大跨度焊接球網架施工技術的應用

楊曉非+彭翔

摘 要：現階段網架安裝的施工方法有很多，常用的有整體提升安裝法、高空散裝法和高空滑移法等，在進行網架施工時選擇一個合理的安裝方法，對加快工程進度、降低工程成本具有重要的意義。本文以某室內運動場為例，就大跨度焊接球網架的施工方法選擇、滿堂腳手架設計，以及施工工藝進行闡述，為今后類似項目提供參考依據。

關鍵詞：大跨度；焊接球網架；滿堂支架；高空散裝；地面預拼

中圖分類號：TU758.11 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0094-03

1 工程概況

該工程為某室內運動場，規劃為一個籃球場、兩個羽毛球場，屋面為正放四角錐網架，中間一跨為焊接球（如圖1所示），其他均為螺栓球。網架長45.5米，寬38.4米，矢高2.485米，面積1747.2平方米，網架鋼構件整體重193.48t，網架安裝高度距離地面14米。網架支承形式為上弦柱點支承，共設26個支座，支座類型為球鉸壓力支座。網架結構設計安全等級為二級，防火極限為1.0小時。網架橫向按3%進行放坡，網架上鋪設15cm厚預應力屋面板，屋面板上現澆5cm后碎石混凝土。

根據本工程結構特點和現場平面布置情況，網架四周均有建筑物，可使用場地有限，為了加快網架安裝施工進度，并能很好的和主體施工配合，選擇地面預拼、高空散裝法與滿堂支架相結合的施工方法。

2 網架焊接球區域滿堂腳手架設計

2.1 計算說明

（1）鋼網架支撐區域如圖1。

（2）網架搭設主要為焊接球設立支撐點，為單點集中受力；簡化計算模型，不考慮一端與支座焊接受力，考慮整個起步架全部搭設為最大受力情況，驗算支撐主梁的撓度，支撐鋼管的穩定性。

（3）選取桿件、螺栓球、焊接球最大自重區域為計算單元。

（4）簡化計算模型如圖2。對受力體系進行簡化，如圖模型一為實際受力體系，計算主梁撓度時，以兩跨為計算單元，簡化模型為模型二（考慮一部分安全儲備），計算立桿穩定性時選取模型為模型三。

2.2 參數信息

（1）基本參數。

鋼管類型：Φ48×3.0mm，搭設高度H=12.05m。

立柱間距：橫距la=1.1m，縱距lb=0.83m。

腳手架步距：h=1.6m，考慮搭設偏差按h=1.8m來計算。

扣件抗滑承載力折減系數：0.8。

主梁為60*80*5mm鋼管，橫向安放于支撐球體正下方，用于安放千斤頂，支撐焊球。

（2）荷載參數。

腳手板自重：0.300kN/m2；

欄桿（包括安全網）自重：0.160kN/m2；

橫向立桿頂部頂托上設60*80*5mm方鋼做主梁，自重0.1kN/m；

施工均布荷載標準值：2.000kN/m2；

焊接球區域內（起步架）網架自重35821KG，支撐點一共20個；經計算荷載計算單元自重為1630KG=16.3KN

2.3 主梁撓度計算

（1）依據選取的計算模型，q=2*1.1+0.1+（0.3+0.16）* 1.1=2.8KN/m；

（2）方鋼基本參數：E=206000N/mm2；I=1131000mm4；

（3）Wmax=0.521qL4/（100*EI）=0.03mm

（4）允許撓度=L/250=3.3mm>Wmax；

主梁撓度滿足規范要求。

2.4 立桿的穩定性驗算

（1）根據JGJ130-2011，立桿計算長度lo=kμh

其中，查表，k=1.155，μ=1.2，取橫桿步距h=1800mm；得lo=2495mm；

（2）長細比λ=lo/i=156.9；

（3）查表φ=0.284；

（4）根據模型二計算支座反力=0.125*ql2=0.125*2.8* 0.83*0.83=0.24；

（5）P1=16.3+0.24=16.54；考慮現場施工其他因素影響取P=20KN，得計算模型三。

（6）f=P/φ*A=166N/mm2<205N/mm2，

立桿穩定性滿足規范要求！

3 施工工藝

3.1 施工工藝流程（如圖3）

3.2 預埋件施工

由測量放樣對預埋鋼板中心線進行精確定位，要求偏差小于10mm，使用水平尺對埋件表面進行調平，使其上表面平面度偏差控制在3mm內，埋件上表面標高偏差不大于設計的±5mm，同時相鄰埋件標高差不大于5mm，所有埋件最高與最低標高偏差不大于10mm。

施工時，在各立柱鋼筋籠上方焊接一短節鋼筋，使用水準儀按設計標高進行放樣并在鋼筋上做上標記，調整埋設標高時根據標記點進行控制。埋件完成埋設后對錨筋進行焊接固定，防止混凝土澆筑過程中埋件發生位移。沿控制軸線方向將一端埋件放樣中心點至另一端埋件中心點拉一通長細線，用于控制埋件中心偏差。

3.3 內腳手架搭設

3.3.1 支撐腳手架

（1）支撐架搭設。在焊接球下方搭設腳手架支撐平臺，鋼管為48*3mm搭設高度為12.05m，立桿橫距為0.8m，縱距1.1m，步距1.6m，立桿下方采用50*200*4000mm腳手板做墊板，以60*80方鋼做主、次楞，主次楞交點上放置千斤頂，千斤頂正對焊接球，用于支墊及進行焊接球焊接施工；待起步架兩端支座受力后及時撤掉千斤頂，以免后續網架拼裝時腳手架持續偏心受力。非千斤頂支撐區域，腳手架次楞上部支墊15mm竹膠板以利于人通行，借助三層樓頂搭設安全通道上安裝平臺。

（2）構造設置。沿F軸設置通長縱向剪刀撐一道，橫向剪刀撐每6m設置一道。水平剪刀撐共設置三道，距墊板200mm處設第一道，距地面6m位置設第二道，距網架下弦桿1m處設置第三道，斜桿與地面的角度控制在45°～60°。在1交F軸、6交F軸處設置連墻件，每兩步距設置一道。

3.3.2 裝修腳手架

在螺栓球區域下方用48*3mm鋼管搭設人行通道平臺，用于方便螺栓球的安裝及屋頂油漆的刷涂，立桿間距為1.5m，步距1.6m，頂部以48*3mm鋼管做主次楞，間距為0.5m，以15mm竹膠板鋪設人行通道。縱向、橫向剪刀撐每6跨一道，水平剪刀撐同支撐架。

3.4 焊接球施工

由于現場起重能力限制，G軸/E軸區域焊接球網架采用滿堂腳手架施工方式。搭設滿堂腳手架形成臨時作業平臺，腳手架的搭設后第一時間吊袋裝砂石料進行支架的預壓，至非彈性變形消除后開展焊接球的施工作業，采用類似地面拼裝的作業方式，安裝焊接球區域網架。在地面焊接好一個球與一根桿件，用現場TC6015型塔吊起吊，吊至滿堂支撐架支撐點處，用千斤頂調節焊接球垂直高度后固定，然后在內支撐架上焊接其他桿件。

本工程焊接方法采用二氧化碳氣體保護焊、手工電弧焊，確保構件的質量，焊縫質量等級為二級焊縫，采用單邊V型焊。

（1）手工電弧焊。檢驗構件下料的長度和垂直度及剖口是否符合規范要求，應在定位架定位，并開始點固焊。點固焊所采用的焊接材料、型號應與焊接材質相匹配，焊接電流要比正式施焊電流大。點固焊點數和長度應以焊接過程中不致使其開裂和位置偏移為準，焊點兩側應平穩過渡，焊點高度一般不超過焊縫高度的2/3。點固焊完畢后，應清除熔渣、飛濺等。檢查焊點質量，如出現開裂、氣孔、熔合不良，應將其磨掉重焊。

施焊前將施焊處及其兩側（10mm）的水、油污等雜物清除干凈。根據焊條直徑選擇焊接電流。第一遍焊接焊條直徑選用3.2mm，焊接電流為100～130A，冷卻清渣；第二遍焊接焊條直徑選用4.0mm，焊接電流為160～210A，冷卻清渣；第三遍焊接焊條直徑選用4.0mm，焊接電流為160～210A，冷卻清渣。焊接完畢，分批探傷。焊接時應作適當的調整，使焊縫在兩側母材獲得良好的熔合。引弧和收弧應在施焊區內，禁止在母材上打火。

（2）二氧化碳氣體保護焊。CO2氣體保護焊優點是電弧可見，焊接對中容易，速度快，熔渣少，焊接變形小。在起弧處應提前送氣2～3秒，焊絲伸出長度為6～8mm；焊槍與焊件夾角不小于75度，噴嘴末端與焊件的距離以10mm左右為宜，焊槍以直線運走和直線往復運走，當焊縫較寬時，可稍作橫向擺動。焊件結束時應填滿弧坑，焊件熔池尚未冷卻之前要繼續通氣保護熔池。

3.5 桿件高空散裝

桿件散拼施工過程中，安裝人員在地面拼裝小拼單元，即一個螺栓球，兩根上弦桿兩根腹桿。兩根腹桿由高強螺栓通過螺栓球組裝在一起，形成一個三角錐，三角錐應按安裝順序在堆放場地有序排放。

高空散裝時由焊接球區域向A軸、H軸同時推進，逐塊拼裝，每延伸拼裝一個軸線，定位一軸網架，當拼到H軸時增加一臺90t履帶吊配合吊裝。

3.6 油漆補涂、支托及網架板安裝

（1）網架屋面板均為雙向預應力混凝土板，自重為1.5KN/m2，使用荷載<3.0KN/m2。預應力板共110塊，分12種型號，網架板需經進場驗收合格后方可投入使用，并分類支墊到位，防止損壞，已經損壞的預應力板一律重新生產。

（2）鋼網架整體安裝完成，按設計要求對網架控制軸線進行調整。對網架運輸、安裝過程造成的防腐涂層破損部位進行打磨除銹、補涂，要求達到設計規定的厚度。采用以塔吊為主、履帶吊為輔的方式吊裝網架屋面板就位后將角點與支托板進行焊接，使之形成整體。

（3）安裝過程中從屋頂斜坡向兩側順序安裝，安裝一塊焊接一塊，每塊板至少保證3個焊點，焊腳高度為6mm。

（4）預應力板安裝加固完成后，在預應力板表面刷涂改性聚硅氧烷環氧面漆，同時對桿件刷涂最后一道防火面漆。

4 施工質量保證措施

（1）拼裝前支座埋件軸線、標高進行復測，如不符合要求，應進行整改，使軸線與埋件中心線偏差小于10mm，標高差小于5mm，埋件平整度小于3mm。安裝前初測所有預埋件標高，并以最高標高定為支座安裝標高，由于土建施工存在偏差，準備5mm到40mm鋼板若干，當預埋件標高出現偏差時，用Q345B鋼板塞填，以確保支座安裝標高為統一標高。

（2）網架的焊接順序是先從中間跨開始對稱向兩端擴展，先安裝上懸桿，再安裝下懸桿，把累計偏差減小到最小值。拼裝過程中，下弦球一定要用方木塊墊實，使其標高與設計標高相對一致，以防撓度過大。

（3）網架拼裝時，應控制擰緊螺栓的先后順序，防止桿件因受拉或受壓而使螺栓難以擰緊到位，安裝過程中，必須逐個復查網架的高強螺栓的擰緊程度，要求套筒與球體和桿端之間無縫隙，無松動。網架撓度控制是安裝質量的關鍵，在安裝過程中必須嚴格控制網架撓度的超差，安裝中在網架未形成幾何不變體前，在網架下弦節點處需增加若干個臨時支撐點，防止安裝時網架下撓，如發現異常，必須采取措施整改。

（4）安裝完畢后，復查網架各節點螺栓的擰緊程度，復測網架和鋼結構支座的標高、軸線尺寸，測量通過網架縱橫向中心軸下弦節點的初撓度，鋼結構構件的彎曲偏差和安裝定位偏差，并作好記錄。

本工程網架安裝后驗收標準為縱橫向幾何尺寸允許誤差為±L/2000，支座中心偏移允許最大為L/3000，相鄰支座高差為15mm，支座最高最低差為30mm，網架結構撓度值不大于設計值的1.15倍。

5 結語

本工程在施工過程中，拼裝的各個環節控制較好，減少了拼裝誤差，提高了拼裝質量，不僅保證了高空安裝的質量，同時也提高了工作效率，縮短了工期。經理論分析和實踐證明，地面預拼、高空散裝法與滿堂支架相結合的施工方法是一種安全、經濟、有效的鋼網架快速安裝方法，達到了較好的安裝精度，其成功應用對大跨度鋼網架施工的靈活運用具有較好的參考價值。

參考文獻

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