大跨度多層曲面焊接球網殼結構質量控制要點

楊 婷 馬銀朋

（中建七局第四建筑有限公司 陜西省西安市 710000）

隨著現代化進程加進的需要，大跨度空間網殼結構建筑層出不窮，網殼結構形式造型新穎，多種多樣，可是相對于其他發達國家而言，多層以及超多層的大型網殼結構的建筑建設實施難度較高，在國內就比較少見了。針對多層以及超多層的大型曲面焊接球網殼結構的各個質量控制要點，在一定程度上提升我國在大跨度空間網殼結構上的技術能力和水平，加快建設進程發展及建筑質量的保證，保證網殼結構施工質量，提高施工管理水平，以滿足我國現代化建設的需要。

1 網殼結構概念分析

1.1 網殼結構應用分析

網殼結構是曲面型的網格結構，是由曲面形板和邊緣結構組成的空間結構，具有桿系結構和薄殼結構的特性，網狀結構的整體性強，穩定性好，防震性好，空間剛度大，由于網殼結構高度較小，能夠利用較小的桿形構件拼裝成大跨度的建筑，最大限度的利用到建筑結構空間。此外，還具有著覆蓋跨度大，施工簡便，受力合理，可創造新穎的建筑造型的優點。由于網殼結構具備眾多優良特性的特點，被廣泛的應用在諸如影劇院、體育館、大會堂、游泳館、博物館等大型建筑之中，是具有著廣闊前景的空間結構。

1.2 網殼結構選型特點分析

網殼結構的選型應該對應建筑的使用功能、美學、工程的平面形狀和尺寸、空間利用、邊界條件、荷載類別和大小、屋面構造、節點體系、材料、制作和施工等多個因素綜合考慮。對于高、大跨度的網殼結構需要與建筑緊密配合，使網殼結構和建筑造型一致，和周圍的環境相協調，整體比例適當。在網殼網格數和網格尺寸的選擇上，網格尺寸太大，對壓桿的穩定不利，網格的尺寸太小，構件數和節點增多，增加了用鋼量。矢跨比越大，網殼表面的面積就越大，屋面用材量多，側推力小。對于支承條件來說，包括支承的位置、數目、種類和樓層的支承標高等，支承數量越大，桿件內力分布就越均勻，支承的剛性越大，節點撓度越小，網殼的橫向穩定性越高，但是節點和基礎的造價就會越高。

1.3 網殼結構定性分析

在施工規程中，對網殼的結構都有一定的要求以及標準，包括了網殼的形式、厚度、撓度，桿件的計算長度系數、焊接空心求節點的承載力等。網殼結構的最大撓度值不應超過短向跨度的1/400，由于網殼的豎向剛度較大，一般情況下均能滿足此要求。在構建完成后，還需要對結構的強度進行驗收驗算、穩定性驗算、剛度驗算等，對網殼結構的溫度應力和裝配應力都有明確的規定和要求。此外，還有對網殼的抗震計算。

1.4 多層焊接球網殼結構特性分析

針對網殼的曲面結結構特征，支承數量、位置和形式，按高斯曲率分類，可分為零高斯曲率網殼、正高斯曲率網殼和負高斯曲率網殼，按層數可分為單層網殼結構、雙層和多層網殼結構。多層焊接球網殼結構是多由多個層次的網殼結構組成的，具有網殼結構的特性，同時也有不一樣的特性和難點，屬于多層的、空間跨度大的、曲面焊接球節點的網殼結構，分主體結構和局部結構，遵照變形協調，卸載均衡的原理。網殼結構施工內容涉及廣，多層焊接球網殼結構有著更大的施工難度，只有采取合理有效、切實可行的預控措施，才能正確的把握該結構施工質量的控制要點，保證施工質量。

2 質量控制要點分析

2.1 減少桿件所對接的數量，優化組合

通過上文針對網殼結構及多層焊接球網殼結構的特性的分析，網殼結構組合形式的設計以及施工是影響著建筑質量尤為關鍵和重要的一個環節，是多層焊接球網殼結構質量控制要點之一。根據網殼結構的技術規范要求，結構構件對接焊縫可以設置在壓彎桿件和受壓桿件間，對接時采用無損探傷檢驗對焊縫進行檢驗，每一根桿件都只允許存在一條對接焊縫，對接桿件的總數不能超過桿件總數的1/5，為了確保結構的強度，設計方也需要有意識的為施工方準備項目網架結構的內力表，以進一步標示明確所有不能夠對接的桿件。有經驗的網殼設計人員都知道，干間對接會導致網殼剛性及脆性增強，韌性被減弱，對網殼結構的工程質量來說是利大于弊的，由此，減少網殼結構里桿件的對接數量，是保證工程質量的關鍵點之一。我們可以通過計算機，輸入所有將應用到的桿件的長度、規格和數量等的數據進行排序篩選、匯總分類的方式，對不同規格的桿件進行組合優化，選擇最優的定尺數據，以最大限度的減少網殼結構內桿件的對接數量，提高網殼結構韌性。

2.2 實時監控施工過程以控制安裝過程累計誤差

大跨度的多層焊接球網殼結構因其跨度大、曲面、多層等的特性，安裝構建相較單層網殼結構更為繁雜，一定程度的提高了網架安裝施工難度。實施監控施工過程，控制安裝過程中，多個構件安裝所產生的累計誤差，是保證網殼整體結構質量好壞的關鍵點。根據現場施工實際作業情況的數據，高空散裝是施工常選用的方案，其施工的工藝雖然不鮮見，可是怎樣才能保證大跨度、多層、曲面特性等的網架結構在安裝時，對每個構建夠進行有效控制以確保整體結構質量卻是一個難度較高的點。

3 建設施工過程的質量控制要點

3.1 突出重點以有效控制網殼底層坐標

突出大跨度的多層焊接球網殼結構施工重點，以達到有效控制網殼結構底層指標質量的目的，其中，尤為重要的是對底層的焊接球節點的定位。首先我們需要采用全站儀作焊接球定位的方式對坐標圖紙進行坐標轉換，然后通過鋼尺實測，來確保網殼結構內每一個空間框架的對角線長度符合施工標準不超差，在施工的過程中，特別是對每個球節點標高的控制，使用腳手架作為承重，增加重要節點部位在雙卡口、雙桿等的沉降，以預防節點出現沉陷的現象。在散裝的過程中，經過不斷觀測，及時的消除坐標體系中各個方向的偏差值，以保證基礎層，即底層的定位準確。做好網殼重點底層的精度控制，是高空散裝施工技術的基礎和關鍵。

3.2 嚴格按照規程施工以避免累積誤差對建設質量的影響

嚴格按照規程，有序的施工，始終遵循由中心向兩側，由底層向上層安裝工序的原則，達到逐步的消除累計誤差的目的。根據網架施工的實際需要，在散裝的過程中，及時的消除累積誤差是保證主體在拼裝過程中安全穩定的一個重要環節。嚴格按照國家的相關規程標準及要求，桿件的不圓度、長度以及斷面對管軸垂直度，焊接球的不圓度和直徑，球節點中桿和求的組對中點偏移等都是極容易產生誤差值的點，不重視組裝產生的偏差，將會直接導致在組對過程累計誤差，導致組裝無法繼續進行。只有嚴格按照規程，在有序的安裝過程中不斷的進行調整糾正，才能夠及時的有效的消除累計誤差，進而提高網殼施工質量。

3.3 監控施工過程以控制組對單位質量

在施工的過程中，實時監控每一個組對單位的組裝，進行整體的觀測和調整，以最大限度的減少每一個單元之間產生的誤差，確保環向角度準確，縱向一條線。拼裝大跨度的網殼結構，要嚴格的按照規程進行施工，實時監控整個施工過程，采取有效的措施，及時的逐步消除在施工過程中產生的累計誤差，是保證網架整體結構拼裝質量的重點。要遵循合理的焊接程序，確保桿件在焊接過程中不產生變形，可以采取由中心向兩側，由底層向上層的施焊順序，先焊接弦桿，后焊接腹桿，先焊接底部，后焊接蓋面。另外，焊接完成后還需要經過實測檢查，確保焊接質量以及焊接組件角度正確，要符合規范要求。

4 結語

大跨度的多層焊接球網殼結構的建筑建設實施難度較高，我國涉及的仍然不夠全面，施工質量控制仍然沒有做到最好。網殼結構施工內容涉及廣，多層焊接球網殼結構有著更大的施工難度，只有采取合理有效、切實可行的預控措施，才能正確的把握該結構施工質量的控制要點，保證施工質量。

[1]李永紅，樊云鵬.大跨度多層曲面焊接球網殼結構質量控制要點[J].施工技術，2012（14）.

[2]武兵，周春勇.大跨度雙層空間橢球面鋼網殼結構綜合施工技術[J].施工技術，2016（21）.