與安裝過程中空間定位的精確度；③對桿件下料、節(jié)點加工尺寸偏差進行控制；④保證桿件與地面角度、飄帶部分的精準定位；⑤小單元胎膜架上拼制、滑動支座現(xiàn)場焊接，保證格柵曲率弧度。
在面對大噸位鋼構(gòu)件吊裝、焊接順序質(zhì)量控制等施工難點時，應(yīng)在施工準備階段使用Tekla軟件、CAD軟件及BIM技術(shù)，提前進行圖紙深化設(shè)計，預(yù)先確定格柵底座及頂端定位點坐標，桿件及節(jié)點加工尺寸。
在施工過程中，可在現(xiàn)場制作胎膜架進行小單元拼制保證桿件角度正確。在焊接時，應(yīng)先將每根桿件柱腳與基座處半空心球節(jié)點、水平管之間進行點焊，待所有格柵桿件全部吊裝完成后再開始補焊。應(yīng)注意在大跨度大噸位的部位吊裝采取多機抬吊，以保證構(gòu)件的準確對位以及現(xiàn)場安全。
三、施工要點
3.1深化設(shè)計確定節(jié)點坐標
采用Tekla軟件、CAD軟件及BIM技術(shù)，提前進行圖紙深化設(shè)計。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點測設(shè)到格柵基礎(chǔ)上，而后再使用全站儀進行復(fù)測，以確保柱腳定位的準確性。
2)柱頂定位桿件為高度15.6m，用GPS定位儀將上部柱腳坐標垂直引下，以三根為一個單元制作小單元，在每個門口處、懸空飄帶處為單獨單元，吊裝時應(yīng)在柱頂掛線，線墜應(yīng)與下引點對準。為保證柱頂定位桿件傾斜角度正確，應(yīng)在胎膜架上取準并復(fù)測角度，并使用預(yù)拼、試吊等方法對胎膜進行校準與改進。
3.3鋼格柵桿件尺寸放樣
1)依據(jù)設(shè)計圖紙上標注的尺寸及構(gòu)件加工制造工藝要求的標準尺寸用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)的車間進行制造。在加工復(fù)雜節(jié)點的構(gòu)件時，應(yīng)提前與加工人員溝通，避免加工出現(xiàn)謬誤。
2)現(xiàn)場胎膜一般選用5mm厚的鋼板。在施工前，應(yīng)鋼板上根據(jù)圖紙設(shè)計的角度標記出整體線型尺寸，并將I14焊接在控制點處制作胎架。
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吊至格柵基礎(chǔ)預(yù)埋件部位，上部用起重機吊裝，在水平鋼管部位使用倒鏈以控制主體部分。吊裝時，將單元管件的柱腳、柱頂坐標用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。在校準完畢后，將柱腳半球點焊接并復(fù)測，在確認構(gòu)件姿態(tài)符合要求后，再將管件與柱腳半球滿焊。
2)滑動支座處應(yīng)仔細焊接，應(yīng)依據(jù)支座加工圖制作滑動支座，在胎膜架上將飄帶部分的單元拼制管件與滑動支座進行焊接，應(yīng)使用2臺25t起重機對其進行整體抬起、吊裝、就位，并使用全站儀對構(gòu)件姿態(tài)進行復(fù)核。
3.5鋼管曲線煨弧方法
針對不同曲率大直徑的鋼管曲線煨弧應(yīng)采用專業(yè)冷彎機，該設(shè)備由主電機、減速器、滾輪、油泵電機、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)將鋼管放在冷彎機上，在其與減速器帶動的滾輪接觸后，壓緊手柄將其鎖緊，并啟動電機油泵組。2)對電動油泵進行控制與調(diào)整以輸出高壓油。3)以鋼管與三個支撐滾輪壓緊，且未發(fā)生變形時開始計算，油缸推進的長度進程為每次10~15mm。4)開啟主電機，由主電機帶動鋼管工作，進行反復(fù)加工，直至構(gòu)件達到設(shè)計要求。
3.6格柵水平管節(jié)點的焊接順序
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，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，從而影響整個結(jié)構(gòu)安全及安裝精度。因此，在加工過程中應(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)點加工制作精確。
2）將圖紙設(shè)計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焊，在胎膜架上必須保證每單元水平管位置準確。
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焊，然后隔一水平管滿焊一個，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)采取雙機抬吊技術(shù)保證吊裝位置準確安全，在焊接前應(yīng)使用全站儀對各構(gòu)件位置進行復(fù)核。
3.8涂裝工藝
按涂裝工藝的要求，應(yīng)對構(gòu)件進行邊緣加工，并進行去除毛刺、焊渣、焊接飛濺物及污垢等工藝流程。噴涂應(yīng)按順序進行并嚴格控制每道工序，應(yīng)先噴底漆，在使得底層完全干燥后，才可進行中間部分的噴涂工序。
四、結(jié)語
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應(yīng)，并形成網(wǎng)絡(luò)化關(guān)系。這一設(shè)計，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、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)場作業(yè)量，提高了材料使用率及施工效率。無論從設(shè)計到施工都將體育館外飾面的新時代富有生機與活力建筑形式體現(xiàn)了出來。
鋼格柵裝飾構(gòu)件具有施工速度快，工期短、抗風壓和耐久性好的特點。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，有效降低維修和維護的耗時與費用。其外觀立體效果美觀大方，具有良好的市場推廣與應(yīng)用前景。
