懸挑施工技術在不同形狀螺栓球節點網架安裝中的實際應用

張景信

（河南能源化工集團 規劃發展部，河南 鄭州 450000）

懸挑施工技術在不同形狀螺栓球節點網架安裝中的實際應用

張景信

（河南能源化工集團 規劃發展部，河南 鄭州 450000）

本文簡要介紹了殼型螺栓球節點網架的特點，闡述了殼型螺栓球節點網架懸挑施工的基本思路和施工工藝，以及該技術的優點。文中對兩種常見的殼型螺栓球節點網架——柱殼和球殼的懸挑安裝操作方法進行了分析比對，指出因網殼形狀不同穩定的基本環帶網格位置不同，進而造成腳手架搭設位置不同和安裝次序不同，通過效益分析指出該技術優點,便于該技術進一步的推廣和應用。

螺栓球節點網架；懸挑拼裝；穩定環帶網格；小拼單元

1 殼型螺栓球節點網架的特點

螺栓球節點網架，桿件之間全部采用螺栓連接，現場安裝簡便，廣泛用于大跨度、大空間的建筑結構中。近年來，工業廠房屋蓋結構（如原料均化庫、干料庫和成品庫等）使用柱面殼型和球面殼型螺栓球節點網架的工程實例逐漸增多起來。對于板型螺栓球節點網架施工，可搭設腳手架高空組裝，也可在地面完成整個網架組裝后整體吊裝，或者分條塊組裝后再吊裝至空中組對；而對于殼型螺栓球節點網架而言，由于結構和外形的特殊性，必須借助搭設的腳手架體系才能完成整個網架的組裝。

2 懸挑拼裝方法的基本思路和施工工藝

殼型螺栓球節點網架懸挑拼裝的基本思路是，綜合考慮網架形狀、支承情況和現場場地狀況，先借助腳手架體系拼裝形成初始穩定結構的若干連續的基本環帶網格（以下簡稱“穩定的基本環帶網格”或“基本環帶網格”），再在此基礎上懸挑組裝其他環帶網格。為確保每次懸挑安裝后仍形成穩定體系，單個的節點球必須和與它相連的桿件按一定的規律在地面預先拼裝成一球多桿的小拼單元組合件（以下簡稱“小拼單元”），用吊車送至相應的安裝位置進行懸挑安裝。其根本出發點是將殼型網架空中安裝作業最大限度地移到地面來完成。而穩定的基本環帶網格是實施懸挑拼裝的基礎和前提條件，其位置確定時，既要考慮易于生根，又要便于腳手架搭設。

殼型螺栓球節點網架懸挑拼裝的施工工藝流程是：施工準備→搭設組裝基本環帶網格用的腳手架→散裝法安裝穩定的基本環帶網格→拆除腳手架（需經驗算滿足下步懸挑施工需要）→地面拼裝球桿小拼單元件→在穩定環帶網格上逐排懸挑拼裝其他環帶網格→網架安裝完成檢查調整。

3 施工準備

3.1 螺栓球和桿件等工件在工廠流水生產線條件下加工制作，出廠前編好序號，進場時進行檢查驗收。

3.2 對網架平面圖與基礎平面圖進行復核，保證網架支座位置與基礎相吻合。檢查支承面和預埋件的尺寸、位置是否符合設計和施工規范要求，以及地面平整密實情況是否滿足要求。

3.3 綜合考慮網架結構形狀、支承情況和現場場地狀況等因素，分析確定基本環帶網格位置。對于柱面殼型網架，取柱殼中間部位座于4個支承點之上的幾條橫向連續環帶網格作為基本環帶網格；對于球面殼型網架，取球殼最下部座于所有支承點之上的2條完整的環帶網格作為基本環帶網格。

3.4 安排腳手架的架桿和扣件進場，并復查其質量情況。

4 搭設腳手架

4.1 在基本環帶網格位置處搭設相應的腳手架。對于柱面殼型網架，可在柱殼任一個可形成穩定的基本環帶網格（座于4個支承點之上的橫向連續環帶網格）位置的下部空間搭設滿堂腳手架；對于球面殼型網架沿著球殼最下部二個環帶網格搭設一圈腳手架。

4.2 腳手架設計時，其承載力和穩定性應滿足散裝基本環帶網殼的要求。

4.3 腳手架搭設時必須符合規范要求，搭設高度與下弦桿頂標高位置基本齊平，頂部的腳手板要滿鋪、可靠固定，頂部四周設置防護欄桿。

5 組裝穩定的基本環帶網格

5.1 當土建支承面和腳手架驗收合格后，方可開始在腳手架上拼裝基本環帶網格，拼裝成的基本環帶網格必須是穩定的結構體系，支座處不得少于4個支承點。

5.2 拼裝基本環帶網格時，先按支承面軸線位置安放支座，鋪放下弦球和下弦桿時，在每個下弦節點處加一臨時支承或調平器，使它處于設計的水平位置，緊接著安裝腹桿，然后安裝上弦桿和上弦球。

5.3 基本環帶網格拼裝完成以后，對其位置、標高以及支座位置、標高進行測量校正，并檢查所有套筒螺母是否擰緊、高強螺栓是否到位，符合要求后，將支座點焊或螺栓連接臨時固定。

5.4 基本環帶網格驗收合格后，經驗算滿足懸挑施工下一個環帶網格的需要，這時候可以拆除腳手架，以騰出相應的場地和空間。

6 小拼單元地面組裝

6.1 小拼單元劃分。劃分應把握的基本原則是：懸挑安裝后形成穩定的結構體系，單個的球節點與桿件連接在一起拼裝，盡量減少高空作業量。實際劃分時應綜合考慮網架結構類型、懸挑安裝位置、安裝后的結構穩定性、施工條件等因素，將網架的各個螺栓球節點和與它相連的桿件有規律地劃分成一球多桿的小拼單元件，在圖紙上編好序號。由于網架結構形式和網格位置的不同以及安裝次序的不同，拼裝小拼單元件時每一個螺栓球節點對應的桿件數可能不完全相同，如對于四角錐體單元組成的網殼，小拼單元基準件是一球四桿，但對于每一個環帶網格最先（最后）安裝的上弦（下弦）節點均不是一球四桿小拼單元。

6.2 小拼單元地面拼裝。小拼單元拼裝在其設計實際投影附近的地面上進行，依照安裝次序按圖紙將每個螺栓球和相應的桿件拼裝成一個個的一球多桿的小拼單元，拼裝完成后保持角度和尺寸，以防止桿件變形，并將螺栓擰緊，按圖紙編號編好序號。

7 懸挑法拼裝其他環帶網架

7.1 懸挑拼裝施工步驟。一是在已拼裝好的基本環帶網格的基礎上，向一側或兩側逐環帶懸挑拼裝其他網格，每次擴展一條環帶網格。二是每個環帶網格開始懸挑安裝時，用吊車將一個個小拼單元送至相應的安裝位置，邊安裝邊測量網格的長度、高度和垂度，如發現偏差太大時，及時予以校正和調整，一條上弦環線上的螺栓球節點依次安裝完成，進行調整、緊固，接著依次安裝緊鄰的一條下弦環線上的螺栓球節點，如此交替進行，直至該環帶網格安裝結束。實際施工時具體安裝順序可根據網架結構形式和吊車站位情況進行相應調整。三是一條環帶網格懸挑拼裝完成后，對該環帶網格的位置、標高、幾何尺寸、螺栓擰緊程度、撓度以及支座位置、標高進行校核，符合要求后，將支座點焊或螺栓連接臨時固定。如果該環帶網格沒有設計支座，應設置臨時支座，待設計支座安裝后再將臨時支座拆除。四是按上述工藝逐環帶懸挑安裝其他網格，環帶網格安裝越多形成的網殼越穩定。整個網架安裝完成后，進行檢查驗收，不符合要求的部位進行調整，重新緊固連接螺栓。

7.2 柱面網殼懸挑安裝的操作要點。一是柱面網殼懸挑安裝施工時，從基本環帶網格開始，沿縱向依次向兩側逐環帶懸挑拼裝各個環帶網格。安裝過程中，空中懸挑作業工人數與小拼單元桿件數保持一致。二是以四角錐體單元組成的柱殼為例。每個環帶網格懸挑安裝開始時，先從中部（頂部）開始安裝第一個上弦球節點——由1個上弦球、1條上弦桿和2條腹桿組成的一球三桿的小拼單元，將其用吊車送至相應的安裝位置，在其三根桿件對應的三個已安裝螺栓球的位置上的三個工人，將桿件的另一端與對應的螺栓球連接，并擰緊螺栓，檢測合格后第一個上弦球節點安裝完成。按上述工藝向兩側依次安裝由1個上弦球、2條上弦桿和2條腹桿組成的一球四桿小拼單元基準件，逐節點推進。最后安裝環帶端部的上弦球節點——由1個上弦球、2條上弦桿和1條腹桿組成的一球三桿小拼單元件。三是上弦球節點安裝完成后，接著從環帶中部（頂部）開始安裝第一個下弦球節點——由1個下弦球、1條下弦桿和2條腹桿組成的一球三桿小拼單元，用吊車將其送至相應的安裝位置，在其三根桿件對應的三個已安裝螺栓球的位置上的三個工人，將桿件的另一端與對應的螺栓球連接，并擰緊螺栓。然后按上述工藝向兩側依次安裝由1個下弦球、2條下弦桿和2條腹桿組成的一球四桿小拼單元，逐步推進。最后安裝環帶端部的下弦球節點——由1個下弦球、2條下弦桿和1條腹桿組成的一球三桿小拼單元件。

7.3 球面網殼懸挑安裝的操作要點。從基本環帶網格開始，沿豎向由球殼底部向殼頂收口式逐環帶懸挑拼裝各個環帶網格。每個環帶網格安裝時，可從任意一個螺栓球節點位置開始，沿順時針（或逆時針）方向依次懸挑安裝該環帶上弦球節點，拼裝方法同柱面網殼節點懸挑拼裝方法。上弦球節點全部安裝完成后，再依次安裝下弦球節點。對于以四角錐體單元組成的球殼，每個環帶網格最先安裝的一個上弦（下弦）節點是一球三桿小拼單元，每個環帶中間部位安裝的上弦（下弦）節點是一球四桿小拼基準件，每個環帶安裝的最后一個上弦（下弦）節點是一球五桿小拼單元。

8 網架懸挑施工注意事項

8.1 網架懸挑施工屬于高空作業，必須做好作業人員的安全培訓工作，作業時必須穿防滑鞋，佩戴好安全帽和安全帶。特殊工種人員必須持特殊操作證上崗作業。

8.2 網架安裝時，嚴格按圖施工，確保每個節點、每根桿件對號入座。

8.3 每個螺栓球節點小拼單元件吊至高空組裝后必須保證組成一個穩定的結構體系，不能出現活動懸桿，以保證高空作業人員的安全。

8.4 在網架結構安裝施工過程中，時刻注意平面軸線和標高的控制，如出現較大的偏差，立即停止安裝，查明原因后，采取相應的措施糾偏。

8.5 支座節點安裝，做到支承球節點與網架支座緊密結合，網架支座底板與柱頂預埋件緊密結合，保證網架結構的整體平整度和整體剛度符合設計和施工規范要求。

9 效益分析

采用小拼單元懸挑施工殼型螺栓球節點網架，具有安全、靈活、快捷、費用低等優點，經濟效益和社會效益顯著。

9.1 利用結構本身體系承受自身荷載和懸挑作業荷載，不需搭設滿堂腳手架，占用場地大幅度減少，且不受地形條件限制，施工靈活性大大增加；腳手架投入量少，周轉材料費用省。

9.2 采用懸挑法安裝網架，將空中作業最大限度地移到地面來完成，在地面預先拼裝小拼單元，且安裝時無需大型吊裝設備；腳手架在基本環帶網格安裝完畢即可拆除，為施工提供了極為方便的現場條件。施工作業安全性好，費用省。

9.3 小拼單元地面拼裝與空中吊裝作業可組織流水作業，提高了安裝效率，有效縮短工期，且易于保證安裝質量。

9.4 柱面殼型網架的縱向長度與跨度比值越大，或球殼型網架高度與直徑比值越大，懸挑安裝優點越顯著。

10 工程應用實例

河南中美鋁業有限公司原設計平面投影242.50m*60.15m的礦石均化堆場工程，由管桁架結構改為柱面殼型螺栓球節點網架結構，采用小拼單元懸挑方法安裝施工，安全，快捷，總用鋼量由1400噸降到700噸左右，節約資金500多萬元，工程造價比傳統施工方法減少30%以上。

[1]陳大一.螺栓球節點網架(殼)高空懸挑散裝施工【J】.建材技術與應用，2007（12）.

[2]常文慧.談大跨度殼形螺栓球節點網架安裝施工技術[J].山西建筑，2011（37）：35.

TU758.11

A

1671-0037（2014）06-78-2

張景信（1967-），男，本科，工程師，研究方向：建設工程項目技術管理。