一種大跨度料棚網架的施工方法實踐和應用

姜志勇

【摘要】新疆國泰新華準東電廠干煤棚和河北龍鳳山鑄業有限公司料棚網架及維護工程，屋蓋結構形式均為螺栓球鋼網架三心圓拱形筒殼形結構，網格形式為正方四角錐雙層網架，柱點支承，兩跨布局，工程跨度大，軸線尺寸分別為（87m×2跨）174m寬×168m長（準東電廠）和（92.5m×2跨185m寬×208m長，為單曲面弧形筒殼。此類工程安裝安裝精度要求高、安裝難度大。本文詳細介紹了一種安全高效的施工方法，謹供業內同行參考。

【關鍵詞】大跨度; 網架; 料棚; 施工

目前環保政策趨緊，大跨度鋼結構網架更加廣泛的應用于冶金、電力以及水泥建材等很多行業的物料儲存大棚的建筑中。新疆國泰新華淮東一期2x350mw動力站工程干煤棚網架及維護工程，屋蓋結構形式為螺栓球鋼網架三心圓拱形筒殼形結構，網格形式為正方四角錐雙層網架，柱點支承。兩跨布局，中柱頂部設網架梁一道和筒殼網架連為一體。邊部支座點為現澆鋼筋混凝土獨立基礎，基礎頂標高為+0.35米，支座間距為8米。

1.工程施工方案簡述

本工程料棚網架的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是不同的，安裝過程中的主要施工工況均需計算核定。本工程跨度大、矢高高，在組裝和拼裝過程中的剛度、穩定性、吊點反力、撓度、桿件內力等進行施工驗算，必要時需采取加固措施。

料棚采用中部起始段拼裝就位，從起始段向東向西兩側高空散裝，最后施工山墻。

安裝具體順序為：起步網架安裝→網架高空散裝→檁條安裝→屋面、封沿安裝→采光帶、風機安裝。

本工程起步網架安裝為工程施工的重點和難點，為了縮短工期多創造工作面，計劃從中間11軸到13軸間網架作為起步網架。具體步驟如下：

1.1從11-13軸的支座處網格單元開始拼裝，拼裝時用汽車吊進行網架端部提升以便網架安裝單元拼裝，見下圖：

1.2繼續沿跨度方向安裝。為了減少起吊重量，至支座起第10顆上弦球開始兩側各少裝一排上弦和下弦球。

1.3利用50噸汽車吊邊提升邊繼續安裝網架，保證施工人員在地面進行網架拼裝，至如下圖形狀。同時將B軸線上一個柱距的網架大梁在地面平躺安裝好。

網架地面拼裝示意圖：

1.4將地面拼裝好的網架梁用150噸吊車吊至就位位置。

1.5利用6臺150噸吊車將地面拼裝好的各片網架高空組裝好，如下圖所示。

1.6網架高空合攏后檢查網架支座就位情況，可以利用倒鏈和吊車微調，使網架支座位置符合設計要求，隨后進行支座焊接。

1.7卸載。

1.8第一穩定單元完成后，分兩個作業面分別向兩長度方向采用高空散裝法安裝，直至網架安裝完畢。

2.安裝設備選擇

2.1網架合攏前最不利工況（如下圖）

2.1.1? 12-14軸、A-B軸網架重量約為57噸;按下列工況，提升力應為39.41噸;

2.1.2吊裝高度為38.55米，吊裝幅度小于9米。

2.2選用2臺150噸全液壓汽車吊，在吊臂伸長43.1米，吊裝幅度為9米時每臺吊車能夠起重27噸，兩臺吊車起重量為2×27×0.8=43.2噸大于39.41噸。

2.3鋼絲繩計算

2.3.1安全繩用鋼絲繩計算：經過查對網架安裝在進行安裝過程中的施工人數，該安全繩上共有施工人數10人，按最多人數考慮，網架安全用鋼絲繩最大拉力為10×0.75kN=7.5kN。鋼絲繩外包塑套。

選擇鋼絲繩直徑為8mm;強度等級1470MPa;

6×19+1; 纖維芯; 查表：

鋼絲繩破斷拉力總和Pg=31.2×1.134=35.38kN

【P】=35.38×0.82/3.5=40333N=8.28KN

安全系數K=3.5

換算系數α=0.82

則允許拉力

8.28 kN >7.5kN

結論：安全繩選用直徑為8mm的鋼絲繩是安全的、滿足要求。

2.3.2網架約束用鋼絲繩計算

經過施工實際模擬驗算，網架約束安全用鋼絲繩最大拉力為15kN。選擇鋼絲繩直徑為15.5mm;強度等級1470MPa;6×19+1;纖維芯;查表：

鋼絲繩破斷拉力總和

【P】=141.75×0.82/3.5=33.21KN

安全系數K=3.5

換算系數α=0.82

則其允許拉力

33.21 kN >15kN

結論：拉接用鋼絲繩選用直徑為15.5mm的鋼絲繩是安全的、滿足要求。

2.3.3吊車用鋼絲繩驗算

每個吊車起吊重量不超過25噸，按25噸計算

選用6×37，直徑為26mm鋼絲繩。

鋼絲繩的驗算：

主吊點鋼絲繩受載計算

S=W/n/sin60=25/4/0.866=7217（㎏）

S-單根繩索承受的拉力;W-吊物重量;n-吊索根數。選擇6×37+1-170? φ26㎜鋼絲繩;查表其破斷力總和為500500（N）;考慮鋼絲之間受載不均系數0.82。安全系數為500500÷72170×0.82≈6（倍）。安全系等于規范規定的6倍的要求。安全！

按上述步驟進行起步跨吊裝施工，邊安裝邊對各控制節點進行測量定位。網架安裝誤差控制與消除，節點的定位、變形、幾何尺寸的檢查、測量和控制。網架安裝存在焊接變形、安裝溫度變形、安裝精度變形，因此在安裝過程中會產生和安裝累計誤差。因此，在網架安裝時必須采取如下措施：

（1）利用全站儀、經緯儀控制網架的定位精度;

（2）網架安裝時以直線狀前進，最后由線形成面;

（3）網架每安裝一榀后，必須全部測量一次，在安裝下一榀網架時，采用反誤差的方式來消除前一榀的安裝誤差;

安裝結束后的測量

鋼網架結構總拼及屋面完工后，分別測量其撓度值或豎向位移值，所測得的撓度值或豎向位移值不得超過設計要求和規范要求。

在項目部全體成員和業主支持下，該工程分項工程合格率100%，分項工程優良率不小于90%，按國家驗收標準確保鋼結構工程一次交驗合格。

新疆國泰新華準東電廠的干煤棚于2017年施工完畢，稍后的河北龍鳳山鑄業有限公司的料場大棚的跨度更大長度更長，施工難度又有所增加，但是按照上述施工方法也順利安裝。

上面的兩張圖片為河北龍鳳山鑄業的料棚起步吊裝照片。

通過新疆國泰和河北龍鳳山兩個大跨度鋼網架工程施工的實踐經驗，對網架施工的質量和安全控制主要措施總結如下：

網架吊裝時，應進行吊裝工況驗算，分析網架桿件內力是否滿足吊裝要求。

吊裝時，吊裝點的個數應進行設計，進行重心位置的計算。吊裝過程中確保網架桿件不變形。當天吊裝的網架要形成一個穩定的空間體系。

合攏部分的網架施工，對已經安裝好的網架進行監測。保證已經安裝好的網架不至產生較大的撓度、溫度變形和施工變形。

參考文獻

[1]羅堯治. 《大跨度儲煤結構—設計與施工》，2007中國電力出版社;

[2] 《拱形鋼結構技術規程》，2011，中國建筑工業出版社

（作者單位：江蘇華海鋼結構有限公司）

【中圖分類號】TU356

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-3362（2019）05-0066-04