大跨度螺栓球型網架結構高空吊裝的技術要點探討

賈 鵬

煤炭工業(yè)太原設計研究院集團有限公司 山西 太原 030001

1 引言

隨著城市化進程的加快，大型建筑結構在高空吊裝過程中的需求越來越多，其中大跨度螺栓球型網架結構具有輕量化、高剛度和高穩(wěn)定性等優(yōu)點，在橋梁、體育館等領域得到廣泛應用[1]。由于其體積龐大、重量較大、結構復雜等特點，對于高空吊裝技術要點的研究顯得尤為重要。

2 結構準備

2.1 結構設計評估

2.1.1 結構強度和穩(wěn)定性分析

在結構設計評估中，需要進行強度分析，包括對螺栓的承載能力進行計算和評估，以確保其能夠支撐整個網架結構的重量。還需要考慮結構在吊裝過程中所受到的額外荷載，如風荷載、工人活動等，以保證結構強度滿足安全要求。大跨度螺栓球型網架結構在高空吊裝過程中，可能會發(fā)生搖晃和傾斜等不穩(wěn)定情況，需要對結構的穩(wěn)定性進行評估，考慮結構的抗傾覆和抗滑移能力。可以采用數值模擬方法進行分析，通過改變結構參數和吊裝過程中的各項條件，找出使結構保持穩(wěn)定的最佳方案[2]。在高空吊裝過程中，需要使用吊車等設備進行操作，需要考慮結構的尺寸和重量，以確保吊裝設備可以滿足要求，并保證吊裝過程中的安全性。還需要考慮施工現場的實際情況，如空間限制、周圍環(huán)境等，確定適合的吊裝方案。螺栓連接是常用的連接方式之一，在高空吊裝中，需要注意連接的可靠性和穩(wěn)定性，可以采用預先拼裝的方式，將各個部件提前連接好，并利用螺栓進行固定，以確保連接的牢固性。

2.1.2 材料特性評估

在進行結構設計評估之前，需要對所使用的材料進行特性評估。考慮到大跨度螺栓球型網架結構所承受的巨大荷載和高空環(huán)境的特殊條件，必須選擇具有高強度、抗腐蝕和耐久性的材料，常見的選擇包括鋼材等。材料的強度是確定結構安全性的重要因素，為了評估材料的強度，通常會進行拉伸、壓縮和彎曲等實驗。這些實驗能夠確定材料的屈服強度、抗拉強度、沖擊韌性等參數，通過將這些參數應用于結構設計評估中的力學模型，可以評估結構在高空吊裝過程中的受力情況。

2.2 結構預制和組裝

2.2.1 結構部件制造

在進行結構部件制造時，需要確保材料的質量符合設計要求。根據結構設計圖紙，確定所需的零部件種類和數量，并選用適當的材料進行加工。常見的材料包括鋼材等，其選擇應考慮到結構的強度、穩(wěn)定性和耐久性等因素。在制造過程中，需要使用相應的設備和工具進行加工[3]。例如，采用數控切割機對材料進行切割，以確保切割尺寸精確；采用焊接設備進行焊接，確保焊接接頭的可靠性和牢固性，還需要進行必要的檢測和試驗，以驗證部件的質量和性能是否滿足要求。在制造過程中，需要注重工藝控制。工藝控制包括配料、預處理、加工和后處理等環(huán)節(jié)，通過制定相應的工藝規(guī)程和操作規(guī)范，確保加工過程的準確性和可控性。

2.2.2 質量控制和檢驗

在預制過程中，合格的原材料是保證結構質量的基礎。需要對材料進行嚴格的檢驗，包括外觀、尺寸、力學性能等方面。例如，對于鋼材來說，要檢查其表面是否有銹蝕、裂紋，尺寸是否符合要求，拉伸強度和屈服強度是否達到標準要求等。通過對材料的全面檢驗，可以排除不合格材料，避免對高空吊裝結構的影響。在組裝過程中，對工藝進行嚴格把控也是十分必要的。每個組裝環(huán)節(jié)都應設定質量控制點，并進行檢驗。比如，在焊接過程中，要對焊縫進行可視檢驗或無損檢測，確保焊縫的質量合格。還需注意對焊接材料的選擇和焊接工藝參數的控制，以保證焊接質量[4]。對于螺栓連接，需要檢查螺紋的規(guī)格和幾何形狀，進行扭矩擰緊力和鎖緊力的檢測，確保連接牢固可靠。結構組裝完成后，還需要進行整體的質量檢驗和安全評估，包括對吊裝結構的幾何尺寸、表面質量、焊縫質量等進行全面檢查。

2.2.3 結構組裝準備

施工人員需要對螺栓球型網架結構的各個部件進行仔細檢查，包括檢查螺栓、鋼板、鋼梁等組成部分是否完好無損，并確認每個零件的數量和規(guī)格是否與設計要求相符。如果發(fā)現任何問題或缺陷，將及時修復或更換。施工人員按照設計方案，將各個部件進行預裝。根據結構圖紙，按照一定的順序依次安裝各個部件，確保每個部件的位置和角度準確無誤，從而幫助施工人員熟悉整個結構的組裝過程，提前發(fā)現并解決可能出現的問題[5]。完成預裝后，施工人員要進行結構調試，檢查各個連接點的緊固情況，確保每個螺栓都正確地固定，還要檢查結構的垂直度、水平度和平面度，以確保整個網架結構的幾何尺寸符合設計要求。

3 吊裝計劃

3.1 吊裝方案制定

吊裝方案的制定，要考慮結構的特點。大跨度螺栓球型網架結構通常由各個零部件組成，并且具有較高的重量和體積。在制定吊裝方案時，必須準確計算每個零部件的重量和重心位置，以確定合適的起吊點和吊裝設備。吊裝方案的制定，要考慮工作環(huán)境的限制。大跨度螺栓球型網架結構通常需要在高空進行吊裝，這就要求吊裝方案必須考慮到風力、氣溫等因素對吊裝過程的影響[6]。為了確保吊裝的安全性，必須制定相應的防護措施，并在吊裝過程中密切監(jiān)測天氣變化，及時調整吊裝計劃。吊裝方案的制定，還要考慮吊裝設備的選擇和使用。在制定吊裝方案時，必須根據工程的要求和實際情況選擇合適的起重機械，并確保其具備足夠的承載能力和穩(wěn)定性，也要考慮吊裝設備的布置和操作方式，以確保吊裝過程中的安全和效率。

3.2 吊裝計算和模擬

根據大跨度螺栓球型網架結構的重量和形狀，需要選擇適當的起重機械，并確保其起重能力足夠滿足結構的重量要求。通過吊裝計算，可以確定吊裝過程中所需的吊裝設備的選擇和使用。吊裝施工中，需要計算起重機械的吊裝半徑和高度，并根據吊裝過程中的動態(tài)載荷來確定對結構的影響。吊裝模擬是通過計算機輔助設計軟件進行的，可以準確地模擬吊裝過程中的各種因素和細節(jié)。通過模擬，可以確定吊裝過程中可能出現的問題，并采取相應的措施進行預防和解決。

3.3 風險評估和控制

3.3.1 安全風險識別

高空吊裝本身就有一定的風險，吊裝設備可能會故障，導致結構物失去平衡并可能墜落。工作人員需要懸掛在空中操作，如果沒有適當的保護措施，則可能受傷。大跨度螺栓球型網架結構具有復雜的設計和施工要求，任何一個環(huán)節(jié)出現問題，都可能導致結構失去穩(wěn)定性。例如，如果螺栓連接不牢固或材料質量不過關，結構就有可能在吊裝過程中出現松動或斷裂的風險。在高風速、惡劣氣候或雷暴天氣下進行高空吊裝是非常危險的，風力可能會影響吊裝設備的穩(wěn)定性，甚至將結構物吹離原來的位置。

3.3.2 風險管理策略

定期檢查和維護設備，并進行必要的修理和更換，能夠確保吊裝作業(yè)的順利進行，避免意外事故的發(fā)生。在吊裝作業(yè)前，應對設備進行全面的檢查，檢查設備的各個部分是否完好無損、使用是否正常，并且設備是否符合相關標準和規(guī)定。如發(fā)現設備存在問題，應及時進行修理或更換，確保設備的安全性和可靠性。維護包括設備的清潔、潤滑、緊固以及調整等工作。清潔可以排除設備表面的污垢和積塵，使設備保持干凈整潔；潤滑可以減少設備的磨損，降低摩擦力，確保設備正常運行；緊固可以確保設備連接處牢固可靠，避免因螺栓松動而導致設備故障；調整可以根據實際需求調整設備的工作狀態(tài)，以達到最佳效果。當設備出現故障時，應立即停止使用，由專業(yè)維修人員進行維修。對于已經嚴重損壞或到達使用壽命的設備，則需要及時更換，以確保吊裝作業(yè)的安全性和高效性。要仔細檢查螺栓連接是否牢固，材料是否符合規(guī)定，并確保結構的穩(wěn)定性，以防止在高空吊裝過程中出現問題。螺栓連接是構成結構的重要組成部分，如螺栓松動或無法承受正常負荷，將直接影響結構的穩(wěn)定性。在安裝螺栓之前，必須確保每個螺栓都被正確地固定，并使用適當的扭矩力進行擰緊。還應定期檢查螺栓是否松動，以及是否需要重新擰緊。在選擇材料時，必須嚴格遵循相關標準和規(guī)定，并確保所選材料能夠承受設計要求下的負荷和環(huán)境條件。在材料的采購和使用過程中，必須進行必要的檢查和測試，以確保其質量符合要求。在開始施工前，掌握可靠的天氣預報信息，如果預計工作期間會有惡劣的天氣條件，例如大風、暴雨或雷電活動，應該謹慎施工，這種情況停工往往是最好的選擇。如果施工過程中，天氣突然變壞，例如，突然刮起大風或下起暴雨，應該確保工作人員迅速離開高空作業(yè)區(qū)域，到達安全地帶。還要采取必要的防護措施，例如，加固吊裝設備或加強結構的穩(wěn)定性，可以利用遮擋物保護設備，以減輕強風或暴雨的影響。

4 安全措施

4.1 人員培訓和認證

對于參與高空吊裝的人員，必須進行專門的培訓，包括對于螺栓球型網架結構及其拆卸、安裝和吊裝流程的全面了解。參與人員需要了解網架結構的設計和施工原理，以及吊裝過程中可能出現的問題和應急處理措施，熟悉相關的吊裝設備和工具的使用方法，以及操作規(guī)范和安全操作程序。高空吊裝屬于特殊施工崗位，需要參與人員獲得相應上崗資質。資質認證的過程包括理論考試和實際操作考核兩個方面，理論考試主要測試參與人員對于螺栓球型網架結構和吊裝過程的理解程度，以及對安全措施的掌握情況。實際操作考核則是通過模擬真實場景來測試參與人員的操作技能和應急處理能力。

4.2 通信和信號系統

建立通信和信號系統，可以確保施工人員之間的有效溝通，以及對吊裝操作進行準確的指導。在這個系統中，應配置無線對講機或者其他形式的通信設備，使得各個吊裝工區(qū)之間能夠相互聯系。通過通信設備，施工人員可以及時傳遞重要信息，如吊裝計劃、操作指導等，可以避免誤解或者誤操作，提高溝通效率。在高空吊裝過程中，信號指揮系統可以確保吊裝操作的準確性和安全性。系統由專門的信號員來負責，通過手勢、信號燈或者其他信號設備向吊裝機械操作員傳達指令，與吊裝機械操作員進行高效、安全的協作。

4.3 緊急救援計劃

4.3.1 緊急情況響應計劃

緊急救援計劃，需要明確各類緊急情況的定義和等級劃分。不同類型的緊急情況可能會有不同的處理方式和優(yōu)先級，需要將自然災害、設備故障、人員意外傷亡等的具體情況，劃分為一級、二級等緊急程度。當發(fā)生緊急情況時，需要迅速采取行動，防止事態(tài)擴大。在緊急救援計劃中應明確行動的先后順序、各級別應急響應負責人的職責和權限、緊急情況的報告流程等，還需要明確與相關部門（如消防、醫(yī)療等）的聯系方式和合作機制。

4.3.2 救援設備準備

配備專業(yè)的救援團隊，由經過專門訓練和資質認證的救援人員組成，熟悉各種救援技巧和操作流程。在緊急情況下，能夠迅速采取行動，保證被困人員的安全。準備一些常用的救援設備，比如，救援繩索、救生器材、救生網等，這些設備應經過嚴格的測試和檢驗，確保其質量和使用效果。采用一些高科技救援設備，比如，無人機、遙控器操控裝置等，能夠在短時間內到達事故現場并進行救援操作，并為救援人員提供全方位的視角和信息，提高救援效率。

5 吊裝執(zhí)行

通常情況下，應從小件部件開始吊裝，逐漸進行組裝。這樣可以減輕吊裝設備的負荷，提高施工效率。對于較大而復雜的構件，需要預先制定詳細的拆解和吊裝方案。在吊裝過程中，要根據結構的特點合理設置吊點，并采取適當的控制措施，如使用吊索等，以保證結構的平衡和穩(wěn)定。還需要經常檢查吊裝設備的運行狀態(tài)，及時調整和修復。吊裝完成后，需要進行驗收和檢測工作。對于大跨度螺栓球型網架結構，應進行相關的力學性能測試和結構安全評估，確保吊裝過程沒有引起結構的變形和損壞，并滿足設計要求。

6 吊裝后維護

定期進行結構的外觀檢查，以確保其表面沒有明顯的破損、缺陷或腐蝕現象。特別是對于處于高空吊裝工程中的結構，可能會受到風、雨、雪等惡劣天氣的影響，需要更加重視結構的表面保護，并及時采取修復措施。由于長期的使用等原因，螺栓可能會出現松動的情況，應對結構的連接螺栓進行定期檢查和緊固。對于大跨度螺栓球型網架結構的涂層材料，應定期進行檢查和修復。涂層可以提供結構的防腐、防銹功能，但長期暴露在室外環(huán)境中，涂層可能會受到紫外線、酸雨等因素的侵蝕。需要定期檢查涂層的狀況，并進行補漆修復，以延長結構的使用壽命。

7 結束語

本文通過對大跨度螺栓球型網架結構高空吊裝的技術要點進行探討，總結了結構準備、吊裝計劃、安全措施、吊裝執(zhí)行和吊裝后維護等內容。由于每個工程的具體情況不同，實施吊裝時還需結合實際情況進行細致的分析和調整，以確保吊裝過程的成功完成。