大跨度焊接球網架結構施工技術

王潔

摘 要：對網狀的定位、施工氣候、溫度對材料的影響、可信賴的操作平臺、對網架結構形狀控制、預應力的張拉、網架的拼裝以及焊接技術、網架、主體結構連接制定質量控制措施。施工結束后對網架形狀進行觀察與分析、測量結果是否達到設計要求。

關鍵詞：網架結構；預應力；焊接球；形狀

1 引言

介紹了空心球焊接和檢測方法及鋼管的下料等，闡述了鋼網架的拼裝、焊接及吊裝，提出了網架結構涂裝的注意事項及焊接球網架結構施工中應注意的安全問題，以全面提高大跨度焊接球網架結構施工技術。

2 施工準備

2.1 網架支座埋件安裝

要遵循網架節間距離的規定，把支座埋件置于網架周邊主體框架梁的挑檐上，并根據主體施工中所用的閉合控制線準則正確確定位置，此時還要多次檢查各埋件間的相對位置。埋件被安裝時，要把錨筋與大梁的架立筋固定，以防在混凝土澆筑過程中埋件移動。埋件的標高偏差以及水平位置要控制在±3mm左右。

2.2 通過主體施工控制線

確定網架長向與短向最外端的軸線以此來對網架定位，由這4條閉合軸線組成網架的水平控制線。又考慮到氣候、溫度的變化對網架結構總尺寸的影響，應該通過網架的水平控制線來確定網架以及其他軸線的位置，以使來使誤差減少到最小將軸線標記在支座埋件上，并檢查埋件位置偏移情況及標高誤差，核查無誤后方可進行網架施工。

2.3 網架的工廠預制

所有桿件和焊接球材質為Q235B，均采用機械下料，管材加工采用機床切割，加工完成后再運到現場拼裝、焊接。

（1）桿件網架下弦桿和腹桿采用無縫鋼管，兩端均有坡口，下料長度應考慮現場焊接前后溫度變化及網架下撓對桿件尺寸的影響。下料后除兩端坡口附近外，桿身均涂刷防銹漆。

（2）焊接球上下弦焊接球均為不加肋空心球。因下弦設置鋼絞線，下弦球與短跨方向下弦鋼管的球管焊接節點處應開口（稱為穿膛鋼球）。穿膛鋼球開口時，圓外側加坡口7×45°。上弦球由球缺及圓形支撐板構成，穿膛鋼球及球缺用熱壓工藝制作，先將鋼板下料并加熱至850～900℃，然后采用上下模具熱壓成半球形和球缺形，經檢驗圓度合格后，修切邊緣及坡口，最后進行成品球及球缺與支撐板的焊接。位于支座上方的上弦球應與鋼支座焊接在一起。

（3）鋼筋混凝土板鋼筋混凝土預制板，配筋采用Ⅲ級鋼筋。為保證后續工序順利進行，制作過程中須保證板的幾何尺寸和四角埋件位置準確，混凝土應密實，板面應平整。

2.4 操作平臺搭設在施工過程

可近似認為網架構件自重及施工荷載全部由操作平臺承受。網架下弦穿膛鋼球按2760mm×2658mm網格分布。經驗算，操作平臺架體按排距為1380mm×1329mm，步距為1500mm布置。應保證每個鋼球節點下部都有1根立桿，盡量使立桿軸心受壓，偏心誤差不應大于15mm。同時通過在球節點下方的立桿上布置斜拉桿，在大面架體上滿布剪刀撐，架體四周與已有建筑物剛性拉結，距地面15mm布設掃地桿，以提高架體的整體穩定性。架體搭設完成后，沿長跨方向密鋪腳手板構成操作平臺。在操作平臺下方0.5m處，滿布中眼、密眼兩道安全網。

3 網架現場施工

3.1 布設胎具在操作平臺

利用已放出的軸線準確定出上下弦焊接球球心投影位置，并據此沿短跨方向通長鋪設槽鋼，槽鋼上設置調節托架，用以支撐焊接球，并在網架拼裝過程中調節球體標高。

3.2 網架預拼

（1）為防止拼裝過程中的誤差積累，先在網架長跨和短跨方向的中間各預拼出1榀網架，預拼時隨時用經緯儀和水準儀校驗整榀網架及各構件位置，將誤差調整到既定的允許范圍內，然后以預拼完成的一榀短跨網架為中心，沿長跨方向向兩側對稱進行各榀網架的預拼。施工中亦應隨時檢驗網架整體、各榀網架及各構件的水平位置、標高情況，及時進行調整。

（2）各榀網架預拼遵循“先下弦穿膛鋼球及下弦·370·桿，后上弦球缺及腹桿”的原則。上弦球缺用臨時系桿固定。網架沿短跨方向單向起拱，跨中起拱50mm，支座與跨中間各節點起拱呈線性變化。

（3）預拼采用點焊方式，沿鋼管周邊均布3～4個焊點。

3.3 網架焊接及檢驗預拼

完成8榀網架，并檢驗各榀位置準確后，開始進行焊接。網架焊接順序與預拼順序相同。 應遵循由中間向兩端的原則，以減少焊接時由于溫度變化產生的應力及變形。同時注意施焊至少應滯后于預拼4榀，以防變形后難以合龍。對于較厚焊縫，需分2～3遍焊完，每遍施焊后及時清理藥皮。本工程焊縫等級為一級，對于全部焊縫均采用CTS-22型超聲波探傷儀進行探傷檢驗，檢驗結果應符合規范JBJ/T3034.1和JGJ81的要求。

3.4 鋼筋混凝土預制板的安裝

每塊預制板四角分別平放在4塊上弦焊接球支撐板上，通過角部埋件與支撐板接觸面滿焊。實現與上弦球固接，代替上弦桿的作用。支撐板板面除留出板縫的面積外，均分為4部分，放置4塊預制板的各1個角。由于預制板四邊均為斜面，板縫呈楔形，下寬50mm，上寬80mm。安裝預制板前，先在支撐板上彈出4個角的位置線，吊裝時應嚴格按位置線擺放。待支撐板與預制板埋件焊接完成后，在其正上方預制板面上安放夾板，夾板與預制板埋件焊接，使所有預制板連成整體。夾板規格與支撐板相同，預制板埋件與支撐板及夾板焊接過程中，由于焊縫較厚較長，為防止埋件附近混凝土受高溫及發生爆裂，須分段分層焊接。焊接完成后，要對全部焊縫進行探傷檢驗，合格后再在板縫中綁扎鋼筋，澆筑比預制板混凝土強度高兩個等級（冬施期間）并摻微膨脹劑的細石混凝土。

3.5 預應力施工在沿短跨方向

所有14道下弦桿中布設無粘結預應力拉索，拉索穿過下弦各穿膛鋼球，采用5束1×715.24（fptk=1860MPa）高強低松弛鋼絞線、VM拉索專用夾片式錨具。待板縫細石混凝土強度達到75%設計強度后再進行預應力張拉。張拉遵循“從中間向兩邊對稱進行，相鄰拉索張拉端錯開”的原則，防止網架由于不均勻受力而發生變形。采用YCN23型千斤頂進行張拉。施加預應力的程序為：0→10%設計值（拉直）→記錄伸長值起始點→50%設計值（150kN）→靜停觀察構件及錨具咬合是否正常（若有異常情況及時卸荷進行處理）→102%設計值（306kN）→記錄伸長值ΔL，錨固→氣割甩頭（外露長度≥300mm）→用鋼套管封堵外露鋼絞線。伸長值按公式ΔL=P設計值×L/（AES）進行計算。其中P設計值=300kN，ES=1.95×105Nmm2，L為結構內部預應力鋼筋長度（mm），A為預應力鋼絞線的截面積。

3.6 防銹、防火處理張拉結束

對未涂刷防銹漆的部分（包括上下球節點、焊口部分及施工過程中防銹漆受損的部分）進行涂刷，經檢驗符合規范和設計要求后，再涂刷3遍防火涂料。待這些工作完成并檢驗合格后，由中間向兩邊松動胎具中的可調螺栓，拆除操作平臺。

3.7 變形觀測在操作平臺

拆除后、網架找平層及裝飾層施工過程中、建筑物投入使用后，采用LeicaNA2+GPM3水準儀不間斷地對網架下弦節點進行精密水準儀測量，測量結果符合設計要求。大跨度復合預應力焊接球網架結構施工技術網架；預應力；焊接球；變形采用大跨度預應力焊接球網架，施工中抓住各關鍵點：網架定位、冬期施工溫度對材料的影響、可靠的操作平臺、網架結構的變形控制、網架拼裝焊接技術、預應力張拉、網架結構與主體結構連接等制定質量控制措施。施工后，對網架變形進行觀測及分析，測量結果滿足設計要求。

參考文獻：

[1] 郭少先，姜忠國，何文杰，等.北航體育館網架施工[J].建筑技術，2013（5）：360～361.

[2] 陳惠玲.高效預應力結構設計施工實例[M].北京：中國建筑工業出版社，2017.