广州万达花门圆管空间异形构件制作与安装

李宁波赵沙

摘要：本文以广州万达花园门圆管空间异形构建为实例，具体的分析研究了其构件的制作与安装方法，工程结构复杂，构件数量繁多，裁面复杂多样，节点形式多样，加工精度很高，加工制作难度相对较大。通过深化设计制作的强化控制，加工制作的严格监督检查和质量控制，有效的保证了构件的安装质量和工程的进度，异形构件采用机械冷压折弯、专用胎膜组装焊接、边焊接边加热等措施，有效控制了构件的焊接变形，保证了构件的制作精度和安装质量，为异形构件的制作安装提供了一个成功的范例。

关键词：广州万达花园门；圆管空间；异形构件；制作；安装

前言：随着经济的发展，技术水平的提高，人们对建筑的安全性、适用性、美观性提出来更高的要求。钢结构强度大，自重轻，可塑性好，能够较好地满足上述功能的需求。鉴于钢结构优良的特性，其在空间结构中得到了较为广泛的应用，尤其是在空间异形不规则结构中，钢结构的优势更是得到了充分的体现。

1异形构件的形式和形状

对于某些造型奇特的建筑，为了实现建筑的造型需求，结构形式往往会呈现不规则奇异形状。构件形式也是多种多样，按照截面形状分，有圆管截面、箱型截面等；按照构件形状可分为直线型构件、单向弯弧构件、弯扭构件等。

2下面以广州万达花门钢结构工程为具体实例进行分析讨论

广州万达花门钢结构工程位于广州万达城，其结构形式为空间异形管行架结构。

2.1策划阶段

关键技术问题

异形构件的建模处理技术

本工程主体结构的深化设计采用XSTEEL软件。由于设计的杆件中心线线形并非标准的弧形，而是非样条曲线。而XSTEEL无法模拟半径均不一致的钢管杆件。故在处理模型时，首先在XSTEEL模型中，将设计图纸中的轴线监理出来。在AUTOCAD中重新拟合分段设计院给出的中心线模型。由于整体结构是不同软件进行建模，模型之间的融合性和精准度就显得特别重要，因此最后将AUTOCAD的中心线模型导入XSTEEL模型中，从而实现该异形构件的建模和出图。

复杂构件的图纸表达技术

圆管截面弯扭构件的断面为一圆环状闭口截面，外表面圆滑过渡没有明显的折角，导致拼装节点测量定位困难，参照点不容易选取；且弯扭构件不同于常规的线性构件，仅靠端部两点并不能确定构件的位形，构件的拼装较为复杂。

常规图纸表达不能满足构件制作和现场安装要求，所以在建模过程中增加构件制作和现场安装控制点，通过提取控制点的世界坐标和相对坐标来表达异形构件的形状。

图：深化设计控制点坐标出图模板

2.2深化设计阶段

第一步，调整设计院提供的线模型，用过自定义坐标系和通过三点画标准半径圆弧重新拟合线模型；

第二步，将初版拟合的圆弧半径、长度及管径提取出来，提供给生产管理部门，生产管理部门根据此清单拉弯钢管，注意表格中的杆件编号与后期深化设计图纸中的编号要吻合；

第三步，将拟合的中心线线模型在CAD软件中根据管径建立不同图层，将不同图层的线模型依次导入XSTEEL软件中并赋管径；

第四步，根据设计图节点详图处理模型，结合出图模板将构件制作、安装控制点添加；

第五步，根据构件制作特点和安装特点出图

相贯线数据切割

相贯线杆件切割步骤

序号步骤

1利用TEKLA软件准确建模，深化设计出图

2将TEKLA模型转化为CAD模型，并根据深化设计图纸调整CAD模型

3打开PIPE2002软件，根据深化设计图纸编辑杆件基本信息

4利用PIPE2002软件切割杆件编制数控文件

5根据生产要求、深化设计图纸要求，编制相贯线数据控制单

6利用移动U盘将数控文件转移至相贯线切割设备电脑上

7设备操作工人根据生产要求、数控文件切割杆件

图：桁架拼装流程图

2.3制作及安装阶段

第一步，调整构件位形，确定拼装姿态。采用CAD三维建模软件，根据构件形状调整拼装姿态；构件的拼装姿态应便于人工操作，同时满足胎架经济性的要求；

第二步，给定构件的测量控制点坐标。根据调整好的拼装姿态，在CAD模型中读取构件两端圆心点坐标作为测量控制点；进一步，在构件中心线跨中位置附近任意选取一点做标记，以该点为圆心，平行于胎架切一圆管断面，取该断面上的最低点作为测量控制点；

第三步，拼装胎架设置。构件两端靠内侧一定距离处分别设置一副胎架，跨中位置附近正对中间测量控制点处设置一副胎架；

第四步，给定拼装胎架测量控制点坐标。根据构件的拼装姿态，结合拼装胎架的形式、具体尺寸以及设置位置，利用CAD模型，确定拼装胎架的控制点坐标；

第五步，胎架的加工制作及测设安装。按照事先确定的胎架形式和尺寸要求加工制作拼装用胎架；根据给定的控制点坐标胎架进行测设、安装；胎架测设前需对场地进行压实平整处理，上铺钢板找平；胎架的高度应根据构件的拼装姿态和场地实测标高共同确定；

第六步，圆管截面弯扭构件的测设。不在同一直线上的三个点可以确定弯扭构件的拼装姿态；利用全站仪将给定的端部的两个圆心控制点坐标投放到地面上并做好标记；另一个控制点由跨中位置事先放好的拼装胎架确定；

第七步，圆管截面弯扭构件的就位、位形调整。将构件吊装到胎架上，构件两端官腔正中位置设置一角钢，角钢中心处做一标记，即为端部截面的圆心，正对圆心挂线坠；调整构件姿态，使得两端头的线坠下口与上一步放好的测设控制点重合，同时使得构件与胎架贴合紧密，从而完成构件的拼装。

第八步，拼装完成后对构件的关键部位进行复核，复核无误后，根据上述步骤进行后续相邻节分段的拼装

图：现场安装实景

结束语

结合工程实例，总结出一套硬件设施有限的条件下制作复杂异形构件的制作与安装技术，此工艺操作简便，构件扭曲成型效果好，制作精度高，实施性较强，在工地现场安装很顺利，能够满足规范的要求。

参考文献

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