大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)探索

張海濱

（中航長沙設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長沙 410014）

0 引言

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工期間，需要將數(shù)量眾多的鋼構(gòu)件根據(jù)一定的規(guī)律組合、拼裝在一起，進(jìn)而形成網(wǎng)格狀超靜定結(jié)構(gòu)。空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的受力性能良好，對于非對稱、動荷載及集中荷載有著良好的承受效果。網(wǎng)架桿件材料的種類較多，但主要以鋼制型材或管材為主，在進(jìn)行大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝施工時(shí)，要加強(qiáng)對拼裝、焊接以及吊裝等環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控，確保大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性。

1 大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)常用安裝施工方法與技術(shù)分析

1.1 整體吊裝技術(shù)

在開展網(wǎng)架地面總拼裝工作期間，需要結(jié)合現(xiàn)場情況合理選取拼裝方法與地點(diǎn)。一方面，如果采用就地與柱錯(cuò)位總拼的方式，在網(wǎng)架起升時(shí)需要在高空中將其移位、轉(zhuǎn)動1～2m，之后再下降到指定位置[1]。因?yàn)橹Y(jié)構(gòu)貫穿在網(wǎng)架的網(wǎng)格內(nèi)部，因而施工時(shí)與柱相連的梁，要采取斷開的形式，當(dāng)網(wǎng)架吊裝工作結(jié)束之后，再進(jìn)行框架梁的施工。需要注意的是，采用整體吊裝技術(shù)進(jìn)行施工，需要等到網(wǎng)架制作、安裝結(jié)束之后，再進(jìn)行地面以上相關(guān)結(jié)構(gòu)的施工，施工期間不能采用平行施工的方式。在施工場地許可的情況下，可在現(xiàn)場完成網(wǎng)架總拼，之后再利用起重機(jī)等設(shè)備負(fù)重行走。

1.2 整體提升技術(shù)

利用整體提升技術(shù)開展網(wǎng)架施工時(shí)，需要將提升設(shè)備安裝于結(jié)構(gòu)柱上，或者在提升網(wǎng)架的過程中，采用柱子滑膜施工技術(shù)。施工期間，可以將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為操作平臺。根據(jù)施工工藝的不同，又可將整體提升技術(shù)分為以下幾種類型：單提網(wǎng)架技術(shù)、升梁抬網(wǎng)技術(shù)以及升網(wǎng)滑模技術(shù)。首先，對于單提網(wǎng)架技術(shù)，需要在設(shè)計(jì)位置進(jìn)行網(wǎng)架總拼，之后再使用安裝在柱子上的提升設(shè)備，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行提升、固定等操作。其次，對于升梁抬網(wǎng)技術(shù)，施工時(shí)需要在設(shè)計(jì)位置進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的就地總拼，并在每個(gè)柱頂上進(jìn)行提升設(shè)備的安裝，上述工作結(jié)束后，將網(wǎng)架提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高；另外，升網(wǎng)滑模技術(shù)應(yīng)用期間，需要在設(shè)計(jì)位置就地總拼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，柱子采用滑模施工技術(shù)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)提升過程中，需要用到安裝在柱內(nèi)鋼筋上的滑模設(shè)備[2]。在提升網(wǎng)架的同時(shí)，進(jìn)行柱結(jié)構(gòu)的澆筑。相比于其他施工方法而言，整體提升技術(shù)采用小型提升設(shè)備便可完成，因而施工成本低，當(dāng)場地較為狹窄時(shí)，可采用這一施工技術(shù)。

1.3 整體頂升技術(shù)

利用整體抬升技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工期間，需要將原有結(jié)構(gòu)柱當(dāng)作頂升支架。此外，也可專門設(shè)立支架。施工過程中，需要把千斤頂安裝在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下面，頂升期間要采取相應(yīng)的導(dǎo)向措施，防止出現(xiàn)網(wǎng)架偏移、旋轉(zhuǎn)等問題。整體提升技術(shù)主要適用于點(diǎn)支承網(wǎng)架，頂升環(huán)節(jié)中不可平移、轉(zhuǎn)動，只能在垂直方向進(jìn)行升降。

1.4 高空滑移技術(shù)

借助滑軌等設(shè)備，將預(yù)先拼裝好的單條網(wǎng)架單元運(yùn)送至設(shè)計(jì)位置之后，再將其拼裝成整體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，這就是高空滑移技術(shù)的施工流程與要點(diǎn)。施工期間，可以在地面完成條狀網(wǎng)架單元的拼裝，之后再利用起重機(jī)等設(shè)備將其吊送到支架上。如果受到吊裝設(shè)備的限制，也可在高空作業(yè)平臺上進(jìn)行條狀單元的拼裝。

1.5 高空散裝技術(shù)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工期間，也可在設(shè)計(jì)位置直接進(jìn)行散件的總拼。一般來說，可以將高空散裝技術(shù)分為兩種類型：全支架法、懸挑法。首先，全支架法主要為散件拼裝，懸挑法主要是對安裝好的小拼單元進(jìn)行高空總拼。

1.6 分塊安裝技術(shù)

采用分塊安裝技術(shù)時(shí)，需要借助起重機(jī)等設(shè)備，將事先制作好的條狀、塊狀網(wǎng)架單元吊裝至設(shè)計(jì)位置，之后將其拼裝成為整體結(jié)構(gòu)。施工期間，可以結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具體情況，將其沿著長跨方向分割稱為不同的區(qū)段，每個(gè)條塊的寬度可以控制為1～3個(gè)網(wǎng)格[2]。此外，可以將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分割成為塊狀，具體分割時(shí)要結(jié)合起重機(jī)的吊裝能力與現(xiàn)場的情況。

2 大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)要點(diǎn)分析

①在開展大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工時(shí)，首先要嚴(yán)格控制鋼構(gòu)件的制作質(zhì)量，確保鋼構(gòu)件的壓力、拉力狀況滿足設(shè)計(jì)要求；②加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的應(yīng)用。大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)部分通過焊接方式進(jìn)行連接，結(jié)構(gòu)焊接期間要嚴(yán)格把控焊接工藝，從業(yè)人員不僅要具有從業(yè)資格證，同時(shí)還要具有相應(yīng)的施工經(jīng)驗(yàn)。具體施工期間，要重點(diǎn)做好母材、焊材種類的選擇，并確定好焊接位置，嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行操作；③如果采用栓接的方式，要重視螺栓質(zhì)量以及防銹處理工作。栓接過程中，不能使網(wǎng)格結(jié)構(gòu)出現(xiàn)偏差、扭曲的問題，連接面之間不能出現(xiàn)間隙。此外，要嚴(yán)格按照螺栓安裝的步驟、工藝進(jìn)行操作，對連接位置的緊固程度進(jìn)行檢查；④在開展起重機(jī)吊裝工作期間，可結(jié)合現(xiàn)場情況選用起重機(jī)的型號與數(shù)量，確保起重機(jī)性能可以滿足網(wǎng)架結(jié)構(gòu)吊裝要求[2]；⑤吊裝過程中要合理設(shè)置網(wǎng)架結(jié)構(gòu)吊點(diǎn)位置、索具規(guī)格。同時(shí)，還要掌握起重設(shè)備的起重高度、起重量等參數(shù)。吊裝之前，要對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的計(jì)算，并得到設(shè)計(jì)單位許可之后才能著手開展吊裝工作。同時(shí)，吊裝期間地面的承載能力不能小于150～200kN/m2。需要注意的是，網(wǎng)架安裝期間動力系數(shù)不應(yīng)低于1.3，如果使用兩臺起重機(jī)進(jìn)行吊裝，需要對起重設(shè)備的額定負(fù)荷乘以相應(yīng)的折減系數(shù)（0.8）。吊裝過程中，所使用的起重機(jī)應(yīng)做到型號統(tǒng)一、起升速度統(tǒng)一。吊裝工作開始之前，可結(jié)合現(xiàn)場情況先進(jìn)行試吊，進(jìn)而檢查網(wǎng)架結(jié)構(gòu)性能狀況，并確保起重機(jī)的吊裝效率。

3 案例分析

3.1 工程概況

某工程采用大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架為雙層網(wǎng)架，正放四角錐形式，螺栓球節(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)跨度65.6m和34.0m連續(xù)跨。同時(shí)，屋面向外懸挑，寬度分別為10.5m和1.5m。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面尺寸108.6m（寬）×264.6m（長）。本工程，共23個(gè)軸線，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙可將其分為一區(qū)（5～16軸）與二區(qū)（16～27軸）。其中，一區(qū)的長度為132.6m，二區(qū)的長度為132.0m。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支座使用的是下弦對邊支撐，支座的高度為0.35m，所選用的支座類型是平板支座與橡膠支座。

3.2 安裝技術(shù)與施工流程

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝工藝流程如圖1所示，具體施工過程中，首先要結(jié)合網(wǎng)架實(shí)際特點(diǎn)做好前期的施工準(zhǔn)備，并對支座進(jìn)行復(fù)核。上述工作結(jié)束后，在地面組織人員進(jìn)行三角架與起步網(wǎng)架的安裝。隨后，便著手開展小單元網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的吊裝。這一過程中，主要采用分塊吊裝的方式，在進(jìn)行校正工作之后，對其進(jìn)行合攏，并開展支座結(jié)構(gòu)的焊接。最后，進(jìn)行涂漆與工程驗(yàn)收等工作。

圖1 吊裝施工流程

3.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)

首先，在地面完成N-S軸/15-16軸部分的拼裝工組。其次，在本工程中主要利用4臺30t吊車設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體吊裝并就位。這樣，便可形成一區(qū)網(wǎng)架的起步架。上述工作結(jié)束之后，使用2臺30t吊車，并利用吊裝三角錐方法，開展高空散裝A-N軸/15-16軸區(qū)域的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。最后，開展N-S軸/14-15軸區(qū)域的施工工作。此外，施工期間重點(diǎn)對螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架拼裝效果與質(zhì)量進(jìn)行定期檢查，確保安裝質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這一過程中，嚴(yán)格控制焊接材料質(zhì)量與連接件的規(guī)格，施工期間對于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控。另外，在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體安裝工作結(jié)束之后，對螺栓球節(jié)點(diǎn)的外觀質(zhì)量做出檢查，并做好相關(guān)的記錄工作。需要注意的是，施工期間需要確保每個(gè)桿件和節(jié)點(diǎn)的連接線交于一點(diǎn)，螺栓球與焊接球的連接誤差不能超過規(guī)定偏差值（1mm）。拼裝工作結(jié)束時(shí)，安排測量人員進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)撓度值的測量，確保撓度值不能大于設(shè)計(jì)值的1.15倍。最后，本次施工期間所用到的全部原材料、零部件都應(yīng)出具相應(yīng)的合格報(bào)告以及出廠檢驗(yàn)報(bào)告等材料。材料進(jìn)場之后還要安排專人進(jìn)行質(zhì)量復(fù)檢，滿足質(zhì)量要求之后才能使用。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拼裝過程中，要對基軸線位置、標(biāo)高狀況和結(jié)構(gòu)的垂直度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行糾正[3]。在進(jìn)行支座結(jié)構(gòu)的制作、安裝期間，要結(jié)合支座的受力狀況，選用合理的安裝施工流程。大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工有著較強(qiáng)的復(fù)雜性、系統(tǒng)性，施工過程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求與施工流程進(jìn)行操作，加強(qiáng)對拼裝、焊接、吊裝等關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的技術(shù)管理，確保施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)等要求。

4 結(jié)語

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有著良好的力學(xué)性能，多用于大型工業(yè)廠房等大跨度鋼結(jié)構(gòu)中。網(wǎng)架安裝應(yīng)本著安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的原則，結(jié)合工程特點(diǎn)（如工期、場地、起重設(shè)備等）選擇合適的安裝方式，吊裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行必要的吊裝驗(yàn)算，編制合理的施工安裝方案，必要時(shí)對施工安裝方案進(jìn)行專家論證。