大跨度螺栓球形網架拼接與安裝施工技術

雷秀清

（山西三建集團有限公司 046000）

1 工程概況

某工程為儲料倉工程，主體網架采用正放四角錐、螺栓球節(jié)點圓柱面網殼形式。網架長為150m，跨度為71.995m，弧度高為22m，總高度24.369m。網架投影面積10799.25m2，平面尺寸71.995m×150m，支承方式為上弦柱點支承。屋面系統(tǒng)采用0.6mm厚840型彩鋼板與2.5mm厚FPR采光板間隔布置的網架屋面，屋面防水等級為Ⅱ級，屋面外板采用防腐板。

該地區(qū)基本雪壓值為0.35kN/m2，地面粗糙度為B類；建筑抗震設防類別為標準設類.抗震設防烈度為Ⅶ度；設計基本加速度為0.10g，所在場地設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅱ類。安全等級為二級；結構設計使用年限為50年。

因儲料倉施工場地為建筑回填土、無法使用腳手架，而且網架跨度大，弧度高的情況下，還要必須保證架體的穩(wěn)定性，拼接安裝的安全性，網架位置的準確性及施工時間的有效利用。經過多方的考察研究、論證，采用大跨度螺栓球形網架拼接與安裝施工工藝，確保工程的安全和質量，縮短工期，節(jié)約資金，降低了施工成本。

2 項目主要特點及難點

作為煤基油能源項目儲料倉及輸送系統(tǒng)工程的大型儲煤倉，煤倉結構要求跨度大、凈空高、覆蓋面積廣，以滿足存儲和作業(yè)空間。其特點及難點主要包括：

（1）工程跨度大：跨度為71.995m。

（2）鋼網架制作及安裝工程量大：桿件幾何尺寸不一、數(shù)量較多，安裝精度要求高，運輸、安裝難度大。

（3）儲料倉工程由獨立的螺栓球網殼組成，在地面組裝和高空拼裝過程中，各構件的受力狀況與設計受力狀況各不相同，施工工況需計算核定。

（4）網架跨度大、矢高高、支撐處標高相對較高，在組裝和拼裝過程中的剛度、穩(wěn)定性、吊點反力、撓度、桿件內力等須進行施工驗算，必要時需采取加固措施。

（5）桿件型號及截面尺寸相對較多，要求對施工組織、工廠生產調度、構件運輸調度等進行精密組織，協(xié)調生產，以保證順利安裝。

（6）鋼網架安裝工況需根據(jù)安裝計算，以滿足拆除臨時支撐后的桿件內力低于設計內力；同時，鋼網架撓度控制和材料垂直運輸也是本工程的難題之一。

（7）施工工期較短，安裝質量控制難度較大。

3 施工技術

網架安裝前，對支承面標高、軸線進行認真復核，做好圖示記錄。首先在地面分塊拼裝完起步網架，再利用1臺大噸位汽車吊兩兩配合抬吊進行空中對接，形成一個穩(wěn)定結構單元。在起步網架形成穩(wěn)定結構單元后，以起步網架為基礎，向兩側用拼三角架和推三角架的高空散裝方法安裝大部分網架。

（1）首先在地面分塊拼裝完起步網架，起步網架施工區(qū)域為A-M軸/12～14軸范圍內。起步網架拼裝合攏共分2塊。

為保證后續(xù)網架起吊的安全穩(wěn)定性，控制網架扭曲變形，Ⅰ號和Ⅱ號起步網架下部基礎可擴大至12～15軸，Ⅰ、Ⅱ號網架均先在地面拼裝，其中Ⅰ號在施工區(qū)域場地內拼裝，Ⅱ號網架因Ⅰ號網架占地原因可在該區(qū)域旁側場地就近反向拼裝。

（2）起步網架地面拼裝

起步網架施工特點就是在于將支座支承球在柱頂支座中轉動，從而分塊起步網架一端以支座支承球為軸另一端在吊車的作用下就可上下旋轉，直至抬升到設計標高位置進行合攏拼裝。Ⅰ號網架拼裝時，先將支座按軸線位置固定在支承柱預埋螺栓上，再將支承點球直接擱置在支座中（待起步網架拼裝合攏后再行焊接），以便球可以在支座中轉動。以支座上的球為支撐旋轉點，先將網架拼幾節(jié)，然后利用25T吊車將末端抬高再拼幾節(jié)后放下，將吊車向前移位再抬高再拼，以此類推，將網架向前拼裝，直至拼到上弦桿15個節(jié)距位置，此時Ⅰ號網架拼裝完畢。

（3）起步網架吊裝

①分塊網架拼裝完畢后，通過詳細計算分析，決定選用2臺和1臺汽車吊進行高空吊裝對接合攏。首先用吊車抬吊將Ⅰ號網架末端以1m/s勻速向上抬起，讓上弦支承球在支座中隨著Ⅰ號網架末端抬起而慢慢滾動，直至網架被抬到設計安裝位置。

②因由于Ⅰ號網架需用2臺25T汽車吊在倆側站位抬吊，Ⅱ號網架在旁側拼裝后不能平移到施工區(qū)域，必須在Ⅰ號網架抬起至設計標高時反向旋轉進入施工區(qū)域。選用50T吊車將Ⅱ號網架拎起地面反向旋轉至安裝區(qū)域（見圖1），將對應的上弦球安入支座內，再松鉤將網架末端擱置在地面上，然后再50T吊車和25T吊車將Ⅱ號網架也慢慢抬吊至設計安裝位置。最后按總體網架弧線角度調節(jié)好兩端高低度，與Ⅰ號網架對接合攏（即安裝中間空出的一節(jié)）。合攏時I號網架應使其略高于設計標高約100mm，先對接下弦桿（共2根），然后腹桿（共4根），對接過程I號網架吊鉤緩慢下降。最后對接上弦（共3根）（見圖2）（圖1為平面圖，圖2為立面圖）。

圖1 Ⅱ號網架旋轉就位示意圖

圖2 起步網架對接合攏示意圖

③合攏后，吊車松鉤前應檢查支座球部位是否有變形或移位，在高空作業(yè)的三人中應派兩人從相反方向撤下時檢查各節(jié)點是否安裝到位，套筒是否有松動。松鉤時各吊車要輕緩小幅度松鉤，隨時注意網架變形情況。起步網架成型后，要及時對網架的撓度進行測量，看起步網架是否在吊裝過程中有過大的變形。根據(jù)規(guī)范要求，撓度值不應大于跨度尺寸的1/250。

（4）大跨度螺栓球形網架拼接與安裝施工質量驗收

①施工檢測控制點

架體的穩(wěn)定性，拼接安裝的安全性，網架位置的準確性及施工時間的有效利用。

②質量驗收標準

a.主控項目

A.分條、分塊單元拼裝長度大于20m符合規(guī)范及要求。

B.鋼網架、網殼結構總拼完成后及屋面工程完成后應分別測量其撓度值，且所測的撓度值符合規(guī)范及設計要求。

b.一般項目

A.鋼網架、網殼結構安裝完成后縱向、橫向長度、支座中心偏移、多點支承網架、網殼相鄰支座高差、支座最大高差符合規(guī)范及設計要求。

B.鋼網架、網殼結構安裝完成后，其節(jié)點及桿件表面干凈，無明顯的疤痕、泥砂和污垢。螺栓球節(jié)點將所有接縫用油膩子填嵌嚴密.并將多余螺孔密封。

C.螺栓球節(jié)點網架、網殼總拼完成后，高強度螺栓與球節(jié)點緊固連接，連接處無間隙、松動等未擰緊現(xiàn)象。

（3）允許偏差項目及檢驗方法

鋼網架（網殼）結構安裝工程檢驗方法按《鋼結構工程施工規(guī)范》（GB 50755-2012）進行檢驗。

4 技術先進性

（1）所需起重機械設備少，不需投入大型起重設備，占用場地少；

（2）相對于傳統(tǒng)的滿堂腳手架高空散裝技術，能節(jié)省70%以上的施工費用，經濟效益顯著；

（3）鋼網架施工工期短，相對于傳統(tǒng)的滿堂腳手架高空散裝技術，工期縮短60%以上。

5 實施效果及推廣前景

5.1 實施效果

（1）在地面拼裝網架單體和三角架小單元，施工操作方便，易于調整精度偏差，保證安裝質量。

（2）利用首圈自平衡結構體系完成上部網架的拼裝，不需要搭設支撐腳手架和拼裝操作平臺，節(jié)約了腳手架材料費和人工費，降低了工程施工措施費用。

（3）將大量的高空作業(yè)改在地面完成，大大減少了高空作業(yè)安全隱患，因不搭設腳手架和操作平臺，縮短了工期，降低了項目管理費。

5.2 推廣前景

（1）自鋼結構主體施工完成以來，采用此施工技術完成的鋼結構工程進行質量檢查，主控項目全部符合設計及規(guī)范要求，經第三方檢測鋼結構未發(fā)現(xiàn)任何質量問題，滿足施工及設計要求。

（2）采用本施工技術實現(xiàn)了大跨度空間螺栓球鋼網架無支撐分塊吊裝及高空散拼安裝，施工質量優(yōu)良，解決了傳統(tǒng)施工工藝安全隱患大、施工周期長、施工成本高、網架安裝精度不易保證的技術難題，積累了類似工程施工經驗。

（3）本施工技術取得了較好的社會效益和經濟效益，安全環(huán)保。具有較好的推廣價值和發(fā)展前景。

6 結束語

通過大跨度螺栓球形網架拼接與安裝施工技術實際應用與以前的施工工藝相比較可以看出，此施工技術適合于施工場地高差大、又處于山坡高處，風力較大的鋼結構網架施工，具有較好推廣前景。