鋼網架結構安裝質量問題分析及預防措施

袁理智

忻州市工業學校（034100）

近年來，鋼網架結構在我國建筑行業有較大的發展，其應用的范圍也越來越廣泛。由于鋼網架結構具有剛度大、重量輕、抗震能力比較強及整體效果好，由多個桿件從不同方向有規律地連接組成一個完整的高次超靜定空間結構，這種結構改變了常見的平面桁架受力體系，能夠承受來自不同方向的各種荷載。因此被廣泛用于一些機場航站樓、倉庫、體育場館、地鐵、高鐵站、廠房、加油站、碼頭、煤棚、科技館、教育培訓中心等。建筑外形狀各異，可以是矩形、圓形或者扇形，也有的是馬鞍形、飄帶形等。但鋼網架結構的安裝質量問題，如安裝累積誤差、安裝水平度、垂直度要求等，直接關系到工程質量，這就必須對一些安裝過程中的質量問題進行認真分析，采取必要的防范措施，以確保工程質量。

1 鋼網架結構的特點

1）鋼網架結構最大的特點是其改進了直接點互相支撐作用，結構整體穩定性好，強度及抗震能力大幅提高。即使地基有不均勻沉降或者個別桿件受損的情況下，網架結構中內部桿件也能自動調節其內力分配，始終保持結構的完整安全。

2）鋼網架結構是高次超靜定空間結構，能夠承受來自不同方向的荷載，可以有效地利用建筑空間。

3）鋼網架結構的自重輕，用鋼量少。

4）鋼網架結構的適用性非常廣，不僅適用于中小型跨度的工業與民用公共建筑，同時也適用于大跨度的工業與民用建筑。而且建筑物結構外形各異。

5）鋼網架結構取材方便，桿件多采用高頻焊管或無縫鋼管或其他型鋼，材質一般多采用Q235鋼或Q345鋼。

6）鋼網架結構由于它的桿件、螺栓球、焊接球、錐頭、高強螺栓等已標準化、系列化，有利于工廠化規模化生產，同時也能保證產品質量。

7）鋼網架結構的設計計算已有通用的計算機計算程序和相當成熟的網架結構設計軟件，可以同時制作施工圖、查看制作材料表、查看內力分析和網架的安裝示意圖等[1]。

2 鋼網架結構安裝質量注意事項

1）安裝前必須對鋼網架支座點軸線與標高進行校驗。軸線、標高要符合設計有關標準規定要求。

2）安裝前，如果是混凝土柱則應對柱頂強度及標高進行校驗，必須符合設計文件相關標準規定的要求。如果是鋼結構柱，其制作及標高必須符合設計文件的要求，否則不能安裝。

3）如果采用整體吊裝或者局部吊裝法時，應統一對提升裝備進行檢查，對設備的提升速度、吊點、高空合攏以及高空調整等工作做好部署，使其符合施工組織設計的要求。

4）采用高空散裝法時，應搭設滿堂腳手架，并按設計要求放線準確布置好各支點位置以及對應標高。當采用螺栓球高空散裝法時，應設計布置好臨時支點，臨時支點的位置、數量應經過驗算確定。

5）高空散裝的臨時支點應選用千斤頂為宜，這樣就可以逐步調整網架高度。安裝結束拆卸臨時支架時，可以在各支點間同步下降，分段卸荷[2]。

3 鋼網架結構安裝質量工藝流程

3.1 螺栓球正方四角錐網架高空散裝法

工藝流程:核驗柱頂混凝土強度并較核標高→放線、驗線→安裝下弦平面網格→安裝上弦倒三角網格→安裝下弦正三角網格→調整、緊固→安裝屋面帽頭→一支座焊接、驗收。

3.2 焊接球地面安裝高空合攏法

工藝流程:柱頂放線、驗線→焊接安裝下弦平面網格→焊接安裝立體網格→焊接安裝上弦網格→鋼網架整體提升→鋼網架高空焊接合攏→鋼網架整體驗收[3]。

4 鋼網架結構安裝過程中常見質量問題分析與預防措施

4.1 鋼網架安裝時出現尺寸偏差

4.1.1 質量問題現象

鋼網架結構安裝尺寸偏大或者偏小。

4.1.2 原因分析

1）由于在焊接過程中焊縫的長度及厚度影響、當地氣溫高低、焊接時電流強度、焊接先后順序以及每一個焊工師傅焊接技術能力等因素的影響，而形成累積誤差。

2）在鋼網架螺接或者焊接過程中由于測量鋼尺本身存在誤差影響，造成測量結果誤差的累積，從而引起鋼網架整體安裝尺寸受到影響。

3）安裝過程中，要求各桿件不能有變形現象，如果安裝桿件變形就會造成整體尺寸偏差。

4.1.3 預防措施

1）經過試驗研究，鋼管球節點加襯管時，每條焊縫收縮量應為1.5~3.5mm，不加襯管時，每條焊縫收縮應為1.0~2.0mm，焊接鋼板節點，每個節點收縮量應為2.0~3.0mm。所以鋼網架結構在下料安裝時，應首先考慮到上述收縮量對鋼網架整體尺寸的影響。

2）鋼網架結構在安裝時鋼尺必須經過統一校核后方可使用，同時還要考慮當地溫度影響并及時進行修正。

3）為了實際控制其中間各單元尺寸偏差，要求小的單元一定要在模具上統一進行安裝，中間大點的單元也應該在實際尺寸大樣上進行安裝或者是預安裝。

4）有些網架結構在安裝過程中，某些桿件由于傾斜放置或者其它不太好固定，此時為了保證網架整體尺寸精度，需要臨時加裝一些限制尺寸或者加固的桿件，安裝完畢后再拆下來。

4.2 整體拼裝出現變形

4.2.1 質量問題現象

安裝好的鋼網架結構整體拼裝變形超過允許偏差值。

4.2.2 原因分析

1）由于安裝順序不對，造成鋼網架結構整體累積誤差超過允許值。

2）由于焊接順序不對，造成各桿件累積誤差超過允許值。

4.2.3 預防措施

1）對大面積的鋼網架結構安裝時，沒有特殊情況一般采取從中間向兩邊順序安裝或者從中間向四周安裝順序，因為當桿件有一端是自由端時，能方便及時調整桿件拼裝尺寸，可以減小來自多方向的應力與變形。

2）如果鋼網架結構為螺栓球節點結構，桿件拼接順序一般從一邊向另一邊安裝，或者桿件從中間向兩邊安裝順序進行。整體順序為先安裝下弦桿件，其次安裝中間斜桿，最后進行上弦桿件的安裝。

3）如果鋼網架結構為焊接球節點結構，桿件焊接順序應為先焊接下弦節點，這時下弦桿件因為焊接高溫而后冷卻收縮變形向上拱起，然后再焊接中間腹桿，最后焊接上弦桿件。但要注意在桿件拼裝焊接時應盡量避免形成封閉圈，否則由于焊接熱變形而使應力加大使整體產生變形，也影響了結構的安全性。為了避免變形而往往采用對稱循環焊接法，如果是節點板焊接順序從邊沿向中心焊接，必要時可用夾緊器夾緊后將各板件點焊定位再進行全面對稱焊接。

4.3 高空散裝標高誤差

4.3.1 質量問題現象

鋼網架結構將安裝好的小單元或桿件直接在設計位置進行高空散裝時，產生鋼網架整體下沉及標高偏低現象。

4.3.2 原因分析

1）當采用滿堂全支架法安裝時，由于所搭支架材質剛度差，承載鋼網架重量時支架彎曲變形造成網架下沉標高偏低。

2）當采用現場懸挑法安裝時，鋼網架結構在拼裝過程中，一端桿件始終處于懸挑狀態，由于各單元桿件自身不能承載自重，造成網架前端下撓，誤差累積后整體標高偏低。

4.3.3 預防措施

1）通常如果鋼網架結構有屋脊標志線，采用以屋脊線標高為準，一般從中間向兩側安裝，使安裝過程中產生的誤差消除在結構邊緣上。

2）滿堂支架必須確保其有足夠的剛度和穩定性，安裝完成后支架總沉降量不得超過5mm。

3）當采用現場懸挑法安裝時，由于網架單元自身不能承受自重，所以安裝時要對網架進行必要的加固措施。

4.4 高空散裝過程中桿件失穩

4.4.1 質量問題現象

鋼網架某些拉桿起不到拉伸作用，造成壓桿結構失穩而破壞。

4.4.2 原因分析

支撐網架的支架拆除方法不當，也可能是安裝網架工藝不合理等質量問題造成桿件失穩。

4.4.3 預防措施

1）首先要分析網架自重撓度曲線，分區對稱拆除支架并按比例降落。

2）分析網架自重結構特點，把握好網架多點、對稱、同步下降，每步下降不得大于10mm，如此一步一步直到網架降落完畢。

4.5 網架單元安裝撓度出現偏差

4.5.1 質量問題現象

鋼網架采用先安裝條狀或塊狀單元，后將各單元連成整體的安裝方法時，網架整體撓度值大于設計撓度值。

4.5.2 原因分析

各鋼網架單元在合攏時，由于自身重量而下沉。

4.5.3 預防措施

一般在網架合攏處，必須要有足夠剛度的支架，支架上裝有調整網架撓度的螺旋千斤頂。要在施工時根據網架實際情況，進行必要的調整，使撓度值達到設計要求。

4.6 鋼網架結構整體平面扭曲

4.6.1 質量問題現象

鋼網架在地面安裝后，整體吊裝時，出現平面扭曲變形而破壞。

4.6.2 原因分析

1）鋼網架結構設計時沒有充分考慮實際施工吊裝時網架整體所需要的剛度。

2）實際施工中鋼網架多點提升時不同步，高差超過允許值。

4.6.3 預防措施

1）鋼網架設計往往只是考慮正常使用時的荷載，實際施工中的荷載在設計中一般很難準確計入，所以在設計時，要充分考慮施工時多點吊裝可能出現的最大提升高差值，來驗算鋼網架所需要的剛度，制作時要嚴格按照圖紙施工。

2）在實際施工多點吊裝時要盡量做到同步提升，嚴格控制網架提升高差。提升高差允許值一般可取兩吊點間距的1/400，且不得超過100 mm。

4.7 鋼網架整體頂升時產生偏移

4.7.1 質量問題現象

已經安裝好的鋼網架結構整體頂升到設計位置時，鋼網架軸線不能與設計定位軸線重合而產生偏移現象。

4.7.2 原因分析

1）鋼網架各點頂升不能同步進行。

2）鋼網架各桿件及柱子材料剛度較差。

3）鋼網架整體頂升時各點布置距離過大或者分配不合理。

4）對應鋼網架頂升點頂升時超出允許高差范圍。

5）在鋼網架頂升過程中千斤頂合力偏移引起柱軸線產生偏移。

6）網架支座中心與柱軸線中心不能重合，產生偏移。

4.7.3 預防措施

1）鋼網架整體提升時，應設專人指揮統一頂升速度，盡量達到同步頂升。

2）鋼網架在頂升過程中，頂升點處以及柱子必須要有足夠的剛度，必要時要設置一些綴條等加固措施。

3）鋼網架在頂升過程中，頂升點距離的布置，應結合設計圖紙，要避免桿件因承受不住壓力而失穩。

4）頂升時，相鄰的兩個支承點的允許高差值應滿足其支承點結構間距的1/1000，且不超過30 mm。但如果有兩個或者多個千斤頂同時參與頂升時，其允許高差值必須滿足不能超過千斤頂間距的1/200，且不得超過10mm。

5）頂升時，千斤頂合力的偏移而引起鋼網架柱支承點的偏移量不能超過柱軸線5mm，千斤頂必須保持豎直方向頂升。

6）網架在頂升過程中，其支座中心相對鋼柱基準軸線的水平方向偏移量，不得超過柱截面短邊尺寸的1/50以及柱子實際高度的1/500[4]。

5 結語

綜上所述，鋼網架結構取材方便，造形各異，工程進度快，況且鋼網架結構具有剛度大，重量輕，抗震能力強，整體效果好，再加上利用計算機軟件的深化設計，結構合理、規范，出圖效率高。但鋼網架結構的安裝質量直接關系到工程質量，因此必須對一些安裝過程中的質量問題進行認真分析，采取必要的預防措施，以確保工程質量，為我國鋼網架結構工程的健康發展提供有力保障。