球形網架施工工藝及技經分析

趙玉青

0 引言

螺栓球節點網架是一種新型的屋蓋承重結構，屬于多次超靜定空間結構體系，它改變了一般平面架結構的受力狀態，能夠承受來自各方面的荷載。這種平板形網架，結構新穎美觀，桿件規律性強，網格劃一，整體性好，空間剛度大，抗震性能好，桿件之間全部采用螺栓連接，便于安裝，操作簡便，受力明確。它廣泛用于體育館、展覽廳、餐廳、候車室、倉庫及單層多跨工業廠房等屋蓋承重結構。

1 工程概況

大同市普德藥業倉庫屋蓋采用3 m×3 m網格的正放四角錐球形網架結構，跨度為66 m，上弦支座標高為27.00 m，下弦標高為25.20 m，矢高2.5 m，用小立柱雙面找坡上鋪3 m×3 m小槽板的屋蓋系統。

2 安裝方法

主廠房球形網架根據結構形式可拆分成每跨的單元形式，因此，在施工過程中可供選擇的方法較多。如先在地面組合開始一跨，待第一跨安裝后，后續部分直接在空中展開組合;也可先安裝間隔的兩跨，兩跨間在空中補跨，如此依次進行施工。在平電工程中，主廠房球形網架采用了每跨的單元地面組合用1500TM吊裝的方法依次進行安裝。

3 施工工藝

1)球形網架在組合前，應對網架結構支座定位軸線、標高、水平度及支座錨固位置進行放線測量，用經緯儀、水準儀、鋼尺進行實測。

具體控制見表1。

表1 支承面頂板、支座錨栓位置允許偏差 mm

2)支承墊塊的種類、規格、擺放位置和朝向必須符合設計要求。因桿件內力和節點變形都是根據支座節點在一定約束條件下進行計算的，而支承墊塊的種類、規格、擺放位置和朝向的改變都會對網架節點的約束條件產生直接的影響。如支座點的位置和朝向分布有周邊支承、點支承、周邊支承與點支承相結合、三邊支承一邊開口、兩邊支承兩邊開口等。如果支座點的位置和朝向改變必然會改變支承點的分布情況，最終會導致網架結構邊界條件的改變。

3)網架支座形式在施工中不得隨意改變或者代用。如球形、板式橡膠支座等的改變，則會改變邊界約束條件，邊界約束的改變又必然會導致結構體系形式，有可能使不變體系變成可變體系，導致結構失穩。

4)網架支座的過渡板在施工中不得隨意改變或者代用。該錨栓的必須錨栓，該板焊的板焊，必須符合設計要求，否則可能使自由約束變為彈性約束或者由固定約束變為強迫約束，最終會導致拉桿變為壓桿，使桿件超過允許應力，喪失穩定形成病態網架。

5)網架組合。a.網架在地面分為小拼單元進行拼裝，拼裝時桿件應自然緊固，不得強迫緊固，并必須保證桿件軸線在同一平面內相交于節點中心，以保證桿件的良好受力。b.網架拼裝前，應保證桿件表面干凈，不得有疤痕以免影響桿件應力。拼裝后，螺栓球節點的縫隙用油膩子填嵌嚴密，并應將多余的螺栓孔封口。c.網架拼裝時必須按要求進行起拱。d.網架拼裝時，要嚴格控制節點中心偏差(≤2.0 mm);螺栓球節點與鋼管中心的偏移(≤2.0 mm);桿件的彎曲矢高(L/1 000，且不應大于5.0 mm);弦桿長度(±2.0 mm);錐體高度(±2.0 mm);上弦桿件對角線長度(±3.0 mm)。

6)網架安裝后，在總拼完成后及屋面工程完成后應分別測定其撓度值，所測的撓度值不得超過設計的1.15倍。

7)網架安裝時，不準交叉作業，外圍施工和人行道必須搞好外圍防護，物料不能集中堆放。

4 網架結構的優點

1)網架結構為高次超靜定結構，傳力明確，屋面整體剛度均勻，在變柱距時，傳力環節少，能有效地調整變柱距后的受力不均衡。

2)耗鋼量小:網架結構按空間受力分析，各桿件的材料力學性能可得到充分的利用，比平面桁架支撐系受力合理。

3)采用網架結構時，建筑造型美觀，降低空間高度。網架屋面減輕了結構自重，整個屋蓋輕巧，矢高為鋼屋架的3/5～4/5，降低了倉庫的高度。

4)網架結構抗震性能比平面桁架好。

5)網架結構工期短，安裝需小型機械即可。

6)網架結構桿件類型、規格少，節點種類少而簡單。

7)平面鋼桁架的特點:常規的屋面體系為平面受力體系，平面外的剛度及穩定靠復雜的支撐體系來保證，支撐的桿件強度得不到充分的發揮，因此耗鋼量大。且桿件類型、規格繁多;節點種類多而復雜。體系傳力路線長，節點連接部分薄弱，容易應力集中，對抗震及抵抗行車的水平力、約束汽機房外側柱均不利。鋼桁架、屋面板自重大，需大型機械進行安裝。

8)網架結構、鋼桁架市場價比較見表2。鋼桁架:6 750元/t，鋼筋混凝土大型屋面板:1 350元/m3，網架:7 000元/t，鋼筋混凝土小槽板:900元/m3。

表2 網架結構與鋼桁架市場價比較結果

5 結語

網架結構具有節省成本，施工簡單、工期短、建筑造型美觀、剛度均勻等特點，被廣泛應用于民用、工業建筑結構中，能夠收到極好的技術經濟效益。

［1］ GB 50205-2001，鋼結構工程施工質量驗收規范［S］.

［2］ 張 恒.單層球面網殼的靜力穩定性分析［J］.山西建筑，2010，36(7):57-58.