某園區天橋網架工程施工安裝技術應用實例

林山

（廣東長隆集團有限公司建設事業部-第五項目部）

1 工程概況

現在網架結構已經是我們社會建筑當中一種常見的建筑形式了，網架結構的形式特點有：

⑴按照網架組成情況，可分為由兩向或三向平面桁架組成的交叉桁架體系、由三角錐體或四角錐體組成的空間角錐體系等；

⑵按結構組成，通常分為雙層或三層網架；

⑶按支承情況分，有周邊支承、點支承、周邊支承和點支承混合等形式；

⑷雙層網架是由上弦、下弦和腹桿組成的空間結構，是最常用的網架形式；

⑸三層網架是由上弦、中弦、下弦、上腹桿和下腹桿組成的空間結構；

⑹網架按弦桿層數不同可分為雙層網架和三層網架；

⑺當網架跨度較大時，三層網架用鋼量比雙層網架用鋼量省。但由于節點和桿件數量增多，尤其是中層節點所連桿件較多，使構造復雜，造價有所提高。

珠海長隆海洋科學館鋼結構工程新增人行天橋位于北翼區域，天橋橫跨富祥灣路，天橋兩端分別位于珠海長隆海洋科學館北翼區域和珠海長隆海洋王國停車場區域。天橋兩端下方采用混凝土結構，上方鋼結構形式采用拱型圓鋼管結構，相鄰拱型原鋼管之間采用鋼管連接。北翼天橋主體結構為鋼筋混凝土結構，橋面下方采用混凝土澆筑承臺。天橋主橋橋面采用工字鋼梁作為橋面上方弧形網架結構連接點。

2 結構分析

鋼結構內部連接節點主要包含圓管相貫焊接節點、工字鋼焊接節點以及高強螺栓連接節點等。天橋南北兩側梯道拱型圓管鋼結構安裝單體重量大，拱型圓管結構之間嵌補桿件需在高空原位焊接。天橋主橋橋面上方弧形網架結構需地面片式拼裝，高空原位吊裝。根據北翼施工工藝要求，現場鋼結構安裝需采用汽車吊、導鏈等吊裝設備進行構件高空就位以及嵌補安裝。

天橋主要分為四個小單體結構：南側梯道、北側梯道、天橋主橋以及主橋端部電梯井，鋼屋蓋結構主要材料為Q345B，材料形式主要包含H 型鋼、圓形鋼管、弧形圓管以及變截錐管。鋼結構之間的連接形式主要包含：高強螺栓連接和鋼結構焊接。

3 網架安裝

3.1 構件進場

北翼天橋節點形式數量多，構件造型大、且構件管徑小，拼裝單體吊裝易出現變形。天橋的外部造型以彎弧為主，安裝精度要求高，施工難度大。天橋包含鋼筋桁架樓層板、栓釘以及高強螺栓等小構件，在深化圖紙確認后即刻進行物資采購進場。

3.2 鋼結構預拼裝

天橋構件發運至現場時，無法在制作廠全部焊接成吊裝單體，故現場需根據設計圖紙對吊裝單元進行吊裝前的預拼裝。天橋現場需預拼裝的結構形式主要有三種：①天橋拱型圓管骨架；②機房鋼屋蓋中部片式圓鋼管結構；③天橋主橋結構拼裝網架。

3.2.1 天橋拱型圓管鋼骨架

天橋拱形圓管鋼骨架由兩根斜向圓鋼管、兩個錐形圓管以及一個弧形圓管結構組成。椎管與弧形圓管之前采用全熔透圓管對接焊、弧形圓管與斜向圓鋼管之間采用圓管相貫焊接。現場拱型圓管鋼骨架吊裝前需進行預拼裝，拼裝完成后即可進行構件吊裝。

3.2.2 南北側機房主次圓管結構

北翼天橋南北兩側機房上方屋蓋均以圓管網架為主，圓管與圓管之間采用相貫焊接的施工方式。南北兩側機房屋蓋鋼網架以“主管+次管”，主管兩側相貫焊接次管結構。拼裝機房屋蓋鋼網架片式單元前，地面豎立200mm 工字鋼措施。工字鋼措施布置在拼裝單元主管兩端。

3.2.3 天橋主橋上方網架結構

北翼天橋主橋上方網架鋼結構外形以及鋼結構構件布置均為中心對稱結構。天橋主橋兩側采用交錯式弧形管，上方采用半月型交叉式弧形管。北翼天橋主橋主要包含三種拼裝單元形式：端部弧形拱網架、天橋側邊片式網架以及天橋頂部片式網架。片式拼裝單元的結構形式存在差異，但拼裝工藝一致。

⑴端部弧形拱網架

天橋端部弧形拱網架拼裝重量約8.23t，弧形網殼豎向高度約4.9m，水平寬度約6.23m。端部弧型拱網架拼裝單元主要包含“豎向拱型彎弧主管+水平長紙主管+交錯式弧形管”。現場根據深化圖紙模型，設置拼裝措施，并放樣豎向拱型彎弧主管拼裝坐標，后續嵌補豎向管之間長直主管和交錯式弧形散件圓管。具體拼裝流程如下：

①吊裝放樣豎向拱型圓管。豎向圓管和支撐措施圓管之間采用點焊固定，豎向管柱腳端鋪設措施鋼板，鋼板和柱腳點焊固定。（見圖1）

②嵌補焊接豎向拱型圓管之間橫向長直主管結構；嵌補焊接長直主管間以及豎向拱型管間等散件弧形圓管結構。（見圖2）

以上圓管之間的焊接點均采用圓管相貫焊接，焊接完成24h 后需及時進行探傷。

⑵天橋側邊片式網架

天橋主橋兩側側邊片式網架由一根長直主管和交錯式弧形圓管組成。側邊片式網架豎向安裝寬度小，故該處選用臥式拼裝的工藝。拼裝單元主管兩端1m 處分別設置一個300mm 高支撐圓管，主管中部設置一個支撐圓管。側邊片式網架次管設置4 個圓管支撐措施。

圖1

圖2

⑶天橋頂部片式網架

北翼天橋頂部片式網架中部由一根長直主管作為骨架，主管兩側采用1/4 圓弧狀圓管嵌補焊接組成。單個頂部片式網架拼裝單元重量約1.4t，拼裝單元主管長度約12m，拼裝單元寬度約為5m，高約為1.3m。片式拼裝單元主管兩端1m 處分別設置一個1.6mm 高支撐圓管，主管中部設置一個支撐圓管。主管兩側弧形次管對接處采用長500，高300mm 的H 型鋼橫臥作為支撐措施。

3.3 南側機房安裝

北翼天橋南側機房自地面到機房上表面+6.56m 間安裝有上下電梯以及行人樓梯。機房主體結構上部設計安裝有鋼結構屋蓋，鋼屋蓋頂部表高+11.86m。該部位鋼結構屋蓋主要的鋼結構形式為拱型弧形圓管、彎弧圓管等結構。該處機房屋蓋所有構件全部采用圓管，該處的所有的連接節點均采用圓管相貫焊接。(見圖3、圖4）

圖3 南側機房平面圖

圖4 南側機房立面圖

3.3.1 安裝順序

南側機房鋼結構屋蓋結構以多規格圓管以及變截面連接管為主，主管與次管相互嵌補焊接。南側機房6.5m 層混凝土上方采用拱型圓管結構+ 嵌補橫管結構。機房東側尾部為弧形屋蓋，屋蓋頂部標高由11.86m變坡調節至6.56m。機房屋蓋的外圈設置圓管梁，圓管梁與機房縱向梁外側橫梁之間采用變截面錐形管連接。

南機房安裝順序：預埋件安裝→安裝+6.50m 層機房拱形圓管結構→嵌補安裝6.50m 層拱形圓管結構之間橫管→安裝機房南北側斜向鋼柱→安裝斜上鋼柱上部弧形圓管→嵌補安裝機房東側圓管結構→安裝機房外圍錐形管以及圈梁。

3.3.2 斜鋼柱安裝

南側機房樓梯兩側均布置有四根斜圓管柱，其中最長的鋼柱長度為10.3m，重量為0.67t。由于鋼柱和水平面存在傾斜角，現場安裝此處鋼柱時需設置豎向圓管鋼支撐。（見圖5）

圖5 鋼柱支撐示意圖

單根斜鋼柱下方采用兩根兩根直徑203mm 圓鋼管作為臨時支撐措施，豎向圓鋼管和斜向鋼柱之間點焊固定。豎向臨時支撐圓管中部設置一根同管徑支撐措施。

支撐圓管和混凝土地面接觸位置設置500mm×500mm×20mm 鋼板，鋼板四周植入100 鋼筋，鋼筋上端彎折50mm 鋼筋與鋼板點焊。鋼板四周間距250mm 設置一組錨固鋼筋。支撐圓管鋼措施和鋼板間采用點焊焊接固定。斜鋼柱上方框架安裝完成后，即可將支持措施撤去。

3.4 北側機房安裝（與南側相似）

3.5 主橋鋼結構安裝

北翼天橋主橋鋼結構材質形式以工字鋼梁、弧形圓管以及方管為主，主要包含三個鋼結構部分：主橋南北端電梯井鋼結構、主橋橋面工字鋼梁結構、主橋上方弧形網架結構。

主橋上方弧形網架結構以弧形圓管結構為主。天橋網架兩端設置豎向拱型圓管結構，網架上方設置三根通長的圓管作為主管結構。主橋兩側對稱設置弧形交叉型圓管，圓管分別與側邊主管和橋面鋼梁上翼緣焊接固定。側邊主管與頂部主管之間等間距焊接半月型圓管。兩根側邊圓管之間等間距焊接十字圓管結構，且十字中部嵌補焊接圓管與頂部主管連接，增加網架的整體穩固性。

主橋結構安裝流程：預埋件安裝→安裝南北電梯井鋼結構→安裝主橋兩側主梁H 型鋼→嵌補安裝主梁中部次梁H 型鋼→安裝南北端拼裝拱形網架→安裝片式網架鋼構→安裝頂部片式網架以及嵌補頂部聯系桿。

3.6 油漆涂刷

在對屋頂的鋼網架制作完成后，由于鋼材質易腐蝕的特點，必須要在其表面涂刷一層油漆，在進行涂刷之前要注意先對其進行除銹處理，才可以更好地達到防腐蝕的效果，通過涂刷油漆使鋼材質的厚度達到相關的規定標準，為了使涂刷的效果更加明顯，在焊接的部位要留有一定的距離，這樣為了焊接工作的有效進行，最后，再對縫隙進行補刷。在對鋼材質進行涂刷的過程中，鋼材質的表面要保持清潔，必須要保持干燥的環境，近而達到油漆最佳狀態。

最后，保持鋼材表面平整，不允許出現尖銳零角等現象。在涂刷時，按工藝參數，比如空氣壓力應該保持在0.5MPa 左右，噴槍距離應該保持在30cm～50cm 之間等。油漆涂刷結束之后，涂刷的厚度應該由涂層厚度的測量儀器來檢驗，有些涂層需要修補，一般情況下，選擇使用風動打磨機來除銹，如果修補涂層的面積很小，可以直接用手來完成修補，這樣能夠確保涂層厚度符合要求。

3.7 天橋主橋網架安裝

主橋上部網架結構南北端對稱，自北端向南端安裝。拱型網架以預拼裝為主，現場安裝均已片式拼裝單元作為吊裝單元。天橋上部鋼架可分為兩類單體結構：天橋端部網架單體以及中部網架分段單體。天橋端部網架單體主體已于地面拼裝完成，吊裝后現場嵌補散件圓管即可。

4 基礎預埋與土建的配合

測定±0.00 標高和柱頂平面軸向尺寸后，首先將預埋鋼板臨時固定在混凝土鋼筋上，按所測定的標高和軸間距離確定預埋件鋼板的中心，每塊鋼板的中心尺寸經檢查無誤后（誤差≤15mm），將預埋鋼板直接焊接在混凝土柱的鋼筋上。經過現場檢查同意隱蔽后，由土建班組進行二次澆筑混凝土，澆筑時網架班組派人現場看護，以防澆筑時振動棒將預埋件鋼板振偏，待模板拆除后進行二次復測，用水準儀測量標高尺寸，用鋼卷尺和鋼絲線測軸線距和跨距尺寸，并用紅油漆在鋼板上和柱子側邊劃好軸線標志。

5 二次鋼結構施工

天橋鋼網架上設置張拉膜采用PTFE 白色膜、PVC淺藍色膜與PVC 高透光膜組成，分為南側扶梯平臺、北側扶梯平臺、主橋三個部分，本工程為二次鋼結構頂部安裝，次結構構件約為7 噸，鋼結構安裝、防腐難度大。

二次鋼結構工程施工順序如下：材料檢驗→放樣→切割→加工（矯正、成型）→對接（焊接）→組裝→焊接→校正→補漆→驗收。

主體鋼結構檢查：二次鋼結構安裝前，需對主體鋼結構進行檢查，經抄平放線，嚴格控制主體鋼結構部位與二次鋼結構支承面的縱橫軸線和標高，并進行驗收，提出驗收合格報告資料。

6 施工質量保障

6.1 焊接質量保障

焊縫外觀檢測，本工程所有焊縫表面應該均勻、平滑，無折皺、間斷或未焊滿，并與母材平緩連接，嚴禁有質量通病；一級焊縫不得存在未焊滿、根部收縮、咬邊和接頭不良等缺陷，一級焊縫和二級焊縫不得存在表面氣孔、加渣、裂紋和電弧擦傷等缺陷。

無損檢測在外觀檢查合格的基礎上進行。進行焊縫無損檢測的人員持有資格證書。施焊完畢冷卻24 小時后，按設計要求對全熔透一級焊縫進行100%的檢測。

超聲波探傷的方法及評定標準按照《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分析》（GB1231－1991）進行。在自檢合格后，通知相關部門監督檢測和抽檢。

6.2 高強螺栓安裝質量控制

現場拱型H 型鋼中部采用高強螺栓連接。高強螺栓安裝完成后，現場需針對該處高強螺栓連接完成后的節點檢查，確保每個螺栓終擰完成。

7 結束語

本項目對今后曲面鋼結構網殼屋蓋工程或其他同類型的安裝技術的實施具有較強的指導作用。今后在一些鋼網殼屋面工程中，將應用和推廣該工程的安裝技術和經驗，通過支座定位、測量、吊裝、焊接、檢測等施工方案的實施，縮短了工期，節約的成本，避免了返工損失，安裝質量符合設計要求，安裝過程中沒有發生任何安全事故，為珠海長隆海洋科學館項目工程的總控進度目標的順利實現做出了重要貢獻。