淺談蘭州新區(qū)綜合保稅區(qū)綜合服務(wù)樓聯(lián)合辦事大廳球型空間網(wǎng)架分段吊裝技術(shù)

苗云森，左 川，牛 樂，何海龍，何金強(qiáng)

（1.中國(guó)建筑一局（集團(tuán)）有限公司，北京100161；2.甘肅經(jīng)緯建設(shè)監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730000）

淺談蘭州新區(qū)綜合保稅區(qū)綜合服務(wù)樓聯(lián)合辦事大廳球型空間網(wǎng)架分段吊裝技術(shù)

苗云森1，左 川1，牛 樂1，何海龍1，何金強(qiáng)2

（1.中國(guó)建筑一局（集團(tuán)）有限公司，北京100161；2.甘肅經(jīng)緯建設(shè)監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730000）

通過蘭州新區(qū)綜合保稅區(qū)綜合服務(wù)樓B區(qū)聯(lián)合辦事大廳鋼結(jié)構(gòu)球型空間網(wǎng)架的吊裝施工，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架分段分片吊裝過程進(jìn)行總結(jié)，對(duì)施工過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行梳理形成一套完整的有限空間內(nèi)的空間網(wǎng)架提升技術(shù)。文章詳細(xì)介紹了分片的布置原則、焊接技術(shù)、吊點(diǎn)的選擇、吊裝的控制等關(guān)鍵施工技術(shù)。

分段方式；網(wǎng)架焊接技術(shù)；網(wǎng)架吊裝；變形控制

1 工程概況

該項(xiàng)目聯(lián)合辦事大廳屋面采用球型鋼管空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其處于混凝土結(jié)構(gòu)的中庭內(nèi)，空間網(wǎng)架形狀為不規(guī)則橢圓狀，上弦支撐，鋼網(wǎng)架投影面積為1600m2；屋面為上人混凝土屋面，圓心處留有采光頂；球型鋼管網(wǎng)架周邊有混凝土結(jié)構(gòu)懸挑牛腿作為支撐構(gòu)件。

為了方便吊裝施工將整體網(wǎng)架分成小圓區(qū)域、連接區(qū)域、大圓區(qū)域三個(gè)部分，采用型鋼混凝土混合屋面。投影面形狀為不規(guī)則橢圓形狀，網(wǎng)架自身高度為2.50m。網(wǎng)架形式為焊接球節(jié)點(diǎn)正交正放型錐形鋼網(wǎng)架，支承形式為上弦多點(diǎn)支承。

2 工程特點(diǎn)

該工程網(wǎng)架按軸線分為小圓區(qū)域、連接區(qū)域、大圓區(qū)域。設(shè)計(jì)采用正交正放型焊接球鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)架為上弦球?qū)χ斨危?6個(gè)支座，成型總重約為275t。由于該網(wǎng)架為焊接球網(wǎng)架，進(jìn)行空中拼接費(fèi)時(shí)費(fèi)工，故網(wǎng)架的散件拼裝在內(nèi)庭院內(nèi)地面進(jìn)行。

3 吊裝施工

3.1 現(xiàn)場(chǎng)施工條件及施工安排

在混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，開始進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)原材料的采購(gòu)、加工、組拼，待混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，立即進(jìn)行鋼網(wǎng)架吊裝。具體分區(qū)如圖1所示。

圖1 鋼網(wǎng)架分段吊裝布置圖

項(xiàng)目對(duì)鋼網(wǎng)架單吊吊裝重量進(jìn)行分析，合理分配單吊吊裝重量，并配備相應(yīng)吊裝設(shè)備，根據(jù)本工程實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)條件，吊裝設(shè)備選用汽車吊。

3.2 基礎(chǔ)驗(yàn)收

基礎(chǔ)驗(yàn)收包括鋼網(wǎng)架預(yù)埋件的軸線、表面標(biāo)高與水平度的檢驗(yàn)。應(yīng)用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、水平尺和鋼尺對(duì)其進(jìn)行復(fù)核。若鋼網(wǎng)架預(yù)埋件的偏差超過規(guī)范要求時(shí)，及時(shí)采取有效的措施加以彌補(bǔ)，將混凝土剔鑿、加鋼板重新焊接鋼網(wǎng)架預(yù)埋件，并再次驗(yàn)收鋼網(wǎng)架預(yù)埋件的軸線、表面標(biāo)高與水平度，直至符合設(shè)計(jì)要求。

3.3 安裝工藝流程

3.3.1 工藝流程

1）根據(jù)重量把整個(gè)屋面分成若干個(gè)拼裝片區(qū)，其中地面拼裝按照劃分的單吊構(gòu)件逐一將弦桿、腹桿桿件進(jìn)行地面拼裝焊接。

2）分片吊裝在地面拼裝好空間網(wǎng)架后，使用汽車吊進(jìn)行逐一吊裝，使得單個(gè)分片鋼網(wǎng)架與預(yù)埋件

支座對(duì)號(hào)入座，并相應(yīng)調(diào)整軸線與之對(duì)應(yīng)、表面標(biāo)高與水平度符合圖紙及規(guī)范要求。

3）最后相鄰兩片鋼網(wǎng)架之間的弦桿、腹桿桿件采用空中散拼焊接，使用汽車吊進(jìn)行高空分片區(qū)之間連接桿件的焊接安裝。

3.3.2 具體安裝步驟

1）下弦桿與下弦球的組裝：根據(jù)鋼網(wǎng)架空心球的編號(hào)先固定下弦球，找準(zhǔn)中心線連接下弦桿與其它方向的弦桿桿件，并進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量、復(fù)核，對(duì)角尺寸確定無誤后再進(jìn)行焊接。

2）腹桿的組裝：安裝腹桿時(shí)必須復(fù)核并校正上弦桿和下弦桿的位置后再進(jìn)行焊接。

3）腹桿與上弦球的組合就成為向下四角錐，腹桿與上弦球連接采用點(diǎn)焊先臨時(shí)固定，腹桿下面連接下弦球宜先采用點(diǎn)焊進(jìn)行定位，主要是為上弦桿的安裝起調(diào)整作用。

4）上弦桿的組裝：四根上弦桿組合成向上多錐體系，上弦桿安裝順序由內(nèi)向外，根據(jù)已裝好的腹桿錐體排列，宜先采用點(diǎn)焊進(jìn)行連接固定。

5）第一個(gè)單元體裝好后，再按以上方法依次安裝，直至安裝完畢。整個(gè)安裝過程中，必須隨時(shí)檢查焊接質(zhì)量、支承點(diǎn)軸線的偏差、鋼網(wǎng)架安裝時(shí)產(chǎn)生的撓度，如碰到問題須及時(shí)調(diào)整解決。

6）待每榀空間鋼網(wǎng)架定位連接完畢后，進(jìn)行空間檢測(cè)校正，校正確定無誤后對(duì)前期用于定位連接的點(diǎn)焊焊口統(tǒng)一進(jìn)行全熔透滿焊處理，并及時(shí)打磨涂刷防銹漆。

3.3.3 鋼網(wǎng)架現(xiàn)場(chǎng)組裝順序示意圖（如圖2所示）

圖2 桿件組裝分解示意圖

3.4 鋼網(wǎng)架的吊裝

1）第一吊和第二吊的鋼網(wǎng)架地面拼裝區(qū)域設(shè)置在大圓區(qū)域下的地面，待拼裝驗(yàn)收合格后，吊車站位1和吊車站位2（簡(jiǎn)稱“吊1”和“吊2”）分別對(duì)小圓區(qū)域鋼網(wǎng)架和連接區(qū)域鋼網(wǎng)架進(jìn)行整體吊裝。吊車站位如圖3所示。

2）待第一吊和第二吊吊裝完成后，第三吊的鋼網(wǎng)架（大圓區(qū)域）地面拼裝區(qū)域在其鋼網(wǎng)架的豎向投影區(qū)域進(jìn)行拼裝，待拼裝驗(yàn)收合格后，吊車站位3（簡(jiǎn)稱 “吊3”）對(duì)大圓區(qū)域鋼網(wǎng)架進(jìn)行整體升降吊裝。吊車站位如圖3所示。

圖3 鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架分區(qū)吊裝示意圖

3）第三吊吊裝，本吊次為網(wǎng)架工程最大重量、最大面積吊裝，起吊過程中需要躲避結(jié)構(gòu)二層伸出挑板；需要將半?yún)^(qū)吊裝中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)90°，在吊出（高于）挑板后旋轉(zhuǎn)回安裝方向，下落到設(shè)計(jì)標(biāo)高。完成之后，需要在圓中心位置處設(shè)置一個(gè)臨時(shí)支撐點(diǎn)，支撐點(diǎn)位置如圖1，支撐點(diǎn)的連接設(shè)置如圖4所示。

4）第四吊吊裝方法與第三吊類似，此處不在贅述，吊車站位4（“吊4”）如圖4所示。

5）空中散拼焊接部分，如圖4所示。

圖4 臨時(shí)支撐示意圖

3.5 支架拆除

待鋼網(wǎng)架全面檢查驗(yàn)收合格后，應(yīng)拆除全部支頂網(wǎng)架的方木和千斤頂。考慮到支撐拆除后網(wǎng)架中央沉降最多，故每榀鋼網(wǎng)架按其中央、二等分點(diǎn)及

邊緣三個(gè)區(qū)域分階段按比例下降支撐，即分六次下降，每次下降的數(shù)值，三個(gè)區(qū)的比例是2∶1.5∶1。下降支撐時(shí)要嚴(yán)格控制同步下降，避免由于個(gè)別支撐點(diǎn)受力過大而造成這些支撐點(diǎn)處的鋼網(wǎng)架桿件變形過大甚至破壞。

3.6 網(wǎng)架質(zhì)量控制措施

1）提高網(wǎng)架制作加工的精度。鋼管網(wǎng)架各組成構(gòu)件的尺寸精度是保證鋼網(wǎng)架整體尺寸精度的前提條件，且焊接球網(wǎng)架是桿件與焊接球直接焊接剛性連接。因此，桿件的加工必須保證桿件的加工尺寸精度和切割端面與桿件軸心線的垂直度。嚴(yán)禁采用手工砂輪切割機(jī)切割桿件。

2）桿件的加工尺寸包含適當(dāng)?shù)暮附邮湛s量。焊接收縮量預(yù)留過多或過少，都不利于焊接球網(wǎng)架整體尺寸的控制，故在桿件加工前必須對(duì)各種規(guī)格和壁厚的桿件進(jìn)行焊接試驗(yàn)，得出各種規(guī)格和壁厚較為精確的焊接收縮量，以避免實(shí)際焊接時(shí)產(chǎn)生較大的焊接累積誤差或強(qiáng)行安裝的現(xiàn)象。

3）結(jié)合焊接球網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定完備的施工順序和工藝。為了避免鋼網(wǎng)架常規(guī)安裝中采用的從一邊支撐處向?qū)呏С刑幹鸩酵七M(jìn)安裝，易使安裝誤差形成單向累積的缺陷，該焊接球網(wǎng)架盡量采用結(jié)構(gòu)中部向兩邊推進(jìn)安裝，使安裝誤差向兩端分布，使原來形成的單向累積誤差降低，從而使安裝后鋼網(wǎng)架的整體尺寸更接近于設(shè)計(jì)計(jì)算模型。

4）控制焊接變形量和焊接質(zhì)量。為了保證焊接質(zhì)量，在安裝過程中要加強(qiáng)檢測(cè)，當(dāng)一個(gè)網(wǎng)格焊接完成后隨即進(jìn)行檢測(cè)，觀測(cè)其尺寸誤差的正負(fù)值，要在相鄰網(wǎng)格鋼網(wǎng)架組裝焊接時(shí)將誤差值反向補(bǔ)償過來。同樣，當(dāng)一行網(wǎng)格組裝焊接完成后，也必須檢測(cè)一次該行網(wǎng)格鋼網(wǎng)架的總體尺寸，觀測(cè)其尺寸誤差的正負(fù)值，要在相鄰行的網(wǎng)格鋼網(wǎng)架組裝焊接時(shí)將誤差值反向補(bǔ)償過來，以防形成較大的累積誤差。

4 結(jié)語

目前此工程的施工已經(jīng)完成，對(duì)于大跨度鋼網(wǎng)架的吊裝，采用散件加工廠制作，現(xiàn)場(chǎng)地面放樣，分段拼裝，整體吊裝的施工方法，在加工場(chǎng)的各種構(gòu)件出廠時(shí)，嚴(yán)格要求控制構(gòu)件質(zhì)量，并按照加工料單做好構(gòu)件編號(hào)，保證焊接時(shí)的質(zhì)量要求，并整體提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，實(shí)現(xiàn)了焊接拼裝安全風(fēng)險(xiǎn)的降低和現(xiàn)場(chǎng)操作空間的合理利用，達(dá)到提升施工效益的目的。

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