大跨度螺栓球型網架結構高空吊裝的關鍵技術研究

魯兵 曹太然

摘 要：在工程應用中，螺栓球型網架結構是一種常用的大跨度結構，因此，高空吊裝工藝也成為施工團隊常用的工藝方式。本文首先介紹了螺栓球型網架結構，并介紹了其優點；其次介紹了高空吊裝的工藝，并著重介紹了吊裝的相關關鍵技術，包括吊裝同步性控制、結構應力應變的測量、結構的變形監測；最后介紹了吊裝的管理。

關鍵詞：螺栓球型；網架結構；高空吊裝

1 引言

隨著社會經濟的快速發展，在工程應用中，鋼筋混凝土結構逐漸被網架結構所代替。由于網架結構的運用，工程量明顯下降，安裝技術也得到了簡化，節約勞力、施工方便，并且在工廠中網架的桿件和節點都可以生產。在我國，大跨度螺栓球型網架技術也得到了快速的發展，對大跨度螺栓球型網架進行的制作、設計、安裝，專業施工隊伍都可以很好的運作。一套具有中國特色的安裝技術也隨著技術的不斷完善而應運而生。

2 大跨度螺栓球型網架結構

螺栓球型網架屬于多次超靜定空間結構體系，它改變了一般平面架結構的受力狀態，能夠承受來自各方面的荷載，是一種新型的屋蓋承重結構。這種網架的優點有：網格劃一、結構新穎美觀、桿件規律性強、抗震性能好、整體性好、螺栓是桿件之間的唯一連接方式、空間剛度大、安裝方便，簡便操作，明確的受力等等。這種網架在餐廳、體育館、候車室、展覽廳、單層多跨的工業廠房及倉庫等屋蓋承重結構中廣泛運用。

網架結構的優點：

（1）耗鋼量小：根據空間受力分析，充分的利用了各桿件的材料力學性能，受力合理。（2）高次超靜定結構，屋面整體的剛度均勻，傳力明確。由于傳力環節少，在變柱距后能有效地調整受力的不均衡。（3）抗震性能好。（4）建筑造型美觀，降低空間高度。網架屋面不僅減輕結構自重，使整個屋蓋輕巧，而且矢高為鋼屋架的3/5～4/5，倉庫的高度得到了降低。（5）網架結構抗震性能好。（6）網架結構規格少、桿件類型、節點簡單而種類少。（7）網架結構工期短，小型機械即可安裝。（8）平面鋼桁架的特點：平面受力體系（常規的屋面體系），復雜的支撐體系用來保證平面外的剛度及穩定，不能充分的發揮出支撐桿件的強度，因而規格繁多、桿件類型、耗鋼量大；節點種類復雜并且多、節點連接部分薄弱、傳力路線長、應力容易集中，抗震及抵抗行車的水平力不利。

3 高空吊裝

3.1 高空吊裝工藝

關于吊裝工藝，國外的吊裝工藝和國內的吊裝工藝存在不同，在以前國內多采用分段吊裝的方法，而國外多采用整體吊裝的方法。根據實踐驗證，整體吊裝方法的優點要比分段吊裝的優點更多，因此國內開始采用大型設備進行整體吊裝（包括大型的石油化工設備）。采用分段吊裝時會使施工人員高空作業的時間增加（包括梯子、儀表等附加設備），使發生危險事故的概率無形中增加。整體吊裝的優點是，地面安裝的效率高，效率得到了整體提升，工期也縮短。

大型網架結構的安裝必須考慮安裝環境，在惡劣環境下施工（如荒漠、濕地等），工作效率就會大大的降低。所以，首先要進行實地考察、了解情況，根據分段分模塊的方式在廠里生產出需要的工件，然后進行試運行和微調工作，各項工作準備停當后，最后到施工現場進行組裝。運用這種方式能大大的降低施工現場的施工量，工作難度降低，因此工作效率得到了提高。

3.2 關鍵技術的應用

3.2.1 吊裝同步性控制。在吊裝時采用的吊裝機不同，導致同步性控制的方法也有所不同。在吊車進行吊裝時，吊車必須同步緩慢提升，每提升大約1米就要用水準儀觀測約5-10分鐘的平衡度，同步的協調吊車的提升高度，使結構單元平衡偏差小于2%，直到提升過程結束。

為了提高提升系統的安全性，油壓傳感器布置在每個提升吊點處，主控計算機可以通過傳感器，對每個提升吊點現場實時網絡監測載荷變化情況。當提升吊點的載荷有異常的變化，則計算機會自動報警示意并自動停機。

3.2.2 測量結構應力應變。考慮到結構整體吊裝過程的可靠性和安全性，因此，結構中主要受力桿件的應力應變在吊裝過程中應實時的監控，對吊裝過程提供科學的數據。

在吊裝時，測量所選取的監測點的應變數據，當提升一定的距離就進行一次測量并記錄應變數據。最后整理整個吊裝階段的應變數據，并選取典型測點，做出其應力隨結構安裝過程變化的曲線。

3.2.3 結構的變形監測。在整體吊裝施工中，在對結構變形測量時，要求將變形測量點分為三類：工作基點、基準點和變形觀測點。各變形測量點的布置的要求：

（1）設置三個以上可靠、穩固的基準點。（2）在有些基準點上直接對變形觀測點進行測定，因此可以不設立工作基點，比如觀測項目不多或觀測條件較好的工程。（3）在能夠反映變形特征的位置設立變形觀測點。根據觀測等級的要求、結構的特征以及工程地質條件等多種因素綜合考慮變形測量的觀測周期，在觀測過程中，在進行調整時應該根據變形量的變化情況來決定。觀測路線和觀測方法在每次觀測時應保證采用的相同，觀測人員及儀器和設備也應該固定。

在整體吊裝過程中需要采取的安全保證措施如下：

（1）障礙物不能在結構提升空間內。（2）委派專人觀察鋼絞線、地錨等機具的工作狀況，如果有異常直接通知控制中心。（3）在未被經許的情況下，施工現場不得擅自進入。（4）使用液壓提升時，嚴禁煙火，配備滅火設備；派專門人員負責露天放置的液壓提升設備，確保安全保衛工作。（5）應備有災害天氣的應急措施。

3.3 吊裝管理

在國內外業界致力于保證吊裝的各個細節都在可控制范圍內，為此，各國都有相應的管理規章制度，嚴格控制施工人員的資質，吊裝設備的質量要求也很嚴格，相關部門嚴格的驗證吊索的質量，國外執行力度比國內的要好，因此國內更應該加強管理力度。

首先對吊裝人員的管理必須做好。高超的專業技術和實踐經歷是吊裝人員必須必備的。吊裝工程師的要求必須嚴格，因為，作為經驗豐富的吊裝工程師對吊裝工程的順利完成非常重要，在吊裝現場吊裝工程師的作用是非常大的，在吊裝工程師不允許的情況下，不能擅自改動工程的進度。

國外的雇員只選設備質量過硬、實力強的企業，他們的自我保護意識強，一般不考慮小型公司。在國內，類似的企業一般是國企，設備質量和企業規模比較高，企業由于過度看重工程師稱號，因而工程師的實際能力并不是很強。

國外對司機、指揮員的要求非常高，不僅要擁有相關的學歷證明，而且也要通過相關的考試。在聘用司機的時候，需要通過嚴格的身體健康檢查、保證操作安全以及操作中間不會出現中斷現象等。對于指揮員有級別區分的（包括一級、二級、三級），一級指揮員要求最高，不僅需要擁有非常高的學歷以及豐富的實踐經驗，而且還要通過后期的考試。反而國內在這方面的要求沒有國外嚴格，門檻比較低，因此，需要加強相關工作的嚴格監督。

4 結束語

螺栓球型網架結構對安裝精度要求很高，網架結構是三維的空間結構，由許多桿件構成，并且按一定規律組成，在每根端部帶有螺栓，擰入球中形成螺栓球型網架，或者將桿件焊在球上形成焊接節點網架。此結構抗震效果好、形式穩定，而且螺栓球型網架結構建筑具有造型美觀、簡潔、施工周期短等特點，是一種常用的大跨度結構。

參考文獻

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