鋼網架屋頂施工技術及損傷檢測

陳京雷

摘 要：自鋼結構被應用于建筑工程以來，就得到了人們的喜愛與青睞，尤其是在一些高大跨度的大型建筑或臨時性建筑結構設計中，更是一種具有很大應用優勢。鋼網屋頂就是這樣一種建筑結構形式，具有施工簡便、自重小、強度大、無須用水或漿液施工的特點。但如果鋼網架中存在損傷或裂縫現象，就會帶來較多的安全隱患，因此在施工中要做好損傷檢測工作。現本文就來談談鋼網架屋頂施工技術，以及其損傷檢測方法。

關鍵詞：鋼網架；屋頂；施工技術；損傷檢測

目前在很多建筑工程中都會采用鋼網架屋頂結構，這是因為這種屋頂結構的自重較小，且結構布置較為靈活，施工方便，節省施工材料，可以分塊或分區安裝施工，縮短施工工期。但是需要注意的是這種結構對鋼結構的連接安全性要求較高。若鋼材本身存在質量缺陷，或者在焊接、連接中存在損傷，都會影響到結構的整體性與安全性，容易出現鋼材掉落砸傷人的事故。為此鋼網架屋頂施工對施工質量檢測的要求較高，尤其損傷檢測更要引起施工人員和質量檢驗人員的重視。

1 鋼網架屋頂施工技術概述

所謂鋼網架屋頂，就是指利用鋼材、鋼板等材料，通過一定的連接方式形成不同結構形狀的屋頂結構。由于鋼網架屋頂是由網架組成，因此施工方式較為靈活。可以先在地面將鋼網架組裝完成后再將其提升到屋頂進行安裝，也可以先組裝好一部分網架，再提升到空中分別組合安裝。還可以直接在屋頂上連接各個構件。除此之外，還可以采用滑移胎膜的方式進行安裝。每種安裝方式都有各自的優點和缺點，例如整體提升法雖然可以減少高空作業量，但是在提升網架時需要有較大的提升設備，整體安裝時施工工序較為復雜。再比如高空散裝法，其雖然可以很方便的將鋼材提升到空中，對起重設備和牽引設備要求不高，但是卻需要用到大量的腳手架，且高空作業較多，存在一定安全隱患。為此在施工的工程施工中應該綜合考慮屋頂結構特點、施工條件、施工工期等工程狀況來做出合理選擇。以下我們以高空拼裝的施工方為例，介紹鋼網架屋頂的施工技術。

2 鋼網架屋頂施工工藝

一般情況下，鋼網架屋頂施工多采用空中拼接方式。其具體的施工工藝主要有幾下幾點：

2.1 施工準備

在開始進行鋼網架屋頂空中拼接施工前，首先要進行技術交底和人員培訓，然后就需要對鋼網架進行加工處理，并搭設相應的腳手架。鋼網架加工質量和腳手架搭設質量都必須要滿足相關標準，驗收合格后方可進行下一道施工。

2.2 網架高空拼接

在高空拼接鋼網架的過程中，首先要合理放置支座。將支座擺放在承點上，然后連接網架下弦，使其一棍連接至另一端的支座節點。將網架下弦墊平、墊牢在（腳手架）平臺上。根據螺栓球上弦節點布置編號，拼裝網架錐體，在復檢沒有錯誤后，按順序以推拉法將網架錐體與網架下弦節點進行連接，并將所有節點螺栓旋緊到位。以此類推，完成網架一個單元，并校準網架軸線，復檢網架網格、矢高對角線等參數尺寸。此時，網架自身已成剛性，用千斤頂及倒鏈移動軸線偏移的網架單元，并校核軸線射向準確無誤。

2.3 網架支座焊接

待網架整體安裝完成并加足荷載后，進行網架支座焊接。支座焊接是對支座過渡板的焊接。支座焊接要嚴格按圖紙要求施工。焊接完成后，先自檢，后復檢。網架用高強螺栓連接。按有關規定擰緊螺栓后，應用油膩將所有接縫填嚴密，并按鋼結構防腐的要求進行處理。將支座與預埋件焊接牢固。采用一塊焊有螺栓的過渡板，上面通過螺栓連接支座，下面通過周邊焊接與預埋鋼板焊接。以此完成網架安裝。

2.4 拆除支撐

當所有的網架拼裝完成后，要對鋼網架進行損傷檢測，檢測合格后就要拆除全部支撐網架的方木和千斤頂，考慮到支撐拆除后網架中央沉降最多，故按中央、中央和邊緣三個區分階段按比例下降支撐，分數次下降，避免由于個別支撐點受力而使這些點處的網架桿件變形過大，甚至破壞。安全拆除支撐就后可以竣工完成。

3 鋼網架屋頂的損傷檢測

與鋼筋混凝土屋頂不同，鋼網架屋頂對結構的安全可性、適用耐久性要求更高，同時還要求鋼結構必須要保持有較高的剛度和強度。但是在使用過程中，鋼網架屋頂結構很可能會受自身結構性質影響或外力影響而出現一定的結構損傷。如網架中鋼構件出現銹蝕現象，焊接時焊縫存在缺陷，受外力作用出現撓曲變形現象或者是構件性能降低等等，都會造成鋼網架結構損傷。此時損傷部位承受的極限荷載就會降低，結構極易受到破壞。為此必須要對鋼網架屋頂進行一定的損傷檢驗。目前較常采用的損傷檢測方法主要有超聲波探傷法和磁粉探傷法兩種。目前還有一種新的檢測方法被研發應用，即綜合智能網架損傷檢測方法。

3.1 超聲波探傷法

超聲波探傷法是目前鋼網架結構檢測比較系統、優良的檢測方法。通過探頭的安置，斜角探頭的前沿距離、入射點、折射角等檢測參數的設置，由反射波形以及波能的查看，從而得到相應構建的損傷量度。檢測中常見的缺陷波形包括：底波訊號、幾何反射訊號、未焊透反射訊號、裂紋反射訊號、邊緣未融合反射訊號和夾渣與氣孔的反射訊號等六種。超聲波檢測法對表面光潔度有一定要求，同時受限于不易穿透的金屬檢測。

3.2 磁粉探傷法

磁粉探傷法是通過磁粉在缺陷附近漏磁場中的堆積以檢測鐵磁性材料表面或近表面處（表面下12mm以內）缺陷的一種無損檢測方法。磁粉探傷法的設備和操作均較簡單，檢驗速度快、檢測費用低，便于在現場對大型設備和工件進行探傷。當然磁粉探傷法僅能顯出缺陷的長度和形狀，而難以確定其深度。

3.3 綜合智能網架損傷檢測法

近年來基于模態應變能與神經網絡的鋼網架損傷檢測方法引起了各方關注。模態應變能為單元剛度矩陣與模型振型平方的乘積。利用損傷前后模態應變能的改變率，以確定損傷的位置。因為不同結構的不同部位的物理參數（自振頻率、主振型、剛度、質量等）是各異的，對理論與實際的兩個模態參數進行對比可以了解到鋼網架的損傷處。現行的基于PCA和FRF網架結構損傷識別方法更是解決原始數據變量空間維數過多，變量間相關嚴重，噪聲和環境干擾等問題。神經網絡則通過對樣本的學習，獲得結構模態參數與損傷之間的映射關系。它能準確深入地探索到結構的損傷部位以及損傷程度。

結束語

總之，在當前的建筑屋頂施工中，若采用鋼網架屋頂結構進行設計施工，不但要結合實際情況選擇合適的施工技術方案，保證施工材料的質量和施工質量，還要做好損傷檢測工作，及時找出存在于鋼網架結構中的安全隱患，并采取措施進行修補或替換，以保證屋頂的安全使用。

參考文獻

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