大跨度弧形螺栓球網殼施工技術應用

楊 秀 刁

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030003)

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·施工技術·

大跨度弧形螺栓球網殼施工技術應用

楊 秀 刁

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030003)

結合弧形網殼結構特點，根據類似工程的施工經驗，介紹了其工藝特點及原理，從起步跨選取、測量放線、起步跨拼裝、小拼單元制作、高空散裝等方面，分析了其操作要點，并提出了其質量控制標準及相關措施。

弧形網殼，大跨度，起步跨，小拼單元

1 弧形網殼結構特點

大跨度弧形網殼橫斷面多采用三心圓形式，沿跨度方向起弧，弧頂高度一般為網架跨度的1/2～1/3,受力性能與體型有密切關系，相同跨度不同體型的三心圓網殼內力分布和峰值可能存在較大差異，合理的體型能使結構具有良好的受力性能，并可節省用鋼量。三心圓網殼體型系數主要與網格尺寸、弧段半徑、各圓弧段網格數、落地斜角度、網殼厚度有關。弧段半徑根據斗輪機操作范圍和設計要求確定；結構矢高和落地斜角對結構受力和耗鋼量影響較大，矢高增加或落地斜角增大，可以改善結構受力性能，但會增加耗鋼量和降低空間利用率；網架厚度增加會使耗鋼量和水平推力增加，但在一定范圍內能使網殼耗鋼量較低。在結構設計時應通過多方案對比選取合理的體型系數，在滿足使用要求和結構受力性能的同時，使結構的用鋼量較低。

2 工藝特點及原理

根據類似工程的施工經驗，擬定多種施工方案，從安全、經濟、工期、質量等方面進行對比，根據柱點支撐位置、跨度、弧頂高度、網格尺寸等選用“制作安裝起步跨，結合高空散裝法”施工工藝。起步跨網格少、重量輕，吊裝機具選取方便；起步跨、小拼單元在地面進行作業，制作、安裝精度相對高；吊裝安全，各吊點受力與設計基本一致；作業面多，各工序穿插作業，工期有保證；高空散裝過程中，容易保證小拼單元、桿件精準就位，弧形網殼結構造型滿足設計要求。

基本原理是：在長度方向選取一個(或多個)柱網支撐位置，作為起步跨寬度，再由一端支座處開始，沿跨度方向在地面逐步進行拼裝、用起重設備提升，直到另一端支座就位，預先安裝一條(塊)網殼結構；在模具上進行小拼單元制作，驗收合格后，將制作好的小拼單元、散件吊裝至高空對接拼裝成整體結構。由于懸挑拼裝單元始終為一個穩定體系，不需設置任何支架承受其自重和施工荷載，當拼裝到一定懸挑長度后，設置相應的支撐架，以減少(避免)因自重和施工荷載產生的撓度。

3 工藝流程和操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程圖見圖1。

3.2 操作要點

起步跨選取：起步跨是根據網架長度方向支撐柱點位置及尺寸、網架弧頂高度、網格尺寸、網格數量，結合現場場地情況等因素，綜合考慮選取。為了合理選取起步跨、吊裝中吊點的位置，使用Tekla設計軟件仿真技術，建立3D模型(桿件和球的規格、型號與原設計完全相同)，模擬起步跨的制作與吊裝，驗算起步跨的強度、剛度和整體穩定性，確保起步跨拼裝、吊裝、就位過程中的質量和安全。

新建興保鐵路馮家川煤炭儲運裝系統鋼網殼大棚工程，平面尺寸為136 m×84 m，支座間距為6.8 m，網殼弧頂高度42 m。起步跨取在網架長度方向中部(尺寸為13.6 m×84 m)，開始上弦7個網格、下弦6個網格，逐步變為上弦5個網格、下弦4個網格，直到另一端支座對稱部位變為上弦7個網格、下弦6個網格(如圖2所示)。

測量放線：網架安裝前需與土建方實時聯測，復核支座預埋件、預埋螺栓軸線位置和標高，并做好書面記錄，經雙方簽字確認。各支承點中心線用黑線劃出，高差在埋件上用數據標出，以便安裝時進行適當調整；用水準儀、鋼卷尺、吊錘測量小拼單元模具的軸線、對角線尺寸，經檢查符合設計和規范要求后方可進行制作、安裝；在球節點上設置鋼卷標尺，結合激光掃平儀、水準儀進行測量控制；檢測設備由專人保管和使用，并應在檢測合格有效期限內。

起步跨拼裝、吊裝：根據選定的起步跨寬度，在地面從一端支座網格單元開始拼裝。先將下弦拼裝成一個大的田字形，用水準儀測好基準標高，以上弦球為頂點組成四角錐，向下弦4個球節點上拼裝形成一個網格基本單元體，再以這個基本單元體向外進行拼裝，拼裝開始為上弦7個網格，下弦6個網格，逐步變為上弦5個網格，下弦4個網格。起步跨沿跨度方向安裝5個～8個網格(25 m左右)，測量軸線尺寸、弧頂高度，符合設計和規范要求后，進行起步跨第一段吊裝，使支座球節點就位，網架另一端用臨時支架進行支撐，對在支座中轉動的螺栓球，使用φ18的鋼筋加工成U形圓弧，將鋼筋U形圓弧十字交叉與支座底板焊接，使支座上的螺栓球穩固，防止在安裝過程中滑出支座。第一段起步跨一端支座就位，另一端用臨時支架支撐后，繼續沿跨度方向逐步拼裝和提升，直至拼接到距另一端支座就位，完成起步跨網殼安裝。當網殼結構施工到一定跨度后，必須在網殼下弦球增設輔助鋼絲繩(φ22)，并用倒鏈進行臨時拉固，施工過程中拉接下弦的鋼絲繩必須交替拉固，便于控制網架變形、保證整體尺寸。

小拼單元制作、高空散裝：小拼單元是預先在模具上將桿球組件。小拼單元形式有：一球一桿、一球二桿、一球三桿、一球四桿等形式，其他形式的桿球組件隨用隨拼。根據安裝圖的編號，在拼裝模架上先把下弦桿件與球連接，再安裝腹桿及上弦桿件，連接必須一次擰緊到位。小拼單元制作順序應逐排向外進行，同一排中制作順序應與拼裝順序相反，先拼裝的后制作、后拼裝的先制作。高空散裝順序是：從起步跨中部，先沿長度方向向兩側拼裝，再向跨度

方向兩側支座處進行拼裝。待一排網格拼裝合龍后再進行下一排網格拼裝，逐排向外擴展。把制作好的“小拼單元”或散件吊裝至設計位置進行高空散裝，高空散裝順序為先下弦后腹桿再上弦。小拼單元提升到安裝高度，吊車緩慢轉向相應的安裝位置，由操作人員通過系在桿件上的繩索，控制桿件緩緩向相應的球節點靠攏，隨即將桿件端部螺栓擰進球節點螺栓孔，擰進螺栓采用力矩扳手，確保螺栓緊固到位。網架散裝過程中隨時檢查節點螺栓的緊固情況，必須將螺栓緊固到位，避免螺栓出現假擰現象，不得出現“馬蹄縫”。網架全部安裝完成后，按規范進行自檢，測量幾何尺寸、撓度值并做好記錄。

4 施工機具及監視測量設備

汽車吊：25 t，50 t汽車吊，用于起步跨拼裝；120 t，200 t汽車吊，用于提升起步跨及高空散裝。纜風繩、吊索繩、倒鏈、電焊機、活口(力矩)扳手等。監視測量設備：超聲波探傷儀、漆膜測厚儀、經緯儀、水準儀、激光掃平儀、鋼卷尺等。

5 質量控制標準及措施

網殼結構采用的原材料及半成品應進行進場驗收，其品種、規格必須符合設計要求，檢查質量合格證文件和出廠合格證，并按規范和設計要求進行復驗，合格后方可使用；一級焊縫探傷比例為100%；二級焊縫探傷比例為20%；螺栓球節點網殼拼裝完成后，高強螺栓與球節點應緊固連接，高強螺栓擰入螺栓球內的螺紋長度不應小于1.0d(d為螺栓直徑)，連接處不應出現有間隙、松動等未擰緊情況；網殼結構總拼完成后及屋面板施工完成后應分別測量其撓度值，所測撓度值不應超過相應設計值的1.15倍；起步跨制作過程中，對在支座中轉動球節點進行固定的U型卡環必須焊接牢固；起步跨吊裝和高空散裝中，設置觀測點控制起吊速度和高度；施工中嚴格落實各項檢查制度，做好自檢、互檢和專檢，上道工序不合格不得進入下道工序，把三檢制落到實處；做好檢查和交接記錄，施工中各項檢查記錄、施工日志、技術資料應與工程進度同步，且齊全完整。

6 結語

“制作安裝起步跨、結合高空散裝法”適用于大跨度弧形螺栓球網殼現場安裝，根據網格尺寸、弧頂高度、柱網支撐位置、網架厚度選取起步跨尺寸，沿跨度方向由一端向另一端逐步進行拼裝、提升。起步跨和小拼單元在地面進行制作，質量有保證。起步跨重量輕、位置選取靈活方便，施工作業面多，與現場設備安裝和其他工序可穿插作業，施工速度快，安全有保障。

[1] GB 50009—2012,建筑結構荷載規范[S].

[2] JGJ 7—2010,空間網格結構技術規程[S].

[3] GB 50205—2001,鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[4] JGJ/T 10—2009,鋼網架螺栓球節點[S].

[5] 王月棟,趙廣勇.桿煤棚結構選型[A].第七屆全國現代結構工程學術研討會論文集[C].2007.

On application of large-span arc bolt reticulated shell

Yang Xiudiao

(ShanxiArchitecturalEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030003,China)

Combining with the features of arc reticulated shell, the paper introduces its craft features and principle according to the construction experience of similar projects, analyzes its operation from the selection for starter span, measurement and lining, starter span assembly, manufacturing of assembly unit, and high loos packaging, and points out the quality control standard and related standard.

arc reticulated shell, large-span, starter span, smallest assembled rigid unit

1009-6825(2017)18-0069-02

2017-04-05

楊秀刁(1968- )，女，工程師

TU745

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