大跨度多層曲面焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制要點(diǎn)

楊 婷 馬銀朋

（中建七局第四建筑有限公司 陜西省西安市 710000）

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程加進(jìn)的需要，大跨度空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)建筑層出不窮，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式造型新穎，多種多樣，可是相對于其他發(fā)達(dá)國家而言，多層以及超多層的大型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的建筑建設(shè)實(shí)施難度較高，在國內(nèi)就比較少見了。針對多層以及超多層的大型曲面焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的各個(gè)質(zhì)量控制要點(diǎn)，在一定程度上提升我國在大跨度空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)上的技術(shù)能力和水平，加快建設(shè)進(jìn)程發(fā)展及建筑質(zhì)量的保證，保證網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，提高施工管理水平，以滿足我國現(xiàn)代化建設(shè)的需要。

1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)概念分析

1.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用分析

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是曲面型的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，是由曲面形板和邊緣結(jié)構(gòu)組成的空間結(jié)構(gòu)，具有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的特性，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，防震性好，空間剛度大，由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)高度較小，能夠利用較小的桿形構(gòu)件拼裝成大跨度的建筑，最大限度的利用到建筑結(jié)構(gòu)空間。此外，還具有著覆蓋跨度大，施工簡便，受力合理，可創(chuàng)造新穎的建筑造型的優(yōu)點(diǎn)。由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具備眾多優(yōu)良特性的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在諸如影劇院、體育館、大會堂、游泳館、博物館等大型建筑之中，是具有著廣闊前景的空間結(jié)構(gòu)。

1.2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)選型特點(diǎn)分析

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)該對應(yīng)建筑的使用功能、美學(xué)、工程的平面形狀和尺寸、空間利用、邊界條件、荷載類別和大小、屋面構(gòu)造、節(jié)點(diǎn)體系、材料、制作和施工等多個(gè)因素綜合考慮。對于高、大跨度的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)需要與建筑緊密配合，使網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和建筑造型一致，和周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)，整體比例適當(dāng)。在網(wǎng)殼網(wǎng)格數(shù)和網(wǎng)格尺寸的選擇上，網(wǎng)格尺寸太大，對壓桿的穩(wěn)定不利，網(wǎng)格的尺寸太小，構(gòu)件數(shù)和節(jié)點(diǎn)增多，增加了用鋼量。矢跨比越大，網(wǎng)殼表面的面積就越大，屋面用材量多，側(cè)推力小。對于支承條件來說，包括支承的位置、數(shù)目、種類和樓層的支承標(biāo)高等，支承數(shù)量越大，桿件內(nèi)力分布就越均勻，支承的剛性越大，節(jié)點(diǎn)撓度越小，網(wǎng)殼的橫向穩(wěn)定性越高，但是節(jié)點(diǎn)和基礎(chǔ)的造價(jià)就會越高。

1.3 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)定性分析

在施工規(guī)程中，對網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)都有一定的要求以及標(biāo)準(zhǔn)，包括了網(wǎng)殼的形式、厚度、撓度，桿件的計(jì)算長度系數(shù)、焊接空心求節(jié)點(diǎn)的承載力等。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的最大撓度值不應(yīng)超過短向跨度的1/400，由于網(wǎng)殼的豎向剛度較大，一般情況下均能滿足此要求。在構(gòu)建完成后，還需要對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)收驗(yàn)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算等，對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和裝配應(yīng)力都有明確的規(guī)定和要求。此外，還有對網(wǎng)殼的抗震計(jì)算。

1.4 多層焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)特性分析

針對網(wǎng)殼的曲面結(jié)結(jié)構(gòu)特征，支承數(shù)量、位置和形式，按高斯曲率分類，可分為零高斯曲率網(wǎng)殼、正高斯曲率網(wǎng)殼和負(fù)高斯曲率網(wǎng)殼，按層數(shù)可分為單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、雙層和多層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。多層焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是多由多個(gè)層次的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)組成的，具有網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特性，同時(shí)也有不一樣的特性和難點(diǎn)，屬于多層的、空間跨度大的、曲面焊接球節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，分主體結(jié)構(gòu)和局部結(jié)構(gòu)，遵照變形協(xié)調(diào)，卸載均衡的原理。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工內(nèi)容涉及廣，多層焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)有著更大的施工難度，只有采取合理有效、切實(shí)可行的預(yù)控措施，才能正確的把握該結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的控制要點(diǎn)，保證施工質(zhì)量。

2 質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

2.1 減少桿件所對接的數(shù)量，優(yōu)化組合

通過上文針對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)及多層焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特性的分析，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)組合形式的設(shè)計(jì)以及施工是影響著建筑質(zhì)量尤為關(guān)鍵和重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是多層焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制要點(diǎn)之一。根據(jù)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的技術(shù)規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件對接焊縫可以設(shè)置在壓彎桿件和受壓桿件間，對接時(shí)采用無損探傷檢驗(yàn)對焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)，每一根桿件都只允許存在一條對接焊縫，對接桿件的總數(shù)不能超過桿件總數(shù)的1/5，為了確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)方也需要有意識的為施工方準(zhǔn)備項(xiàng)目網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力表，以進(jìn)一步標(biāo)示明確所有不能夠?qū)拥臈U件。有經(jīng)驗(yàn)的網(wǎng)殼設(shè)計(jì)人員都知道，干間對接會導(dǎo)致網(wǎng)殼剛性及脆性增強(qiáng)，韌性被減弱，對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量來說是利大于弊的，由此，減少網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)里桿件的對接數(shù)量，是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)之一。我們可以通過計(jì)算機(jī)，輸入所有將應(yīng)用到的桿件的長度、規(guī)格和數(shù)量等的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序篩選、匯總分類的方式，對不同規(guī)格的桿件進(jìn)行組合優(yōu)化，選擇最優(yōu)的定尺數(shù)據(jù)，以最大限度的減少網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)內(nèi)桿件的對接數(shù)量，提高網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)韌性。

2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控施工過程以控制安裝過程累計(jì)誤差

大跨度的多層焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)因其跨度大、曲面、多層等的特性，安裝構(gòu)建相較單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)更為繁雜，一定程度的提高了網(wǎng)架安裝施工難度。實(shí)施監(jiān)控施工過程，控制安裝過程中，多個(gè)構(gòu)件安裝所產(chǎn)生的累計(jì)誤差，是保證網(wǎng)殼整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場施工實(shí)際作業(yè)情況的數(shù)據(jù)，高空散裝是施工常選用的方案，其施工的工藝雖然不鮮見，可是怎樣才能保證大跨度、多層、曲面特性等的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在安裝時(shí)，對每個(gè)構(gòu)建夠進(jìn)行有效控制以確保整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量卻是一個(gè)難度較高的點(diǎn)。

3 建設(shè)施工過程的質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 突出重點(diǎn)以有效控制網(wǎng)殼底層坐標(biāo)

突出大跨度的多層焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工重點(diǎn)，以達(dá)到有效控制網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)底層指標(biāo)質(zhì)量的目的，其中，尤為重要的是對底層的焊接球節(jié)點(diǎn)的定位。首先我們需要采用全站儀作焊接球定位的方式對坐標(biāo)圖紙進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，然后通過鋼尺實(shí)測，來確保網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)內(nèi)每一個(gè)空間框架的對角線長度符合施工標(biāo)準(zhǔn)不超差，在施工的過程中，特別是對每個(gè)球節(jié)點(diǎn)標(biāo)高的控制，使用腳手架作為承重，增加重要節(jié)點(diǎn)部位在雙卡口、雙桿等的沉降，以預(yù)防節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)沉陷的現(xiàn)象。在散裝的過程中，經(jīng)過不斷觀測，及時(shí)的消除坐標(biāo)體系中各個(gè)方向的偏差值，以保證基礎(chǔ)層，即底層的定位準(zhǔn)確。做好網(wǎng)殼重點(diǎn)底層的精度控制，是高空散裝施工技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

3.2 嚴(yán)格按照規(guī)程施工以避免累積誤差對建設(shè)質(zhì)量的影響

嚴(yán)格按照規(guī)程，有序的施工，始終遵循由中心向兩側(cè)，由底層向上層安裝工序的原則，達(dá)到逐步的消除累計(jì)誤差的目的。根據(jù)網(wǎng)架施工的實(shí)際需要，在散裝的過程中，及時(shí)的消除累積誤差是保證主體在拼裝過程中安全穩(wěn)定的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。嚴(yán)格按照國家的相關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)及要求，桿件的不圓度、長度以及斷面對管軸垂直度，焊接球的不圓度和直徑，球節(jié)點(diǎn)中桿和求的組對中點(diǎn)偏移等都是極容易產(chǎn)生誤差值的點(diǎn)，不重視組裝產(chǎn)生的偏差，將會直接導(dǎo)致在組對過程累計(jì)誤差，導(dǎo)致組裝無法繼續(xù)進(jìn)行。只有嚴(yán)格按照規(guī)程，在有序的安裝過程中不斷的進(jìn)行調(diào)整糾正，才能夠及時(shí)的有效的消除累計(jì)誤差，進(jìn)而提高網(wǎng)殼施工質(zhì)量。

3.3 監(jiān)控施工過程以控制組對單位質(zhì)量

在施工的過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控每一個(gè)組對單位的組裝，進(jìn)行整體的觀測和調(diào)整，以最大限度的減少每一個(gè)單元之間產(chǎn)生的誤差，確保環(huán)向角度準(zhǔn)確，縱向一條線。拼裝大跨度的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，要嚴(yán)格的按照規(guī)程進(jìn)行施工，實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)施工過程，采取有效的措施，及時(shí)的逐步消除在施工過程中產(chǎn)生的累計(jì)誤差，是保證網(wǎng)架整體結(jié)構(gòu)拼裝質(zhì)量的重點(diǎn)。要遵循合理的焊接程序，確保桿件在焊接過程中不產(chǎn)生變形，可以采取由中心向兩側(cè)，由底層向上層的施焊順序，先焊接弦桿，后焊接腹桿，先焊接底部，后焊接蓋面。另外，焊接完成后還需要經(jīng)過實(shí)測檢查，確保焊接質(zhì)量以及焊接組件角度正確，要符合規(guī)范要求。

4 結(jié)語

大跨度的多層焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的建筑建設(shè)實(shí)施難度較高，我國涉及的仍然不夠全面，施工質(zhì)量控制仍然沒有做到最好。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工內(nèi)容涉及廣，多層焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)有著更大的施工難度，只有采取合理有效、切實(shí)可行的預(yù)控措施，才能正確的把握該結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的控制要點(diǎn)，保證施工質(zhì)量。

[1]李永紅，樊云鵬.大跨度多層曲面焊接球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].施工技術(shù)，2012（14）.

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