網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中塊體制作及質(zhì)量控制

許俊敏

【摘要】本文講述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中塊體制作的工藝及質(zhì)量控制方法，并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)殼 塊體 質(zhì)量

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工方法有整體吊裝法、高空散裝法、塊體拼裝法等。本文通過(guò)某火電廠干煤棚施工實(shí)例，闡述塊體拼裝法中塊體制作工藝及質(zhì)量控制方法。

塊體組裝后吊裝法通常采取將整個(gè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按一定的施工段劃分成若干條形單元，然后再把每個(gè)條形單元根據(jù)施工特點(diǎn)劃分為若干小型塊體，在地面拼裝，以便組織施工。這些小型塊體在地面進(jìn)行制作，然后在高空拼接成條形單元，所有單元組合最后形成了整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。所以網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量首先取決于塊體制作的質(zhì)量，而塊體制作的質(zhì)量貫穿于桿件加工、塊體拼裝、塊體焊接等各個(gè)環(huán)節(jié)之中。

實(shí)例：江蘇某火電廠干煤棚上部結(jié)構(gòu)采用落地式雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，跨度106米，長(zhǎng)度148米，殼體高度39.791米，剖面為三心圓。網(wǎng)格形式為正放四角錐，上弦網(wǎng)格4.0m×4.0m，節(jié)點(diǎn)為焊接球，對(duì)邊支撐，壓力平板支座。

一、塊體劃分

1.塊體劃分原則：塊體的類型盡可能最少，以便有組織的在胎膜上量化制作。劃分時(shí)，不僅要根據(jù)網(wǎng)殼的幾何形狀，同時(shí)也要考慮施工特點(diǎn)以及施工機(jī)具的性能。

1.1網(wǎng)殼幾何形狀

一般網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由多心圓組成，第一次劃分是在大小圓相交處進(jìn)行劃分，然后再根據(jù)施工特點(diǎn)以及施工機(jī)具的性能第二次劃分成若干小塊（見(jiàn)圖1）。

1.2施工特點(diǎn)以及施工機(jī)具的性能

塊體劃分的大小和形狀不僅要便于塊體在地面制作胎膜上的拼裝和小型吊裝設(shè)備的轉(zhuǎn)移，而且要考慮充分發(fā)揮高空安裝時(shí)吊裝設(shè)備的最佳性能。據(jù)此，塊體外形尺寸一般劃分為1個(gè)網(wǎng)格寬、2～5個(gè)網(wǎng)格長(zhǎng)的大小，同時(shí)最大塊體必須滿足高空吊裝設(shè)備在最大回旋半徑下的起重量。

最大塊體一般為拱角塊體，其大小的劃分在一定程度上影響著施工機(jī)具的選擇和施工方案的最終確定。拱角塊體過(guò)大，對(duì)高空吊裝機(jī)具的性能要求就高；拱角塊體過(guò)小，給塊體高空安裝定位帶來(lái)一定困難，因?yàn)榫W(wǎng)殼下端接近垂直，塊體高空安裝定位支點(diǎn)很難保證豎直。

所以，只有科學(xué)、合理的進(jìn)行塊體劃分才能有利于組織施工，避免浪費(fèi)大型設(shè)備資源，降低施工成本。本工程的大型吊裝設(shè)備選用40噸行走式塔吊，地面吊裝為15噸履帶吊，根據(jù)施工特點(diǎn)將網(wǎng)殼劃分為19個(gè)施工單元，每單元9個(gè)塊體共171個(gè)小塊體（見(jiàn)圖1），最大塊體（拱角塊體）外形尺寸為15.956m×6m×3.932m，重約4.0噸。

二、塊體制作

1.桿件下料

1.1 設(shè)計(jì)圖紙的桿件長(zhǎng)度與下料長(zhǎng)度不同，下料前必須先繪制施工放樣圖，圖中鋼球的編號(hào)與設(shè)計(jì)圖紙相同，桿件編號(hào)重編。下料時(shí)，要根據(jù)原材料長(zhǎng)度統(tǒng)籌選擇合理的套裁方案，盡量減少損耗。

1.2 下料必須有下料單，注明編號(hào)、長(zhǎng)度、規(guī)格坡口、數(shù)量等，經(jīng)檢驗(yàn)合格后在管口內(nèi)壁貼上編號(hào)簽。底漆刷好后用油漆在鋼管端頭重新翻號(hào)。

1.3 桿件下料長(zhǎng)度計(jì)算公式：

L=L0-√ R1-r1 - √ R2-r2

L——下料長(zhǎng)度（mm）

L0——節(jié)點(diǎn)中心距（mm）

R1和R2——鋼球半徑（mm）

r——鋼管內(nèi)半徑（mm）

1.4 桿件下料后進(jìn)行噴砂除銹，涂刷防銹底漆。

2.制作胎膜

2.1本工程分設(shè)A、B兩個(gè)制作胎膜，其中A胎膜制作小圓弧上的塊體，B胎膜制作大圓弧上的塊體（見(jiàn)圖2）。

2.2制作胎膜基礎(chǔ)采用素土夯實(shí)，鋪200㎜厚碎石平整壓實(shí)，然后上面澆筑斷面250×250㎜C10素砼條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)上鋪設(shè)18號(hào)槽鋼。網(wǎng)殼下弦支點(diǎn)采用ф140×4管座，上弦設(shè)支架及操作平臺(tái)。

2.3每單元制作完后，對(duì)制作胎膜進(jìn)行復(fù)測(cè)，如有變形，必須校正。

3.塊體拼裝

3.1塊體制作前繪制施工詳圖，注明塊體編號(hào)、鋼球和桿件規(guī)格、數(shù)量等有關(guān)標(biāo)識(shí)，操作人員依據(jù)詳圖拼裝。

3.2 配備一臺(tái)15噸履帶吊進(jìn)行塊體拼裝、出模、轉(zhuǎn)移、堆放。塊體出模時(shí)采用四點(diǎn)綁扎，其中兩點(diǎn)用于3.2噸倒鏈進(jìn)行調(diào)平。

3.3 塊體組裝順序：下弦球→下弦桿→上弦球→較粗的桿件→斜桿→上弦桿。

4.塊體焊接（手工電弧焊）

4.1塊體組裝過(guò)程中按工藝要求先點(diǎn)焊，組裝完成后進(jìn)行塊體尺寸檢查，經(jīng)檢查合格后方能進(jìn)行正式焊接。點(diǎn)焊前要檢查塊體桿件裝配間隙，一般應(yīng)為2-6mm，板厚6～9mm，間隙3～5mm；板厚9～26mm，間隙4～6mm。

4.2焊條使用前按要求烘干，使用時(shí)放入焊條保溫桶內(nèi)隨用隨取。

4.3焊接順序：先焊下弦：下弦先焊弦桿（主桿）后焊斜腹桿；后焊上弦：上弦先焊弦桿（主桿）后焊斜腹桿。軸線由中間軸線向邊軸線擴(kuò)散，同一桿件兩端不得同時(shí)施焊。施焊過(guò)程應(yīng)連續(xù)完成。

4.4塊體焊接完成后，依據(jù)平臺(tái)基準(zhǔn)進(jìn)行外觀和焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)，合格后用油漆編號(hào)、出模。

4.5塊體堆放必須平直，支墊牢固，防止變形沉降。

二、 塊體制作質(zhì)量控制

1.桿件下料質(zhì)量檢查

桿件下料過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)抽查桿件的長(zhǎng)度尺寸、管口端面平整度及坡口角度等符合規(guī)范要求，其長(zhǎng)度允許偏差±1㎜。

2.塊體拼裝質(zhì)量檢查

2.1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)各部位節(jié)點(diǎn)、桿件、連接件的規(guī)格、品種及焊接材料必須符合設(shè)計(jì)要求。

2.2各桿件與節(jié)點(diǎn)連接時(shí)中心線應(yīng)匯交于一點(diǎn)，焊接球應(yīng)匯交于球心，其偏差值不得超過(guò)1mm，塊體長(zhǎng)度和寬度不大于10㎜。

2.3成品焊接球質(zhì)量必須符合JGJ75.2-91和JGJ75.3-91標(biāo)準(zhǔn)，焊接球進(jìn)場(chǎng)后外觀和焊縫100﹪檢查。

3.焊縫質(zhì)量檢查

3.1焊前檢查

3.1.1工程使用鋼材及焊接材料，使用前必須復(fù)檢、檢查、驗(yàn)收，不合格者不得用。

3.1.2坡口表面不得有夾層、裂紋、加工損傷、毛刺及火焰切割熔渣等缺陷。

3.1.3焊接前應(yīng)檢查坡口及坡口兩側(cè)的清理質(zhì)量，其清理寬度及清理后的表面應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。

3.1.4焊接前應(yīng)檢查施焊環(huán)境、焊接工裝設(shè)備、焊接材料的干燥及清理，確認(rèn)其符合規(guī)范的規(guī)定。

3.2焊接中間檢驗(yàn)

3.2.1定位焊縫焊完后，應(yīng)清除渣皮進(jìn)行檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷應(yīng)去處后方可進(jìn)行焊接。

3.2.2當(dāng)對(duì)焊縫層次有明顯規(guī)定時(shí)，應(yīng)檢查焊接層數(shù)。

3.2.3無(wú)損檢驗(yàn)應(yīng)在外觀檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。

3.2.4對(duì)中斷焊接的焊縫，繼續(xù)焊接前應(yīng)清理并檢查，消除發(fā)現(xiàn)的缺陷后方可施焊。

3.3焊接后檢查

3.3.1除焊接作業(yè)指導(dǎo)書有特殊要求的焊縫外，焊縫應(yīng)在焊完后立即清除渣皮、飛濺物，清理干凈焊縫表面，然后進(jìn)行焊縫外觀檢查。

3.3.2焊縫外觀應(yīng)均勻，不得有裂紋、夾渣、未熔合、焊瘤、弧坑、表面氣孔等缺陷，焊接區(qū)不得有飛濺物。咬邊及焊縫外觀尺寸應(yīng)符合規(guī)范規(guī)程要求。

3.3.3焊縫外觀檢查100﹪；無(wú)損探傷比例20﹪。

4.質(zhì)量保證措施

4.1進(jìn)場(chǎng)材料鋼管、鋼球、焊條等必須有質(zhì)量證明書或檢驗(yàn)報(bào)告，鋼材按規(guī)范要求進(jìn)行復(fù)檢。

4.2所有管球焊接的焊工，必須經(jīng)過(guò)考試合格并取得合格證書，持證焊工必須在其考試項(xiàng)目及認(rèn)可范圍內(nèi)施焊。

4.3每天焊接完畢，焊工必須進(jìn)行自檢，自檢合格后交接組長(zhǎng)互檢，互檢合格后報(bào)專職質(zhì)檢員驗(yàn)收，檢查合格后，焊工必須在離焊口30-50㎜管子表面打上自己的鋼印號(hào)。

4.4大風(fēng)、雨、雪天氣沒(méi)有防風(fēng)、防雨雪措施嚴(yán)禁施焊。

4.5冬季焊前應(yīng)對(duì)焊口進(jìn)行預(yù)熱。

4.6現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備必要的設(shè)備：超聲波探傷儀、烘箱、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼卷尺等。用于控制塊體外形尺寸及焊縫質(zhì)量，所有檢測(cè)儀器均按規(guī)定的周期進(jìn)行鑒定。

三、結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的安裝是由若干小型塊體拼裝而成，因此，嚴(yán)格控制這些小型塊體的制作質(zhì)量對(duì)整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量具有十分重要的意義。

[參考資料]

[1] 《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》

[2] 《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

[3] 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》