大跨度網架焊接球螺栓球混合連接的施工方案優化

王星

【摘 要】通過對網架常規吊裝方法的對比分析，結合工程實際特點，分析適合本工程需要的最佳方案，為后續網架施工提供有益參考。

【Abstract】Through the comparison and analysis of the conventional hoisting methods of the space truss， combining with the actual characteristics of the project， paper analyzes the best scheme which is suitable for this project， to provide useful reference for subsequent construction of the grid.

【關鍵詞】大跨度網架；焊接球；螺栓球；混合連接；方案優化；對比

【Keywords】long-span grid； welded ball； bolt ball； hybrid connection； scheme optimization； comparison

【中圖分類號】TE682 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0162-02

1 引言

對于大跨度的輕型屋面，采用網架結構，用鋼量可以大大減少，節約了造價，逐漸被業主和設計方所接受。隨著網架結構的普遍使用，各種安裝方法也日趨成熟，歸納起來常用的安裝方法如下：

①高空散裝法：采用小拼單元或桿件直接在高空拼裝；先搭設局部施工平臺，使網架形成幾何不變體系，然后采用懸挑法進行高空拼裝施工。如采用扣件式鋼管作為拼裝平臺時，需增加格構柱。

②分片或分塊安裝法：將空間網格分成條狀或塊單元進行安裝，分條或分塊單元應具有足夠的剛度并保證自身幾何不變性。

③整體吊裝法：采用爬桿或者起重機對地面拼裝好的網架，整體進行吊裝。吊裝前設置好吊點，并進行補強計算。

④整體提升法：利用原有的支撐柱，安裝提升設備對地面拼裝好的網架進行整體提升。

⑤整體頂升法：利用臨時頂升支架把地面拼裝好的網架，利用液壓千斤頂設備把網架頂升至設計高度。

⑥滑移法：滑移有單條滑移、逐條積累滑移與滑架法。滑移至少需要兩條軌道，對于大跨度網架，跨中還需要一條。

2 工程概況

華夏二期鯨豚館網架長度69.6m，跨度63.8m，結構形式：正放四角錐網架；網架節點：螺栓球節點（部分焊接球節點），支座標高19.6m，網架檐口厚度2.07m，屋脊處厚度3.90m，網架上弦找坡，屋面標高24m，建筑面積4496m2；網架桿件采用Q235B材質高頻焊管和無縫鋼管，螺栓球采用45#鋼鍛造，焊接球采用Q235B材質鋼板鍛造焊接而成，高強螺栓材質：40Cr。焊接球節點集中分布在軸線4j～8j，如下圖1所示，支承形式：周邊柱點下弦支承。屋蓋下方為二層樓面，樓面北邊分步三個生活池、兩個展示池、一個表演池以及一個醫療池，直通地面。

3 施工方案比選

根據現場實際情況，由于屋面支座標高19.6m，工期緊，土建施工短期內澆筑不到19.6m，網架無法形成空間幾何不變體。只有在地面進行拼裝作業才能與土建同步且不耽誤整體工期，擬采用4j～8j軸作為起步網架，網架安裝落座后，分別向兩個方向進行高空散裝作業。起步網架安裝采用的方法有整體吊裝法、整體提升法以及整體頂升法。

由于該拼裝場地位于二層樓面，樓面有五個表演水池直通地面，南邊為階梯式看臺，拼裝場地非常狹小。本工程在水池內搭設扣件式鋼管搭設操作平臺，并在鋼管四周采用組合鋼管柱進行局部加強。臺階位置部分，原計劃網架安裝完進行搭設，但由于工期問題，土建方先行施工，這樣給網架安裝又造成了難度，必須考慮把二層樓面的網架起升至和臺階高度（8m高）一致。

思路一：繼續在二層屋面上搭設扣件式鋼管操作平臺，然后在平臺上進行拼裝作業。缺點：搭設高度高，面積大，而且該起步網架大多節點采用焊接球節點，焊接球較重，最大達446kg，必須再采用組合鋼管柱，以防止基座下沉。

思路二：采用分階段交替頂升，逐步延伸施工的方式。先在無臺階位置搭設該部分起步網架，并在計算好的位置設置頂升架和回頂支架。然后邊頂升邊延伸，并逐步增加頂升支點，直至起步網架部分全部完成。缺點：需對樓板進行點對點加固，對頂升支點進行計算，要時刻控制頂升支架的垂直度，以防過大偏移。

起步網架安裝至臺階高度位置時，可供選擇的方案有：

方案一：整體吊裝法

起步網架重量約130t，擬采用4臺履帶吊或汽車吊；由于女兒墻高24m，吊車臂必須高于女兒墻，經計算至少500t吊車，顯然不經濟。

方案二：整體提升法

利用原有的柱子做好三角支架，在支架上懸掛提升器，通過穿心液壓千斤頂對預先設置好的吊點通過電腦控制進行同步張拉。缺點：提升支架需要重新制作，制作后不能重復利用。原先要在柱子上做好埋件，土建需等到支架吊裝完成后才能繼續后續施工。

方案三：整體頂升法

在起步網架下方設置液壓千斤頂頂升支架，根據計算分析，設置好支點位置。利用電腦控制同步頂升。支架由標準節段組成，可以重復使用。缺點：對支架垂直度控制要求較高，頂升過程要防止水平偏移。

綜上所述，思路一只有結合方案二，思路二結合方案三，實施起來明顯比其他組合方案要簡單、經濟。

4 方案優化

由于思路一需要搭設鋼管平臺，高度高8m，面積2300m2；安裝拆卸需要大量時間，且搭設完畢后，不利于室內其他工種作業施工，而且提升架也需要土建暫緩施工，在業主工期緊張的情況下，很難實施。

本工程結合實際采用思路二結合方案三的做法，采用分段頂升，緩慢延伸的方式，網架拼裝幾乎在樓面進行，大大減少了高空作業的危險性，安裝精度和質量得到了保障。頂升的同步通過電腦控制系統來操控，已經比較成熟，基本上都能保證。關鍵在于頂升時要時刻監控頂升架的垂直度，一般采用纜風繩固定在頂升架的四周，每頂升一個標準節段測一次垂直度，一旦頂升架垂直度有偏差，時刻用纜風繩進行調整。當頂升至設計標高時，如發現支座位置有偏差，采用倒鏈進行水平調整。倒鏈調整時，要逐步緩慢進行，并時刻觀察頂升支架，以防支架傾斜。

5 結語

通過該工程幾種吊裝方案的對比，采用頂升法施工，比較適合于該工程；頂升過程的細節控制是保證頂升安全的重要手段。頂升法施工不適合頂升高度超過30m的工程，因為頂升越高，垂直度越難保證；另外網架受到風影響所產生的水平位移也是很難把控，一般有五級以上大風，頂升工作必須停止。

【參考文獻】

【1】諶萬里，呂文清.大跨度網架液壓頂升施工技術[J].建筑安全，2013（12）：25-29.

【2】吳興宏，路亞妮.同步液壓集群交替頂升技術在大跨徑雙曲面坡橢圓形鋼網架施工中的應用[J].施工技術，2016，45（15）：42-44.endprint