鋼結構鋼網架安裝技術探析

黃勇 蔡羚

【摘 要】在現代建筑工程產業發展背景下，建筑工程施工項目規模不斷擴大，大跨度工程施工項目成為建筑施工的主要形式。在大跨度建筑工程的實際施工中，鋼結構是其空間結構施工及頂蓋施工中應用的一種重要技術，各種鋼結構鋼網架施工技術也廣泛應用于當前大跨度建筑施工中，在體育館、飛機庫、展覽館等大體量、大跨度公共建筑施工中具有重要的應用價值。文章對當前國內外鋼結構鋼網架安裝的常見形式展開研究，總結鋼網架施工的主要特點及常見施工方法，以廣西某垃圾處理廠建筑工程大跨度空間結構施工中鋼網架安裝施工技術的具體施工為例，探究鋼網架安裝施工技術的具體應用，并通過Midas Gen軟件進行鋼網架結構力學性能模擬驗算，保證該項目施工中鋼結構鋼網架施工技術應用的科學性、穩定性和安全性。

【關鍵詞】鋼結構;鋼網架安裝技術;建筑工程項目;吊裝措施

【中圖分類號】TU758.11 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）04-0077-03

現代建筑產業發展中，建筑施工規模及建筑跨度越來越大，大大提升了建筑施工難度，尤其是在大跨度建筑工程的鋼結構施工中，更需要采用科學的施工方法保證建筑鋼結構施工的順利進行。鋼網架安裝技術是當前大跨度建筑鋼結構施工中應用較為廣泛的施工技術，加強對鋼結構鋼網架安裝技術的研究也成為推動我國建筑工程施工產業發展的必然途徑。

1 國內外鋼結構鋼網架安裝的常見形式、特點及施工方法

鋼網架安裝施工作為當前大跨度建筑工程中鋼結構施工的主要方式，在新時期建筑工程產業發展中占有重要地位。近年來，大跨度建筑工程結構逐漸成為發展最為迅速的建筑工程類型，鋼結構鋼網架安裝施工更加成為建筑鋼結構施工的重要環節。鋼網架憑借自重輕、材料節約、安裝施工效率高、施工安全等優點，得到了業界人士的高度關注與認可。基于此，國內外對于鋼結構鋼網架的研究也愈加深入，對鋼網架結構的形式進行研究與匯總：從鋼網架結構的層數組成方式來看，鋼網架的形式可以分為雙層和三層網架;從支承方面來說，不同支承的平板網架可分為單跨和多跨;從結構角度而言，平板網架又分為交叉桁架體系和空間桁架體系。因此，目前鋼網架的形式主要分為平面桁架系網架、四角錐體系網架、三角錐體系網架三大類。

在大跨度建筑工程空間結構施工中，鋼網架結構的特點主要表現在以下5個方面：其一，相較于其他空間結構系統，鋼網架在空間結構架設施工中，轉力途徑更加便捷，適用于大跨度、大柱網屋蓋等結構形式的建筑工程施工。其二，鋼網架結構的整體質量較輕，經濟性較高。實際施工過程中，相較于平面鋼屋架結構，建筑物跨度小于30 m時，鋼網架結構的鋼材用量能夠降低5%～10%，跨度超過30 m時，鋼材用量能夠降低10%～20%。其三，鋼網架結構的自重較小，抗震性能優越，能夠全面提升跨度建筑工程的安全性。其四，安裝施工簡潔，桿件及節點的類型較少，并且整體結構尺寸較小，運輸、儲存、裝卸都較為方便。其五，平面布置平整，對后續建筑物的吊頂、管道安裝施工有益。

在大跨度建筑鋼結構鋼網架安裝施工中，常見的施工方式主要包含高空散裝法、高空滑移法、整體預升法及移動支架安裝法4種。高空散裝法的施工流程包含搭設支承架、安裝網架結構、拆除支承架3個環節，安裝施工過程中不需要使用大型機械設備，是一種傳統的鋼網架安裝施工技術方式。高空滑移法在實際安裝過程中，是以預設的滑軌進行鋼網架支條的滑動拼裝。這種方式的難點在于滑移軌道的設計與鋪設，并且滑移軌道的剛度、承載能力及穩定性都難以控制。整體預升法是在地面進行鋼網架單元拼裝，然后利用吊裝機械，通過水平或者垂直吊裝的方式將拼裝好的鋼網架吊裝到預定位置進行調整和固定。目前，我國大跨度建筑工程鋼網架安裝施工中，整體預升法是應用較為廣泛的安裝方式，其具有施工效率高、拼裝質量高、無須周轉材料、節約施工成本等優點。但受吊裝機械設備自身規格的限制，鋼網架的整體預升法應用中，需要慎重選擇施工場地，并且鋼網架的整體重量要在可控范圍內。移動支架安裝法是將鋼網架結構在可移動的支撐架上進行安裝，在鋼網架完成后，再撤掉臨時支撐。相較于前3種方式，鋼網架移動支架安裝法在實際應用中支撐腳手架的使用量較少，人力成本投入較低，施工效率較高。但是在實際安裝過程中，需要保證滑移軌道的平整性，避免影響整體施工的穩定性。在大跨度建筑工程鋼結構鋼網架實際安裝施工中，需要根據工程空間結構的整體情況及實際施工條件，科學地確定鋼網架安裝施工的具體方式，在保證安裝施工安全的前提下，盡可能地提升施工效率，降低施工成本投入，這對于大跨度建筑工程項目空間支承結構安裝施工有著重要意義 [1]。

2 工程概況及具體施工

2.1 工程概況

該工程位于廣西，工程主體是生活垃圾焚燒發電污泥協同處置項目，屬于第二期工程。工程項目中鋼結構工程主要的施工位置在主廠房內部，處于上料坡道、飛灰暫存間上方位置。該項目鋼結構鋼架網安裝施工中鋼材總體消耗量在3 000 t，項目屋面鋼結構的總面積高達22 400 m2。項目中鋼架網的安裝位置主要分布在煙氣、焚燒、垃圾倉、卸料臺及污泥干化處理等功能車間區域，施工總面積超過17 500 m2。

2.2 具體施工

（1）施工方式選擇。根據上述文中所提到的鋼結構鋼網架主要的施工方式，在該工程中采用高通散裝法雖然能夠有效降低施工成本，但無法保證施工周期，并且整體工程量較大，高空作業的安裝施工質量無法保證。滑移法雖然施工效率高且施工質量能夠保證，但施工環節過多，容易增加該工程的整體施工成本。因此，經過分析研究后，該工程鋼結構鋼網架安裝施工采用聯合安裝施工法，以高空散裝法配合高空滑移法，既能降低施工成本，提升施工效率，又能保證鋼網架安裝施工的整體質量和施工安全，符合該項目施工的具體要求。

（2）施工順序確定。大跨度建筑工程鋼結構鋼網架安裝施工中，施工順序的確定具有重要意義，需要綜合考慮工程的實際情況及建設方的現實需求等，以此全面提升安裝施工的整體效率，降低施工成本 [2]。在該工程中，項目部根據工程鋼結構鋼網架安裝施工的實際情況與施工現場的環境條件，以及建設方對于施工周期的現實要求，最終確定施工順序如下：垃圾倉鋼網架→焚燒間鋼網架→卸料大廳鋼網架→污泥干化間鋼網架→煙氣間1鋼網架→煙氣間2鋼網架。

（3）吊裝思路分析。在該工程鋼結構鋼網架安裝施工的實際過程中，根據工程現場的實際情況：垃圾倉位置的鋼網架長度超過90 m，跨度超過38 m，整體施工面積超過了3 500 m2，實際安裝施工受場地限制影響，無法進行地面拼裝。卸料大廳位置鋼網架安裝施工的跨度為28.2 m，長度達98 m，安裝施工面積為2 763 m2，該區位置的功能結構腳低，鋼網架頂標高僅為20 m。污泥干化處理車間位置鋼網架安裝長度為60.5 m，跨度長達17 m，總施工面積為1 028 m2，跨度較小且標高較低。因此，該工程中垃圾倉、卸料大廳及污泥干化處理車間3個功能區域的鋼網架安裝需要采用吊裝的安裝方式。

（4）吊裝設備選擇。在該工程的吊裝設備選擇中，根據不同施工位置的不同，施工條件，安裝方法及吊裝機械設備的選擇都存在一定差異，具體如下：①煙氣間位置鋼網架安裝施工中，安裝方法為搭設起步架→累積滑移→高空散裝，所選擇的吊裝機械設備包含50 t和70 t汽車吊。②焚燒間位置鋼網架安裝施工中，安裝方法為搭設起步架→安裝累積滑移，選擇的吊裝機械設備包含200 t汽車吊和TC 7015塔吊。③垃圾倉位置鋼網架安裝施工中，安裝方法為搭設起步架→安裝累積滑移，選擇的吊裝機械設備包含200 t汽車吊和TC 7015塔吊。④卸料大廳位置鋼網架安裝施工中，安裝方法為搭設起步架→高空散裝，選擇的吊裝機械設備包含25 t汽車吊和TC 7015塔吊。⑤污泥干化處理車間位置鋼網架安裝施工中，安裝方法為高空分段散裝，選擇的吊裝機械設備為TC 7015塔吊。

3 鋼結構鋼網架安裝施工力學模擬分析

在該工程鋼結構鋼網架安裝施工的力學模擬分析中，以Midas Gen軟件作為力學模擬分析的軟件系統，進行鋼網架施工階段結構力學性能的模擬驗算，充分保證鋼網架安裝施工的可靠性和安全性。

（1）幾何模型構架。利用Midas Gen軟件對鋼網架的力學性能數值進行模擬驗算時，要先根據工程的實際情況進行幾何模型的構建[3]。在軟件中，構建幾何模型簡單，并且具有高效的處理功能，適用于對鋼網架安裝施工力學性能的模擬分析。

（2）網格劃分。在利用Midas Gen軟件進行大尺寸幾何模型分析時，模型的網格劃分是極為重要的過程，如果模型并不復雜，就可以直接使用六面體網格進行劃分操作，提升分析模型的整體精確度。如果幾何模型程度較高，則可以采用自動網格劃分，以四面體網格的形式劃分，提升軟件的分析時效。

（3）數據參數輸入。在對Midas Gen軟件劃分網格后的幾何模型處理中，就要將試驗測得的相關數據和參數輸入幾何模型對應的網格單元之中，以便進行下一步軟件分析。

（4）分析條件制定。根據實際需求的不同，Midas Gen軟件在實際使用中，需要根據相關設定進行功能特性值定義、邊界條件設定及荷載條件劃分。

（5）模型分析。Midas Gen軟件力學性能模擬驗算是基于有限元分析法開展的，既能夠對施工過程進行分析，也能夠對穩定流和非穩定流的滲流進行分析。

（6）結果提取。在經過對幾何模型的運算分析后，不可以在軟件的結果欄中瀏覽相關結果，相關人員可以根據自身的需求及工程的實際需要提取相關計算數據。

4 結語

綜上所述，鋼結構鋼網架安裝施工在現代大跨度建筑工程空間結構施工中應用具有重要意義，可以有效提升施工效率，降低施工成本，在實際安裝施工中，需要科學地選擇安裝方法，分析結構的力學性能，保證項目結構的穩定性和安全性。

參 考 文 獻

[1]周敏.液壓同步提升施工技術在大中庭鋼結構球形網架安裝中的應用——以徐州蘇寧廣場工程為例[J].建設監理，2018（1）：79-81.

[2]俞悅泉.探析現代鋼結構工程安裝施工的相關問題[J].華東科技（綜合），2018（3）：101.

[3]張圣.鋼結構工程施工項目管理策劃探討——以宇培哈爾濱電子商務分撥結算中心項目為例[J].居舍，2018（13）：142.

[4]孫秋榮.基于BIM技術的某超高層鋼結構項目施工可視化仿真研究[J].鋼結構，2019，34（2）：116-120.