大跨度焊接球網(wǎng)架施工技術(shù)的應(yīng)用

楊曉非+彭翔

摘 要：現(xiàn)階段網(wǎng)架安裝的施工方法有很多，常用的有整體提升安裝法、高空散裝法和高空滑移法等，在進行網(wǎng)架施工時選擇一個合理的安裝方法，對加快工程進度、降低工程成本具有重要的意義。本文以某室內(nèi)運動場為例，就大跨度焊接球網(wǎng)架的施工方法選擇、滿堂腳手架設(shè)計，以及施工工藝進行闡述，為今后類似項目提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大跨度；焊接球網(wǎng)架；滿堂支架；高空散裝；地面預(yù)拼

中圖分類號：TU758.11 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0094-03

1 工程概況

該工程為某室內(nèi)運動場，規(guī)劃為一個籃球場、兩個羽毛球場，屋面為正放四角錐網(wǎng)架，中間一跨為焊接球（如圖1所示），其他均為螺栓球。網(wǎng)架長45.5米，寬38.4米，矢高2.485米，面積1747.2平方米，網(wǎng)架鋼構(gòu)件整體重193.48t，網(wǎng)架安裝高度距離地面14米。網(wǎng)架支承形式為上弦柱點支承，共設(shè)26個支座，支座類型為球鉸壓力支座。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級為二級，防火極限為1.0小時。網(wǎng)架橫向按3%進行放坡，網(wǎng)架上鋪設(shè)15cm厚預(yù)應(yīng)力屋面板，屋面板上現(xiàn)澆5cm后碎石混凝土。

根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)特點和現(xiàn)場平面布置情況，網(wǎng)架四周均有建筑物，可使用場地有限，為了加快網(wǎng)架安裝施工進度，并能很好的和主體施工配合，選擇地面預(yù)拼、高空散裝法與滿堂支架相結(jié)合的施工方法。

2 網(wǎng)架焊接球區(qū)域滿堂腳手架設(shè)計

2.1 計算說明

（1）鋼網(wǎng)架支撐區(qū)域如圖1。

（2）網(wǎng)架搭設(shè)主要為焊接球設(shè)立支撐點，為單點集中受力；簡化計算模型，不考慮一端與支座焊接受力，考慮整個起步架全部搭設(shè)為最大受力情況，驗算支撐主梁的撓度，支撐鋼管的穩(wěn)定性。

（3）選取桿件、螺栓球、焊接球最大自重區(qū)域為計算單元。

（4）簡化計算模型如圖2。對受力體系進行簡化，如圖模型一為實際受力體系，計算主梁撓度時，以兩跨為計算單元，簡化模型為模型二（考慮一部分安全儲備），計算立桿穩(wěn)定性時選取模型為模型三。

2.2 參數(shù)信息

（1）基本參數(shù)。

鋼管類型：Φ48×3.0mm，搭設(shè)高度H=12.05m。

立柱間距：橫距l(xiāng)a=1.1m，縱距l(xiāng)b=0.83m。

腳手架步距：h=1.6m，考慮搭設(shè)偏差按h=1.8m來計算。

扣件抗滑承載力折減系數(shù)：0.8。

主梁為60*80*5mm鋼管，橫向安放于支撐球體正下方，用于安放千斤頂，支撐焊球。

（2）荷載參數(shù)。

腳手板自重：0.300kN/m2；

欄桿（包括安全網(wǎng)）自重：0.160kN/m2；

橫向立桿頂部頂托上設(shè)60*80*5mm方鋼做主梁，自重0.1kN/m；

施工均布荷載標(biāo)準值：2.000kN/m2；

焊接球區(qū)域內(nèi)（起步架）網(wǎng)架自重35821KG，支撐點一共20個；經(jīng)計算荷載計算單元自重為1630KG=16.3KN

2.3 主梁撓度計算

（1）依據(jù)選取的計算模型，q=2*1.1+0.1+（0.3+0.16）* 1.1=2.8KN/m；

（2）方鋼基本參數(shù)：E=206000N/mm2；I=1131000mm4；

（3）Wmax=0.521qL4/（100*EI）=0.03mm

（4）允許撓度=L/250=3.3mm>Wmax；

主梁撓度滿足規(guī)范要求。

2.4 立桿的穩(wěn)定性驗算

（1）根據(jù)JGJ130-2011，立桿計算長度lo=kμh

其中，查表，k=1.155，μ=1.2，取橫桿步距h=1800mm；得lo=2495mm；

（2）長細比λ=lo/i=156.9；

（3）查表φ=0.284；

（4）根據(jù)模型二計算支座反力=0.125*ql2=0.125*2.8* 0.83*0.83=0.24；

（5）P1=16.3+0.24=16.54；考慮現(xiàn)場施工其他因素影響取P=20KN，得計算模型三。

（6）f=P/φ*A=166N/mm2<205N/mm2，

立桿穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求！

3 施工工藝

3.1 施工工藝流程（如圖3）

3.2 預(yù)埋件施工

由測量放樣對預(yù)埋鋼板中心線進行精確定位，要求偏差小于10mm，使用水平尺對埋件表面進行調(diào)平，使其上表面平面度偏差控制在3mm內(nèi)，埋件上表面標(biāo)高偏差不大于設(shè)計的±5mm，同時相鄰埋件標(biāo)高差不大于5mm，所有埋件最高與最低標(biāo)高偏差不大于10mm。

施工時，在各立柱鋼筋籠上方焊接一短節(jié)鋼筋，使用水準儀按設(shè)計標(biāo)高進行放樣并在鋼筋上做上標(biāo)記，調(diào)整埋設(shè)標(biāo)高時根據(jù)標(biāo)記點進行控制。埋件完成埋設(shè)后對錨筋進行焊接固定，防止混凝土澆筑過程中埋件發(fā)生位移。沿控制軸線方向?qū)⒁欢寺窦艠又行狞c至另一端埋件中心點拉一通長細線，用于控制埋件中心偏差。

3.3 內(nèi)腳手架搭設(shè)

3.3.1 支撐腳手架

（1）支撐架搭設(shè)。在焊接球下方搭設(shè)腳手架支撐平臺，鋼管為48*3mm搭設(shè)高度為12.05m，立桿橫距為0.8m，縱距1.1m，步距1.6m，立桿下方采用50*200*4000mm腳手板做墊板，以60*80方鋼做主、次楞，主次楞交點上放置千斤頂，千斤頂正對焊接球，用于支墊及進行焊接球焊接施工；待起步架兩端支座受力后及時撤掉千斤頂，以免后續(xù)網(wǎng)架拼裝時腳手架持續(xù)偏心受力。非千斤頂支撐區(qū)域，腳手架次楞上部支墊15mm竹膠板以利于人通行，借助三層樓頂搭設(shè)安全通道上安裝平臺。

（2）構(gòu)造設(shè)置。沿F軸設(shè)置通長縱向剪刀撐一道，橫向剪刀撐每6m設(shè)置一道。水平剪刀撐共設(shè)置三道，距墊板200mm處設(shè)第一道，距地面6m位置設(shè)第二道，距網(wǎng)架下弦桿1m處設(shè)置第三道，斜桿與地面的角度控制在45°～60°。在1交F軸、6交F軸處設(shè)置連墻件，每兩步距設(shè)置一道。

3.3.2 裝修腳手架

在螺栓球區(qū)域下方用48*3mm鋼管搭設(shè)人行通道平臺，用于方便螺栓球的安裝及屋頂油漆的刷涂，立桿間距為1.5m，步距1.6m，頂部以48*3mm鋼管做主次楞，間距為0.5m，以15mm竹膠板鋪設(shè)人行通道?？v向、橫向剪刀撐每6跨一道，水平剪刀撐同支撐架。

3.4 焊接球施工

由于現(xiàn)場起重能力限制，G軸/E軸區(qū)域焊接球網(wǎng)架采用滿堂腳手架施工方式。搭設(shè)滿堂腳手架形成臨時作業(yè)平臺，腳手架的搭設(shè)后第一時間吊袋裝砂石料進行支架的預(yù)壓，至非彈性變形消除后開展焊接球的施工作業(yè)，采用類似地面拼裝的作業(yè)方式，安裝焊接球區(qū)域網(wǎng)架。在地面焊接好一個球與一根桿件，用現(xiàn)場TC6015型塔吊起吊，吊至滿堂支撐架支撐點處，用千斤頂調(diào)節(jié)焊接球垂直高度后固定，然后在內(nèi)支撐架上焊接其他桿件。

本工程焊接方法采用二氧化碳氣體保護焊、手工電弧焊，確保構(gòu)件的質(zhì)量，焊縫質(zhì)量等級為二級焊縫，采用單邊V型焊。

（1）手工電弧焊。檢驗構(gòu)件下料的長度和垂直度及剖口是否符合規(guī)范要求，應(yīng)在定位架定位，并開始點固焊。點固焊所采用的焊接材料、型號應(yīng)與焊接材質(zhì)相匹配，焊接電流要比正式施焊電流大。點固焊點數(shù)和長度應(yīng)以焊接過程中不致使其開裂和位置偏移為準，焊點兩側(cè)應(yīng)平穩(wěn)過渡，焊點高度一般不超過焊縫高度的2/3。點固焊完畢后，應(yīng)清除熔渣、飛濺等。檢查焊點質(zhì)量，如出現(xiàn)開裂、氣孔、熔合不良，應(yīng)將其磨掉重焊。

施焊前將施焊處及其兩側(cè)（10mm）的水、油污等雜物清除干凈。根據(jù)焊條直徑選擇焊接電流。第一遍焊接焊條直徑選用3.2mm，焊接電流為100～130A，冷卻清渣；第二遍焊接焊條直徑選用4.0mm，焊接電流為160～210A，冷卻清渣；第三遍焊接焊條直徑選用4.0mm，焊接電流為160～210A，冷卻清渣。焊接完畢，分批探傷。焊接時應(yīng)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使焊縫在兩側(cè)母材獲得良好的熔合。引弧和收弧應(yīng)在施焊區(qū)內(nèi)，禁止在母材上打火。

（2）二氧化碳氣體保護焊。CO2氣體保護焊優(yōu)點是電弧可見，焊接對中容易，速度快，熔渣少，焊接變形小。在起弧處應(yīng)提前送氣2～3秒，焊絲伸出長度為6～8mm；焊槍與焊件夾角不小于75度，噴嘴末端與焊件的距離以10mm左右為宜，焊槍以直線運走和直線往復(fù)運走，當(dāng)焊縫較寬時，可稍作橫向擺動。焊件結(jié)束時應(yīng)填滿弧坑，焊件熔池尚未冷卻之前要繼續(xù)通氣保護熔池。

3.5 桿件高空散裝

桿件散拼施工過程中，安裝人員在地面拼裝小拼單元，即一個螺栓球，兩根上弦桿兩根腹桿。兩根腹桿由高強螺栓通過螺栓球組裝在一起，形成一個三角錐，三角錐應(yīng)按安裝順序在堆放場地有序排放。

高空散裝時由焊接球區(qū)域向A軸、H軸同時推進，逐塊拼裝，每延伸拼裝一個軸線，定位一軸網(wǎng)架，當(dāng)拼到H軸時增加一臺90t履帶吊配合吊裝。

3.6 油漆補涂、支托及網(wǎng)架板安裝

（1）網(wǎng)架屋面板均為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土板，自重為1.5KN/m2，使用荷載<3.0KN/m2。預(yù)應(yīng)力板共110塊，分12種型號，網(wǎng)架板需經(jīng)進場驗收合格后方可投入使用，并分類支墊到位，防止損壞，已經(jīng)損壞的預(yù)應(yīng)力板一律重新生產(chǎn)。

（2）鋼網(wǎng)架整體安裝完成，按設(shè)計要求對網(wǎng)架控制軸線進行調(diào)整。對網(wǎng)架運輸、安裝過程造成的防腐涂層破損部位進行打磨除銹、補涂，要求達到設(shè)計規(guī)定的厚度。采用以塔吊為主、履帶吊為輔的方式吊裝網(wǎng)架屋面板就位后將角點與支托板進行焊接，使之形成整體。

（3）安裝過程中從屋頂斜坡向兩側(cè)順序安裝，安裝一塊焊接一塊，每塊板至少保證3個焊點，焊腳高度為6mm。

（4）預(yù)應(yīng)力板安裝加固完成后，在預(yù)應(yīng)力板表面刷涂改性聚硅氧烷環(huán)氧面漆，同時對桿件刷涂最后一道防火面漆。

4 施工質(zhì)量保證措施

（1）拼裝前支座埋件軸線、標(biāo)高進行復(fù)測，如不符合要求，應(yīng)進行整改，使軸線與埋件中心線偏差小于10mm，標(biāo)高差小于5mm，埋件平整度小于3mm。安裝前初測所有預(yù)埋件標(biāo)高，并以最高標(biāo)高定為支座安裝標(biāo)高，由于土建施工存在偏差，準備5mm到40mm鋼板若干，當(dāng)預(yù)埋件標(biāo)高出現(xiàn)偏差時，用Q345B鋼板塞填，以確保支座安裝標(biāo)高為統(tǒng)一標(biāo)高。

（2）網(wǎng)架的焊接順序是先從中間跨開始對稱向兩端擴展，先安裝上懸桿，再安裝下懸桿，把累計偏差減小到最小值。拼裝過程中，下弦球一定要用方木塊墊實，使其標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高相對一致，以防撓度過大。

（3）網(wǎng)架拼裝時，應(yīng)控制擰緊螺栓的先后順序，防止桿件因受拉或受壓而使螺栓難以擰緊到位，安裝過程中，必須逐個復(fù)查網(wǎng)架的高強螺栓的擰緊程度，要求套筒與球體和桿端之間無縫隙，無松動。網(wǎng)架撓度控制是安裝質(zhì)量的關(guān)鍵，在安裝過程中必須嚴格控制網(wǎng)架撓度的超差，安裝中在網(wǎng)架未形成幾何不變體前，在網(wǎng)架下弦節(jié)點處需增加若干個臨時支撐點，防止安裝時網(wǎng)架下?lián)希绨l(fā)現(xiàn)異常，必須采取措施整改。

（4）安裝完畢后，復(fù)查網(wǎng)架各節(jié)點螺栓的擰緊程度，復(fù)測網(wǎng)架和鋼結(jié)構(gòu)支座的標(biāo)高、軸線尺寸，測量通過網(wǎng)架縱橫向中心軸下弦節(jié)點的初撓度，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲偏差和安裝定位偏差，并作好記錄。

本工程網(wǎng)架安裝后驗收標(biāo)準為縱橫向幾何尺寸允許誤差為±L/2000，支座中心偏移允許最大為L/3000，相鄰支座高差為15mm，支座最高最低差為30mm，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)撓度值不大于設(shè)計值的1.15倍。

5 結(jié)語

本工程在施工過程中，拼裝的各個環(huán)節(jié)控制較好，減少了拼裝誤差，提高了拼裝質(zhì)量，不僅保證了高空安裝的質(zhì)量，同時也提高了工作效率，縮短了工期。經(jīng)理論分析和實踐證明，地面預(yù)拼、高空散裝法與滿堂支架相結(jié)合的施工方法是一種安全、經(jīng)濟、有效的鋼網(wǎng)架快速安裝方法，達到了較好的安裝精度，其成功應(yīng)用對大跨度鋼網(wǎng)架施工的靈活運用具有較好的參考價值。

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