山西某體育館異型曲面球型螺栓節(jié)點網架高空散裝法施工工法

1、山西某體育館異型曲面球型螺栓節(jié)點網架高空散裝法施工工法異型曲面球型螺栓節(jié)點網架高空散裝法施工工法11>.前言球形螺栓節(jié)點網架結構的特點是跨度大，自重輕，支撐體系設計復雜，技術含量高，施工難度大。隨著目前國內網架鋼結構在大型公共建筑、場館建筑的廣泛應用，對網架結構的安裝也提出了更高的要求。眾多的預埋件以及腳手架高支體系由于標高、軸線復雜，施工難度大，是直接影響高空網架安裝整體質量的重要部位。因此，研究曲面球形鋼結構網架施工工藝及其質量通病的防治對于同類型工程的設計、施工和使用都具有深遠的意義。*集團*建安分公司通過多方借鑒國內鋼結構施工的先進經驗，大膽創(chuàng)新，在*大學體育館工程鋼結構施工中運

2、用高空散裝法，通過實踐取得了良好效果，鋼結構完成后受到了各方好評，經總結形成本工法。2.工法特點2.1鋼結構構件均通過電腦模擬空間定位，在工廠加工制作，機械化生產，運至工地就位現場拼裝，加工精度高，便于現場安裝。2.2施工工藝簡便，操作便捷，施工工期短。2.3施工安全，操作工人工作環(huán)境較好。2.4采用鋼結構網架與穩(wěn)定性較高的支撐體系共同作用，使網架在安裝過程中受力均勻，安裝精度高，質量可靠。3.適用范圍本工法適用于跨度大、高度高、空間結構復雜的鋼結構網架結構的施工。4.工藝原理鋼網架結構是一個由很多構件組成的空間體系，主要包括不同型號的桿件、螺栓球、支座等，在網架安裝前，首先要用電腦對網架結構

3、進行三維空間設計，確定每個球結點的空間位置和每個桿長及方向。鋼結構網架安裝采用高空散裝法，即施工區(qū)域下方搭設滿堂紅腳手架，在腳手架上滿鋪腳手板形成一個工作平臺，施工人員在平臺上完成安裝作業(yè)。施工人員在工作平臺上將網架每個網格拼裝成一個三角錐體后借助人力將三角錐體的網架小單元吊至網架安裝部位，由安裝工人將三角錐的三個頂端的高強螺栓逐個擰入螺栓球孔中，這樣形成一個網格和一個網格空中拼接式，拼裝到每個支撐點后，將支座校正后和預埋件焊接牢固直至網架整體封閉合攏。5.施工工藝5.1施工工藝流程測量放線定位調整預埋件支撐體系搭設半成品堆放安裝對稱軸上的構件調整桿件位置對稱軸局部網架調整向兩側對稱推進支座焊

4、接馬道安裝支托安裝主檁條安裝落架（產生應力轉換）。5.2 操作要點 本工程網架施工流水段的劃分：按照設計圖紙結構形式，將網殼鋼屋蓋施工區(qū)域以現澆混凝土拱架為界劃分為三個施工區(qū)段，安裝順序為先安裝中區(qū)，然后東區(qū)、西區(qū)，每個施工區(qū)段采用控制中間軸線（對稱軸H軸）標高的方法拼裝，從中間向兩側推進安裝，以減小累計偏差和便于控制標高，使誤差消除在邊緣上。單元間拼裝完成時采用倒鏈和千斤頂進行安裝精度調整和校正。（見圖5.2） 圖5.2 網殼鋼屋蓋三個施工區(qū)段區(qū)域化分5.2.1網架安裝準確定位直接影響后期預埋件上半球及弧梁上支座的焊接定位，因此，在施工中嚴格按照從中間向兩邊對稱安裝的原則。測量放線工作包括對

5、建筑物軸線的復核，預埋件偏移情況的檢查，尤其在本工程中標高較復雜，控制標高的引測工作尤為重要。先利用原有基準點，用經緯儀確定對稱軸上一排螺栓球的位置，由此軸線向四面擴散將所有螺栓球的位置標記出來形成控制網。由于網架全為鋼鐵材料，測量特別是夏季要避免在中午進行，以減少溫差對施工精度的影響。施工與測量要同步進行，必須在認真檢查、確保測量準確無誤，并經過仔細調整后方可進行下一步的安裝，以免誤差累計到下一個施工段。5.2.2本工程中預埋件種類較多，拱內側及東、西區(qū)弧梁上為平板埋件，拱下為預埋螺栓，各處標高均不同。在安裝鋼結構前需認真復核，如有偏差，須進行處理。5.2.3支撐體系的選擇與優(yōu)化支撐體系是施

6、工中需要重點研究的課題之一，在選用時應考慮其安全性、穩(wěn)定性、可操作性和經濟性等綜合因素，還要考慮與鋼網架結構安裝工作的銜接問題，本工法按照扣件式方案編制。支撐體系經反復核算后采用了增加節(jié)點構造，減少立桿用量的方式，即在網架球節(jié)點處增加格構式立桿，其余立桿間距增大為1800mm，在保證安全的前提下，盡量減少周轉料的投入。支撐體系采用扣件式腳手架，編制相應的搭設方案，并根據圖紙將網架支撐點搭成井字架，并將每個螺栓球下底面標高控制線標注在腳手架上，支撐點設在下弦節(jié)點處用可調支撐調整螺栓球標高。支撐點的位置、數量、支點高度應統(tǒng)一安排，支點下部應適當加固，防止網架支點局部受力過大，支撐架下沉。立桿平面位

7、置的確定需要結合場館地面情況和網架節(jié)點的平面位置二者進行電腦模擬，標高則通過50線向上引測。由于本工程形狀獨特、節(jié)點標高復雜、空間定位的準確度對安裝影響較大。本工程采用了將三維標高分解為二維平面位置標高的方式進行控制，即在地面上將網架節(jié)點的平面位置找出，然后通過標高引測，最后確定其三維位置，取得了良好的效果。5.2.4半成品運至現場，經探傷合格后吊至作業(yè)區(qū)，所有材料分類分區(qū)鋪放在腳手架作業(yè)平臺上，不允許堆放，防止產生集中荷載。5.2.5桿件及配件應根據編號按圖紙進行安裝，先安裝對稱軸及兩側的下弦桿件，對螺栓球進行位置、標高修正，準確無誤后安裝腹桿及上弦桿件，將腹桿與上弦球連接的高強螺栓必須全部

8、擰緊。再按照一球三桿的小單元拼裝方法按對稱軸由一側向另一側安裝，安裝過程應不斷復核各點位置。5.2.6小單元安裝及固定確認無誤后向兩側對稱推進進行大面積安裝，在安裝過程中要嚴格復檢桿件尺寸及螺栓球偏差，每三個單元的順向三根桿件應復查其總尺寸，并隨時檢查基準軸線、位置、標高及垂直偏差，并應及時校正。網架的整體撓度可通過上弦與下弦尺寸的調整來控制撓度值。5.2.7安裝一旦發(fā)生偏差，應立即進行調整。標高用U托上下調整即可，平面位置應將千斤頂支成75°左右角度，向圖紙位置校正，直到調整到正確位置。5.2.8擰緊螺栓用的扳手為專用工具，不可將扳手柄接長或多人用力，以免力矩過大。校正好高強螺栓與

9、螺栓孔安裝角度后方可初擰，將高強度螺栓用扭矩扳手緊固，按規(guī)程規(guī)定螺栓擰進長度為螺栓直徑的1.1倍，隨時復擰，當天終擰完畢。如遇擰不進去的現象，不可強行擰入，應及時查明原因修理螺紋或更換零件。5.2.9安裝完成并復核無誤后，進行支座焊接工作，焊接順序同安裝順序，采用圍焊。5.2.10拆除工作應在所有節(jié)點都安裝或焊接完成并檢測合格后進行。按照南北同時向H軸拆除的順序，逐段進行。拆除作業(yè)由上而下逐層進行，連墻件也隨腳手架逐層拆除，當腳手架拆至下部最后一根立桿的高度時，在適當位置搭設臨時拋撐加固后，拆除連墻件。6.材料與設備6.1勞力組織方案制定后，項目部進行了勞力組織分析，一共組織焊工5人，機鉗工1

10、0人，架子工24人，吊裝工7人，鉚工25人。 6.2 機具設備（見表一） 主要機具配備表 表一序號設備名稱數量（臺）規(guī)格型號備注1半自動切割機3CG1-3000A下料2交流焊機5BX1-300焊接3開坡口機1焊接邊緣加工4拋丸機1WRM-2拋丸除銹5汽車吊1QY-8構件安裝6卷揚機1構件吊裝7水準儀1AL328-A抄平8經緯儀2BTD-2定位軸線9漆膜測厚儀1CMI100測量涂裝厚度10超聲波探傷儀1CTS-22焊縫無損檢測7.質量控制7.1工程質量控制標準：網架結構安裝質量應執(zhí)行現行鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范GB50205-2001。鋼網架結構安裝的允許偏差按表二執(zhí)行。鋼網架結構安裝的允許偏

11、差 表二項目允許偏差（ mm）檢驗方法縱向、橫向長度L/2000，且不應大于30.0-L2000,且不應小于-30.0用鋼尺實測支座中心偏移L/3000，且不應大于30.0用鋼尺和經緯儀實測周邊支撐網架相鄰支座高差L/400，且不應大于15.0用鋼尺和水準儀實測支座最大高差30.0多點支撐網架相鄰支座高差L1/800，且不應大于30.0注:1 L為縱向、橫向長度； 2 L1為相鄰支座間距。 7.2質量保證措施：7.2.1針對工程實際情況制定針對性的施工方案、技術交底，對技術工人進行技術培訓，合理組織安排勞力；建立QC全面質量管理體系，全員參加，針對施工中技術難點展開攻關，發(fā)現實際操作中存在的各

12、種問題并逐一解決。7.2.2組織工程技術人員，認真閱讀圖紙，確定施工中的關鍵工序，編制施工方案，進行評定。在制作前對所有構件在鋼平臺上放樣，實行樣板引入。7.2.3鋼結構制作安裝過程中，嚴格執(zhí)行自檢、互檢、專檢制度，每道工序必須在自檢達到標準后，才能進行下一道工序。檢驗工作落實到人，對不符合質量標準的構件及時標識返修，杜絕不合格品流入下道工序。7.2.4嚴格按照設計圖紙施工，認真落實技術崗位責任制度和技術交底制度，技術交底要簡明易懂。7.2.5制定嚴格的材料管理制度，工程所需的原材料、半成品，必須是合格供應商提供的優(yōu)質產品，無證產品一律不得進場。材料進場按照規(guī)定進行外觀檢查和抽樣送檢。7.2.

13、6網架安裝時，應在平臺上彈出網架桿件安裝控制線和支座的軸線，于下弦節(jié)點位置設置墊木，并對其頂面進行抄平。使下弦球節(jié)點擱置在墊木之后，其標高和安裝標高應一致。組裝完畢撤去墊木后，網架直接擱置到支承面上與支座焊接連接，最后對焊接接頭質量進行檢查。8.安全措施8.1項目管理機構職能部門和操作工人均明確安全生產目標，做好各項防護工作，安全生產做到經?；⒅贫然?、規(guī)范化，堅持既抓生產，又抓安全。8.2嚴格執(zhí)行建筑施工安全檢查標準(JGJ5999)規(guī)定的建筑施工現場安全防護標準，現場又明顯的安全標志牌。8.3距地面2m以上作業(yè)要有防護桿、擋腳板或安全網，架設安全網有專人檢查監(jiān)護，發(fā)現不符合要求時，應停止使

14、用并立即整改。8.4臨時配電線路按規(guī)范要求進行敷設整齊。8.5配電系統(tǒng)實行分級配電，各類配電箱、開關箱安裝和內部設置必須符合有關規(guī)定，開關電器應標明用途。各類配電箱、開關箱外觀完整、牢固、防雨、防塵，箱體涂有安全色標，統(tǒng)一編號，箱內無雜物，停止使用時切斷電源，箱門上鎖。不得任意接長和調換，工具的外絕緣完好無損，維護和保管由專人負責。8.6所有機械設備必須做到定期檢查，機械不得帶病工作，非專業(yè)人員不得開啟機械。8.7大型機械的吊裝必須符合規(guī)定要求，并辦理驗收手續(xù)，經驗收合格后方可使用。9.環(huán)保措施9.1成立對應的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關環(huán)境保護的法律

15、、法規(guī)和規(guī)章，加強對工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規(guī)章制度，避免擾民，創(chuàng)建校園內良好和諧的施工環(huán)境，隨時接受學校及相關單位的監(jiān)督檢查。9.2將施工場地和作業(yè)限制在工程建設允許的范圍內，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。9.3對施工中可能影響到的各種公共設施制定可靠的防止損壞和移位的實施措施，同時，將相關方案和要求向全體施工人員詳細交底。9.4優(yōu)先選用先進的環(huán)保機械。采取設立隔音墻、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允許值以下，同時盡可能避免夜間施工。9.5剩余電焊條頭及時回收，統(tǒng)一集中處理。10.效益分析采用高空

16、散裝曲面球形鋼結構網架施工工藝質量可靠，安裝精度高，施工工期短，為緊張的工期贏得了寶貴的時間，為后續(xù)工序施工創(chuàng)造了良好的施工條件。采用高空散裝曲面球形鋼結構網架施工工藝施工需要搭設腳手架工作平臺，為網架拼裝創(chuàng)造條件，與其他網架安裝方法相比，雖然投入的周轉材料較多，但減少了復雜的吊裝和調整工序，因此安裝工期較短，減少了周轉材料的使用天數，綜合分析，工程整體節(jié)約了成本。 尤其是針對造型復雜的曲面網架安裝，采用成片的網架單元在空間實現對接難度更大，所以從技術經濟分析采用散裝法較為經濟適用。11.應用實例*大學體育館建筑面積16965，建筑主體結構為兩道平行的鋼筋混凝土拱南北向跨越體育館上空，用以支承其雙曲面球型鋼網架屋蓋。網架平面被間距24米的兩道鋼筋混凝土拱分為三部分，拱外側為對稱的兩片空間曲面網殼，分別坐落在鋼筋混凝土空間曲梁上，另一端通過吊桿懸掛在拱下，拱中間為筒殼，通過拱內側焊接半圓空心球與螺栓球筒殼連接。網架桿件采用高頻電焊鋼管，螺栓球節(jié)點采用45號鋼，網架總重292.4噸。網架安裝標高落差大，最高處30m，最低處15.7m，節(jié)點標高共有591種；構件型號多，其中螺栓球12種直徑，591種規(guī)格，共2374個、桿件12種直徑，2186種規(guī)格，共8762根，錐頭、封