大跨度波形曲面網(wǎng)架施工技術(shù)

【摘要】針對(duì)大跨度波形曲面網(wǎng)架施工中關(guān)鍵技術(shù)控制和實(shí)施，闡述多變曲面錯(cuò)落有致地搭設(shè)符合曲面變化的臺(tái)模，采用高空散裝及三向定點(diǎn)拼裝工藝，先成片固定支座、先中間后兩邊的拼焊，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益良好。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)架；錨栓；高空散裝；鋼柱制安；質(zhì)量控制

隨著目前國(guó)內(nèi)網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)在大型公共建筑的廣泛應(yīng)用，對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝也提出了更高的要求。眾多的預(yù)埋件以及腳手架高支體系由于標(biāo)高、軸線(xiàn)復(fù)雜，施工難度大，是直接影響高空網(wǎng)架安裝整體質(zhì)量的重要部位，因此對(duì)于這種類(lèi)型的網(wǎng)架施工成為施工單位研究的重要課題。我公司施工的大同衛(wèi)校體育場(chǎng)，采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架平面尺寸為102m×40.35m，采用厚皮圓鋼管獨(dú)立柱多點(diǎn)支撐。支撐柱兩排，網(wǎng)架前后懸挑，呈波浪形外形，曲面最高點(diǎn)標(biāo)高29m，空心球坐標(biāo)不一，桿件規(guī)格尺寸種類(lèi)繁多。

1. 施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

（1）大跨度曲面屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程存在網(wǎng)架變形較大、球節(jié)點(diǎn)位置存在施工誤差、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吊點(diǎn)測(cè)量、定位困難等特點(diǎn)。

（2）從錨栓安裝到整個(gè)網(wǎng)架的施工完成，著力抓住每一步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用切合實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，先進(jìn)的加工設(shè)備檢測(cè)儀器施工工藝，提高了工作效率，加快了施工進(jìn)度，很好地保證了工程施工質(zhì)量。

（3）屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的吊裝、組對(duì)、焊接、測(cè)量校正等工序都可在同一胎架上重復(fù)進(jìn)行，即可提高屋蓋的安裝質(zhì)量、改善施工操作條件，又可以增加施工過(guò)程中的安全性。

（4）施工工藝先進(jìn)、可操作性強(qiáng)、工序銜接緊密，工效高。

2. 施工關(guān)鍵技術(shù)及操作要點(diǎn)

2.1施工關(guān)鍵技術(shù)。從錨栓安裝、鋼柱制安到網(wǎng)架成型施工組織一體化。根據(jù)多變曲面錯(cuò)落有致地搭設(shè)符合曲面的臺(tái)模，結(jié)合全站儀打點(diǎn)對(duì)基層曲面網(wǎng)架的球點(diǎn)三維定位測(cè)量技術(shù)，采用高空散裝及三向定點(diǎn)拼裝工藝，按先成片后定支座、先中間后兩邊（或向四周擴(kuò)散）的拼焊，以減少焊接殘余應(yīng)力。

2.2施工操作要點(diǎn)。

2.2.1施工圖紙深化設(shè)計(jì)。圖紙深化前，測(cè)量員必須配合設(shè)計(jì)師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，檢查屋架施工偏差，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決。

2.2.2錨栓的安裝。復(fù)雜曲面網(wǎng)架鋼柱錨栓的安裝精確度，對(duì)鋼柱安裝及網(wǎng)架支座的定位精確度有很大影響。用逐條安裝法在安裝現(xiàn)場(chǎng)操作，不易保證錨栓的垂直度及相互之間的尺寸要求，且積累誤差大，也不易現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、復(fù)核、驗(yàn)收。為此對(duì)每個(gè)柱腳錨栓采用成型式整體安裝法。

2.2.2.1根據(jù)圖紙要求柱腳錨栓的布置及錨栓間相對(duì)位置尺寸將已加工合格的錨栓組裝成型。具體做法：

（1）制作成型模架。用8mm厚鋼板制作柱腳板模具，模具上按施工圖要求的錨栓布置和尺寸開(kāi)孔。孔徑以剛好穿進(jìn)錨栓為宜，不得大于錨栓直徑0.2mm。利用角鋼做支架與上下兩塊模板組裝成專(zhuān)用模架。

（2）在模架上安裝錨栓后，利用鋼筋將錨栓連接牢固，點(diǎn)焊成不變形結(jié)構(gòu)。

2.2.2.2安裝分初裝和校準(zhǔn)兩步，初裝是在錨栓間鋼筋未完全安裝之前，經(jīng)測(cè)量放線(xiàn)將成型栓體吊裝安裝支設(shè)到施工圖要求的相應(yīng)位置，并拉結(jié)臨時(shí)固定。校正是在相應(yīng)處鋼筋安裝完畢，模板支設(shè)加固完畢，并檢查驗(yàn)收合格后，在水準(zhǔn)儀和全站儀的檢測(cè)下，校正到所要求的標(biāo)高和精確位置，并用鋼筋作電焊加固。安裝校正準(zhǔn)確定位用全站儀跟蹤檢查。注意準(zhǔn)確定位前，模板支設(shè)及加固必須全部完成，經(jīng)檢查驗(yàn)收可靠后進(jìn)行。

2.2.3焊接圓鋼管鋼柱的制作安裝。

2.2.3.1制作工藝流程為：

板材檢查——下料銑邊——預(yù)彎——成型——合縫預(yù)焊——內(nèi)焊——外焊——精整——校直——管體校圓——焊縫超聲波探傷——平頭倒角——測(cè)長(zhǎng)稱(chēng)重

2.2.3.2定位焊用CO2氣體保護(hù)焊，內(nèi)外施焊采用自動(dòng)埋弧焊焊接，管體校圓采用校圓機(jī)，校圓機(jī)有內(nèi)模滾和外模滾，在模滾與管體的滾動(dòng)下將管體校圓，偏差控制在規(guī)范范圍內(nèi)。

2.2.3.3鋼柱安裝。鋼柱安裝采用汽車(chē)式起重機(jī)吊裝，對(duì)高重鋼柱安裝時(shí)，在起重機(jī)的配合下拉結(jié)好臨時(shí)攬風(fēng)繩，并用水準(zhǔn)儀和全站儀檢測(cè)，通過(guò)調(diào)整錨栓上下螺帽上下螺帽校正鋼柱的垂直度、柱基板標(biāo)高和準(zhǔn)確定位。并在二次澆筑部位，沿柱基板周?chē)膫€(gè)方向支設(shè)墊鐵。檢測(cè)復(fù)查準(zhǔn)確無(wú)誤后方可摘汽車(chē)吊吊勾。為了保證鋼柱柱基的二次澆筑質(zhì)量，采用無(wú)收縮混凝土，自流平灌漿法施工。

2.2.4焊接空心球的加工。

2.2.4.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)空心球一般用熱壓工藝制作，首先將鋼板下料后加熱至850～900℃，這個(gè)溫度區(qū)段屬于鋼材正火處理溫度，加熱后的坯模經(jīng)過(guò)空氣中自然冷卻，保持鋼材強(qiáng)度的同時(shí)能夠保持良好的塑性和韌性。通過(guò)光譜試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)合格后的壓制球殼。

2.2.4.2空心球的焊接方法：把組對(duì)好的空心球放在轉(zhuǎn)胎上，用手工電弧焊施焊。壁厚大于16mm的大型空心球制作焊接時(shí)用埋弧自動(dòng)焊，先用CO2氣體保護(hù)焊或手工電弧焊，小直徑焊條打底，以保證在焊透的同時(shí)避免燒穿，然后用自動(dòng)埋弧焊填肉、蓋面。

2.2.5網(wǎng)架拼安臺(tái)模的搭設(shè)。

2.2.5.1臺(tái)模設(shè)計(jì)。根據(jù)網(wǎng)架曲面形狀和下弦球的空間位置，分區(qū)分段、分片設(shè)計(jì)不同標(biāo)高的平臺(tái)面，以便支設(shè)可調(diào)節(jié)下弦節(jié)點(diǎn)托，支撐下弦球。必須先通過(guò)驗(yàn)算保證臺(tái)模架有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。采用換載計(jì)算法，驗(yàn)算看臺(tái)梁板能否滿(mǎn)足臺(tái)膜、網(wǎng)架及施工荷載作用，并繪制臺(tái)模施工搭設(shè)圖。

2.2.5.2臺(tái)模架的搭設(shè)施工。

（1）根據(jù)臺(tái)模搭設(shè)圖布置桿件采用全站儀在網(wǎng)架下基面打點(diǎn)，并標(biāo)注標(biāo)高。

（2）臺(tái)模搭設(shè)形成一個(gè)穩(wěn)定體系過(guò)程中，必須采用軟硬連結(jié)使臺(tái)膜架與已施工完畢的混凝土建筑可靠連結(jié)，以保證施工安全萬(wàn)無(wú)一失。

（3）臺(tái)模架周邊和臺(tái)模架的高低差處必須搭設(shè)安全防護(hù)欄，掛設(shè)安全防護(hù)網(wǎng)。

（4）分區(qū)分片對(duì)臺(tái)模上可調(diào)式下弦球節(jié)點(diǎn)托的布置位置進(jìn)行再次檢測(cè)和復(fù)核，并做好加固調(diào)整。方可進(jìn)入下道工序鋼球及桿件吊裝安裝。

2.2.6網(wǎng)架桿件的制作。

2.2.6.1根據(jù)施工圖說(shuō)明并正確考慮桿件的溫度影響，焊接收縮量，相貫量等因素，確定桿件下料長(zhǎng)度。桿件長(zhǎng)度的允許偏差應(yīng)為±1mm。

2.2.6.2桿件下料后并開(kāi)設(shè)坡口，由于桿件尺寸種類(lèi)繁多，分類(lèi)擺放，防止混桿和錯(cuò)桿。

2.2.7網(wǎng)架的高空散裝法。

2.2.7.1依據(jù)先成片后固定支座、先中間后兩邊或（向四周擴(kuò)展）的拼裝順序，采用桿件三向定位球節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量相結(jié)合的放線(xiàn)定位技術(shù)。

2.2.7.2在中間區(qū)下弦球網(wǎng)格基準(zhǔn)點(diǎn)，按圖紙中鋼球編號(hào)先將帶桿件的鋼球，吊置于可調(diào)下弦球節(jié)點(diǎn)托上，用全站儀測(cè)量空心球定位基點(diǎn)，并用拉對(duì)角線(xiàn)尺寸的方法復(fù)核后，點(diǎn)焊牢固，形成下弦網(wǎng)格。以形成的下弦網(wǎng)格為基礎(chǔ)，定位上弦球，上弦球采用空間三桿定點(diǎn)法安裝，用倒鏈吊裝到位。形成錐體形狀后，依次向兩邊或四面擴(kuò)展拼裝。

2.2.7.3空心焊接球與每個(gè)桿件頭的連接焊口，采用3處定位，根據(jù)焊口直徑大小，確定定位焊的焊縫長(zhǎng)度，一般為20～50mm。在正式施焊前，必須清理好定位焊縫表面，并用砂輪磨光機(jī)將焊縫頭尾打磨與未焊坡口處成斜坡過(guò)渡，以便正式施焊時(shí)均勻焊透。

2.2.7.4復(fù)合定位及尺寸符合要求后，進(jìn)行球——管接口的施焊。焊接遵循先下弦后上弦的焊接原則，在支座區(qū)域內(nèi)的桿件與空心球節(jié)點(diǎn)焊接完成后再次復(fù)核檢測(cè)，根據(jù)實(shí)際變形情況，調(diào)整柱帽桿件的下料長(zhǎng)度，進(jìn)一步消除焊接殘余應(yīng)力的集中，同時(shí)減少積累誤差。焊接采用單面施焊，雙面成型的焊接技法，完成球體與桿件的焊接。焊接完后清除焊接表面并做好檢查驗(yàn)收和按要求做無(wú)損探傷試驗(yàn)。

2.2.8卸載。網(wǎng)架拼裝及施焊全部完成，經(jīng)檢測(cè)復(fù)核驗(yàn)收合格后，根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的情況和各支撐點(diǎn)的結(jié)構(gòu)自重?fù)隙戎荡_定卸載方案，采用間隔同步卸載法，先卸高處后卸低處，防止個(gè)別支撐點(diǎn)集中受力，每次卸載不大于10mm。

2.2.9除銹、涂裝。

2.2.9.1鋼球一般采用噴砂或拋丸除銹，經(jīng)驗(yàn)收達(dá)到圖紙要求的除銹等級(jí)后涂刷專(zhuān)用底漆到要求涂層厚度。

2.2.9.2涂裝。桿件底漆在桿件下料及開(kāi)設(shè)好坡口且除銹驗(yàn)收合格后進(jìn)行，底漆涂刷時(shí)在需用焊接的管頭留100mm長(zhǎng)。在桿件組裝，焊接質(zhì)量驗(yàn)收檢查合格，方可進(jìn)行補(bǔ)刷涂層，補(bǔ)層應(yīng)按規(guī)定的涂刷遍數(shù)分層補(bǔ)刷，涂層應(yīng)完整，附著良好。

3. 質(zhì)量控制

3.1焊接球節(jié)點(diǎn)按設(shè)計(jì)規(guī)格的球及匹配的鋼管焊接成試件，進(jìn)行軸心拉、壓承載力試驗(yàn)，其試驗(yàn)破壞荷載值大于或等于1.6倍設(shè)計(jì)承載力。

3.2網(wǎng)架完成后應(yīng)分別測(cè)量其撓度值，且所測(cè)的撓度值不應(yīng)超過(guò)相應(yīng)設(shè)計(jì)值的1.15倍。

3.3結(jié)構(gòu)單元拼裝精度控制（結(jié)構(gòu)單元安裝允許偏差見(jiàn)表1）。

表1結(jié)構(gòu)單元安裝允許偏差序號(hào)分項(xiàng)允許偏差1主架支座中心偏移應(yīng)為網(wǎng)架跨度的1/3000；且不應(yīng)大于30mm2縱橫向邊長(zhǎng)偏差應(yīng)為長(zhǎng)度的1/2000；且應(yīng)大于30mm3高度偏差允許值應(yīng)為相鄰支座間距的1/400且不應(yīng)大于15mm4網(wǎng)架最高點(diǎn)與最低點(diǎn)不應(yīng)大于30mm5網(wǎng)架自重下?lián)隙炔淮笥谠O(shè)計(jì)值（W）的15%4. 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬桿件與球節(jié)點(diǎn)的相貫量、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)加減、全占儀測(cè)量定位技法、單面施焊雙面成型技法、高空散裝法，消除焊接應(yīng)力的施工工藝，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有施工安全、快速、經(jīng)濟(jì)、可靠的優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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