《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》是華北建設集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是鄧德勝、劉建強、孫鵬龍、付彬、顧紅霞。適用於看台、劇場等各種對安全性、穩定性、經濟性等各方面要求較高的梯形結構中。
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》的工法特點是可以在加工廠加工與施工現場基礎製作同步進行，有效地縮短了工期；加工廠內採用流水線加工製作，生產效率高；專業人員進行安裝能夠保證製作質量；安裝採用扭矩扳手施擰高強度螺栓，能夠保證管架結構安裝過程中更加滿足設計要求。同時，管架結構的定型性、通用性可以保證由常規尺寸的連線結構形式在不同的場所使用。
2011年9月，《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009—2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法
- 完成單位：華北建設集團有限公司
- 主要完成人：鄧德勝、劉建強、孫鵬龍、付彬、顧紅霞
- 工法編號：GJEJGF110-2010
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
對於多維、鉸接、管支撐結構體系在中國建築行業屬於新型結構，國家規範中沒有明確規定，同時設計院沒有管架結構的節點圖。其結構形式是傳統的簡易腳手架結構不能滿足的華北建設集團有限公司在多年的施工經驗中，歷經詳圖設計、製作、安裝發現，多維、接、管支撐結構體系與其他結構相比較具有經濟性好、建設周期短、便於運輸、安裝等優點，逐步研究出一套獨特完善的施工技術和工藝，2000年3月，《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》研究成果也通過了河北省鑑定，被審定為中國國內領先技。
工法特點
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》的工法特點是：
可以在加工廠加工與施工現場基礎製作同步進行，有效地縮短了工期；加工廠內採用流水線加工製作，生產效率高；專業人員進行安裝能夠保證製作質量；安裝採用扭矩扳手施擰高強度螺栓，能夠保證管架結構安裝過程中更加滿足設計要求。同時，管架結構的定型性、通用性可以保證由常規尺寸的連線結構形式在不同的場所使用。
操作原理
適用範圍
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》可用於看台、劇場等各種對安全性、穩定性、經濟性等各方面要求較高的梯形結構中。
工藝原理
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》的工藝原理敘述如下：
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》由立柱、梁、支撐等組成，期間的連線為高強度螺栓連線，它的製作是在鋼管焊接連線板、蓋板、築腳板等各種連線件而成，由於焊接變形的影響，在成型中採用專門的防變形措施及校正工序管架結構的吊裝採用吊車與人工相結合的方法，根據施工現場的布置情況，超長、超重構件運用吊車吊裝，其他構件由人工安裝，並用高強度螺栓進行連線。施工節點是由中國著名鋼結構設計師孟祥武博士帶隊，經大量構思、計算、論證最終確定節點（見圖1至圖3），該加工試件由中冶集團建築研究總院建築工程檢測中心實驗室對其進行破壞性試驗（後附試驗報告、實物照片），最終證明以上節點設計滿足原設計意圖，同時能夠滿足奧運場館的需求。
圖1 中間層連線節點圖
圖2 管、H型鋼連線節點圖
圖3 一層節點圖
施工工藝
- 工藝流程
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》的工藝流程如下：
1、設計工藝流程（見圖4）畫管架構件詳圖的難點在於各個構件節點處的連線。首先根據圖紙節點、平面布置圖、剖面圖等繪製構件詳圖；繪製完畢後，再次按構件布置圖、剖面圖在電腦上將構件圖組裝，檢查構件的長度、節點形式的對錯，同時給出構件數量；然後進入下一道工序。
圖4 詳圖設計工藝流程
2、製作工藝流程（圖5）多維、鉸接、管支撐結構體系製作的難點為各個節點處連線板的標高位置、角度。為解決此難點，我們根據角度要求設計了製作胎具，控制連線板角度；調節胎具間的距離，控制連線板的標高位置。待標高、角度都確定無誤後，將連線板用電焊機點焊在管子上，經再次測量無誤後進行焊接。
圖5 管結構製作工藝流程
3、管結構安裝工藝流程，為了提高安裝精度和安裝時的安全性，可以將整個工程分為若干單元，採用單元安裝，各單元安裝、調整完畢後，再將各個單元連線，使其成為一個整體至結構安裝完畢，整體工藝流程（見圖6）。
圖6 構件安裝工藝流程
- 操作要點
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》的操作要點如下：
一、繪製詳圖
1、對設計圖紙進行計算，滿足建築要求後進行下一步工序。
2.依據原設計圖紙繪製結構立面圖、剖面圖。
3、將節點圖加入到立面圖、剖面圖中。
4、定義、拆解各個桿件，繪製安裝圖。
5、拆解各個連線件，繪製大樣圖，交底給施工人員。
6、連線件製作。
二、原材料檢驗
1、材料進場時必須附有質檢證明書、合格證，並按國家現行的有關標準的規定檢驗合格後，原材料方可使用。
2、下料：下料前必須進行放樣、號料，然後在數控切割機上編寫連線件程式，試走一遍，符合要求後進行點火、切割。完畢後將同一種連線件碼放在一起，標明連線件編號、數量。
3、鑽孔：在切割完畢的連線件上根據圖紙的要求量出螺栓孔的位置，選用符合圖紙要求的鑽頭，在搖臂鑽上對連線件進行加工。
三、胎具製作
1、選用剛度大、較厚的鋼板。
2、按節點形式繪製胎具樣式（圖7）。
圖7 胎具樣式
3、使用數控切割機放樣、切割，根據立柱節點數量確定加工數量；
4、將胎具使用面打磨平整。
四、構件加工
1、選用平整的鋼板作為加工基座。
2、將一個胎具焊接在基座上，另一個胎具放置在立柱節點位置，將加工件放置在兩個胎具圓弧上，待測量確定第二個胎具位置無誤後，將其焊接在基座上，以此類推。
3、按加工圖紙選擇連線板，根據圖紙點焊在加工件上，待一個軸線方向連線件連線完畢後，將加工件取出，加工件上的連線板放置在卡槽內由橫向控制螺栓確定加工件位置，然後再根據圖紙在另一軸線上點焊連線件。
4、對點焊完畢的加工件進行測量，符合圖紙要求後，進行焊接，大部分加工件節點處均為“十”字形，選用先焊接同一個軸線上的連線板，再焊接另一個軸線上的連線板的方法控制焊接變形，完畢後對構件根據加工圖進行標實、編號。
5、焊接完畢後，再將加強環焊接在節點位置。
6、除銹、噴塗。
五、構件安裝
1、定位測量：依據土建隊伍有關資料，安裝隊伍對基礎的軸線、水平標高、間距進行複測，符合國家規範後方可進行下一道工序。
2、口字形單元構件安裝：首先安裝兩根相鄰軸線上的立柱，然後安裝兩根立柱間的橫樑，接著安裝平面內相鄰的、可與安裝完畢的立柱組成“口”字形的立柱、橫樑。
3、測量：對安裝完畢的口字形單元進行複測（標高、軸間距），調整至符合國家標準、圖紙要求後，將小單元的高強度螺栓緊固，安裝支撐；
4、隨後以這個小單元其他方向發展至結構安裝完畢。
六、勞動力組織
根據工程特點，一個工作面的主要勞動力配備情況（見表1）。
工種 | 人數 | 職責 |
項目經理 | 1 | 現場指揮、綜合組織協調 |
專業工程師 | 1 | 全面負責製作、安裝技術 |
質檢員 | 1 | 全面負責製作、安裝的質量控制 |
安全員 | 1 | 全面負責工程的安全監督 |
工長 | 2 | 帶班、指揮班組作業 |
採購員 | 1 | 各種原材料的採購 |
電焊工 | 16 | 構件加工、安裝焊接 |
機械鉗工 | 4 | 機械操作、鑽孔 |
起重工 | 4 | 鋼構件的移動、吊裝 |
油漆工 | 6 | 加工件的塗裝 |
電工 | 2 | 製作、安裝用電 |
測量員 | 2 | 基礎複測、測量放線、檢查標高、安裝軸線 |
安裝工 | 20 | 現場鋼構件安裝、調整 |
材料設備
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》所用的材料及設備明細如下：
1、機具設備配備
對於單班作業在1個月內完成10000平方米左右，管結構體系製作安裝，需配備的機具設備（見表2）。
序號 | 設備名稱 | 數量 | 規格型號 | 備註 |
1 | 多頭火焰數控切割機 | 1台 | ∕ | 連線板下料 |
2 | 剪板機 | 1台 | Q11—8×2500A | 肋板加工 |
3 | 數控鑽床 | 1台 | ∕ | 制孔 |
4 | 遠紅外線焊條烘乾機 | 1台 | wx—200—500 | 焊條、焊劑烘焙 |
5 | 交流焊機 | 6台 | BX3—300 | 構件焊接 |
6 | 半自動切割機 | 1台 | CG1—30 | 下料 |
7 | 空氣壓縮機 | 1台 | 2V—0.5/8 | 拋丸機使用 |
8 | 拋丸機 | 1台 | WRM—2 | 除銹 |
9 | 汽車起重機 | 1台 | QY—25 | 構件吊裝 |
0 | 水準儀 | 1台 | DZS2—1 | 檢查標高 |
1 | 經緯儀 | 2台 | J2 | 檢查軸線 |
2 | 薄膜測厚儀 | 1台 | ∕ | 測量漆膜厚度 |
超音波探傷儀 | 1台 | CTS—22 | 檢查焊縫 | |
4 | 扭矩扳手 | 6把 | F18D—150 | 高強度螺栓緊固 |
2、材料
當前鋼結構生產中最常用的材料主要有Q235、Q345兩種，工程的採用需由設計院原圖紙確定。常用規格（見表3）
序號 | 名稱 | 規格 |
主材料 | 51×3、70×5 | |
2 | 連線板 | 8毫米、10毫米、20毫米 |
3 | 高強度螺栓 | M18、M20、M22 |
質量控制
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》的質量控制要求如下：
該工法嚴格執行《建築工程施工質量驗收統一標準》GB50300—2001、《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB50205—2001、《建築鋼結構焊接技術規程》jGJ81—2002。
1、鋼構件製作部分允許偏差
1）氣割允許偏差（見表4）
項目 | 允許偏差（毫米） |
零件寬度長度 | 3.0 |
切割面平面度 | 0.05t且不應大於2.0 |
割紋深度 | 0.3 |
局部缺口深度 | 1.0 |
2）立柱製作（見表5）
項目 | 允許偏差（毫米） |
柱底面到柱端最上一個安裝孔距離（L） | 1500且不大於15.0 |
柱腳底平面度 | 5.0 |
3）構件預拼裝（見表6）
項目 | 允許偏差（毫米） |
跨度最外端兩安裝孔或兩端支承面最外側距離 | +5.0，-10.0 |
接口截面錯位 | 2.0 |
預拼裝單元總長 | -5.0，+5.0 |
節點處桿件軸線錯位 | 4.0 |
2、鋼構件安裝部分允許偏差
項目 | 允許偏差（毫米） | ||
柱 | 柱基準點標高 | +5.0，-8.0 | |
單層柱垂直度 | H≤10米 | H/1000 | |
H>10米 | H/1000且不應大於25.0 | ||
彎曲矢高 | H/1200且不應大於15.0 | ||
3、質量保證措施
1）組織工程技術人員，認真閱讀圖紙，確定施工中的關鍵工序，編制施工工藝卡。在製作前，對所有構件均在鋼平台上放樣，量取實際尺寸。
2）鋼結構製作安裝過程中，嚴格執行自檢、互檢、專檢制度，每道工序必須在自檢達到合格標準後，才能進行下一道工序，檢查工作落實到人，對不符合質量目標的構件及時標識返修，杜絕不合格品流入下一道工序。
3）嚴格按設計圖紙施工，認真落實崗位技術責任制的技術交底制度，技術交底工作必須簡明易懂，實行施工工藝卡制度。施工工藝卡必須註明單項工程技術要點和注意事項，並標明工序和檢測內容、標準，使施工工藝卡成為指導該工程的行為規範。
4）制定嚴格的材料管理制度，工程所需的原材料、半成品、構件必須是合格供應商提供的優質產品，無合格證件的產品一律不準進場。
安全措施
採用《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1、進入施工現場必須佩戴安全帽，高空作業必須系好安全帶，穿好防滑鞋，工具應放置在工具包內。
2、吊機及各種大型施工機具，使用前要認真檢查，確認良好，並經試運轉正常後，方可使用。
3、吊裝作業必須由專人統一指揮，吊裝人員堅守崗位，吊裝時設警戒線，吊車起吊時大臂作業範圍內嚴禁站人，嚴禁非工作人員進入施工區。
環保措施
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》的環保措施如下：
1、加強現場管理人員、工人的環保教育，增強現場管理人員、工人的環保意識。
2、做好現場排污處理，合理排放生產、生活污水。
3、現場施工注意粉塵、噪聲污染，儘量降低限度，達到環保要求。
效益分析
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》的效益分析是：
一、經濟費用分析
1、按常規混凝土框架結構施工看台，觀眾看台在1500人左右，經計算每平方米造價應在1500元/平方米左右。
2、按輕鋼結構施工本看台，觀眾看台在1500人左右，經計算每平方米造價應在1350/平方米左右。
3、如果採用多維、鉸接、管支撐體系的施工，觀眾看台在1600人左右，經計算每平方米造價應在980元/平方米左右。
二、施工周期分析
1、框架結構施工工期觀眾看台在1500人左右的施工工期90天。
2、輕鋼結構施工工期觀眾看台在1500人左右施工工期50天。
3、多維、餃接、管支撐體系施工工期觀眾看台在1600人左右施工工期38天。
4、多維、鉸接、管支撐體系結構施工有較高的性能價格比。承受相同載荷的H型鋼結構與承受相同載荷的框架結構單位面積造價要低120—150元/平方米；多維、鉸接、管支撐體系結構與承受相同載荷的H型鋼結構相比單位面積造價要低30%左右；且建築施工周期縮短25%。
註：施工費用以2009—2010年施工材料價格計算
套用實例
《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》的套用實例如下：
2006年8月，公司承建奧林匹克公園曲棍球場B場西看台，容納觀眾1600人結構形式為梯形管架結構，構件材質採用Q345—B，工程用鋼量約400噸。在開工不到40天的時間裡公司完成主體結構的製作和安裝，該工程榮獲北京市結構長城杯工程。2006年12月，北京住總鋼結構有限公司承建奧林匹克公園曲棍球場A場東、南、北看台，曲棍球場B場東看台，容納觀眾3000人，結構形式為梯形管架結構，構件材質採用Q345—B，工程用鋼量約700噸，順利完成主體結構的製作和安裝，該工程榮獲北京市結構長城杯工程。2006年12月，北京首嘉鋼結構有限公司承建奧林匹克公園射箭場看台，容納觀眾4700人，結構形式為梯形管架結構，構件材質採用Q345—B，工程用鋼量約900噸。順利完成主體結構的製作和安裝，該工程榮獲北京市結構長城杯工程。
榮譽表彰
2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009—2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《多維、鉸接、管支撐結構體系的製作、安裝施工工法》被評定為2009—2010年度國家二級工法。
