大跨度螺栓球形網(wǎng)架拼接與安裝施工技術(shù)

雷秀清

（山西三建集團(tuán)有限公司 046000）

1 工程概況

某工程為儲料倉工程，主體網(wǎng)架采用正放四角錐、螺栓球節(jié)點圓柱面網(wǎng)殼形式。網(wǎng)架長為150m，跨度為71.995m，弧度高為22m，總高度24.369m。網(wǎng)架投影面積10799.25m2，平面尺寸71.995m×150m，支承方式為上弦柱點支承。屋面系統(tǒng)采用0.6mm厚840型彩鋼板與2.5mm厚FPR采光板間隔布置的網(wǎng)架屋面，屋面防水等級為Ⅱ級，屋面外板采用防腐板。

該地區(qū)基本雪壓值為0.35kN/m2，地面粗糙度為B類；建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)類.抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度；設(shè)計基本加速度為0.10g，所在場地設(shè)計地震分組為第二組，場地類別為Ⅱ類。安全等級為二級；結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年。

因儲料倉施工場地為建筑回填土、無法使用腳手架，而且網(wǎng)架跨度大，弧度高的情況下，還要必須保證架體的穩(wěn)定性，拼接安裝的安全性，網(wǎng)架位置的準(zhǔn)確性及施工時間的有效利用。經(jīng)過多方的考察研究、論證，采用大跨度螺栓球形網(wǎng)架拼接與安裝施工工藝，確保工程的安全和質(zhì)量，縮短工期，節(jié)約資金，降低了施工成本。

2 項目主要特點及難點

作為煤基油能源項目儲料倉及輸送系統(tǒng)工程的大型儲煤倉，煤倉結(jié)構(gòu)要求跨度大、凈空高、覆蓋面積廣，以滿足存儲和作業(yè)空間。其特點及難點主要包括：

（1）工程跨度大：跨度為71.995m。

（2）鋼網(wǎng)架制作及安裝工程量大：桿件幾何尺寸不一、數(shù)量較多，安裝精度要求高，運輸、安裝難度大。

（3）儲料倉工程由獨立的螺栓球網(wǎng)殼組成，在地面組裝和高空拼裝過程中，各構(gòu)件的受力狀況與設(shè)計受力狀況各不相同，施工工況需計算核定。

（4）網(wǎng)架跨度大、矢高高、支撐處標(biāo)高相對較高，在組裝和拼裝過程中的剛度、穩(wěn)定性、吊點反力、撓度、桿件內(nèi)力等須進(jìn)行施工驗算，必要時需采取加固措施。

（5）桿件型號及截面尺寸相對較多，要求對施工組織、工廠生產(chǎn)調(diào)度、構(gòu)件運輸調(diào)度等進(jìn)行精密組織，協(xié)調(diào)生產(chǎn)，以保證順利安裝。

（6）鋼網(wǎng)架安裝工況需根據(jù)安裝計算，以滿足拆除臨時支撐后的桿件內(nèi)力低于設(shè)計內(nèi)力；同時，鋼網(wǎng)架撓度控制和材料垂直運輸也是本工程的難題之一。

（7）施工工期較短，安裝質(zhì)量控制難度較大。

3 施工技術(shù)

網(wǎng)架安裝前，對支承面標(biāo)高、軸線進(jìn)行認(rèn)真復(fù)核，做好圖示記錄。首先在地面分塊拼裝完起步網(wǎng)架，再利用1臺大噸位汽車吊兩兩配合抬吊進(jìn)行空中對接，形成一個穩(wěn)定結(jié)構(gòu)單元。在起步網(wǎng)架形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)單元后，以起步網(wǎng)架為基礎(chǔ)，向兩側(cè)用拼三角架和推三角架的高空散裝方法安裝大部分網(wǎng)架。

（1）首先在地面分塊拼裝完起步網(wǎng)架，起步網(wǎng)架施工區(qū)域為A-M軸/12～14軸范圍內(nèi)。起步網(wǎng)架拼裝合攏共分2塊。

為保證后續(xù)網(wǎng)架起吊的安全穩(wěn)定性，控制網(wǎng)架扭曲變形，Ⅰ號和Ⅱ號起步網(wǎng)架下部基礎(chǔ)可擴大至12～15軸，Ⅰ、Ⅱ號網(wǎng)架均先在地面拼裝，其中Ⅰ號在施工區(qū)域場地內(nèi)拼裝，Ⅱ號網(wǎng)架因Ⅰ號網(wǎng)架占地原因可在該區(qū)域旁側(cè)場地就近反向拼裝。

（2）起步網(wǎng)架地面拼裝

起步網(wǎng)架施工特點就是在于將支座支承球在柱頂支座中轉(zhuǎn)動，從而分塊起步網(wǎng)架一端以支座支承球為軸另一端在吊車的作用下就可上下旋轉(zhuǎn)，直至抬升到設(shè)計標(biāo)高位置進(jìn)行合攏拼裝。Ⅰ號網(wǎng)架拼裝時，先將支座按軸線位置固定在支承柱預(yù)埋螺栓上，再將支承點球直接擱置在支座中（待起步網(wǎng)架拼裝合攏后再行焊接），以便球可以在支座中轉(zhuǎn)動。以支座上的球為支撐旋轉(zhuǎn)點，先將網(wǎng)架拼幾節(jié)，然后利用25T吊車將末端抬高再拼幾節(jié)后放下，將吊車向前移位再抬高再拼，以此類推，將網(wǎng)架向前拼裝，直至拼到上弦桿15個節(jié)距位置，此時Ⅰ號網(wǎng)架拼裝完畢。

（3）起步網(wǎng)架吊裝

①分塊網(wǎng)架拼裝完畢后，通過詳細(xì)計算分析，決定選用2臺和1臺汽車吊進(jìn)行高空吊裝對接合攏。首先用吊車抬吊將Ⅰ號網(wǎng)架末端以1m/s勻速向上抬起，讓上弦支承球在支座中隨著Ⅰ號網(wǎng)架末端抬起而慢慢滾動，直至網(wǎng)架被抬到設(shè)計安裝位置。

②因由于Ⅰ號網(wǎng)架需用2臺25T汽車吊在倆側(cè)站位抬吊，Ⅱ號網(wǎng)架在旁側(cè)拼裝后不能平移到施工區(qū)域，必須在Ⅰ號網(wǎng)架抬起至設(shè)計標(biāo)高時反向旋轉(zhuǎn)進(jìn)入施工區(qū)域。選用50T吊車將Ⅱ號網(wǎng)架拎起地面反向旋轉(zhuǎn)至安裝區(qū)域（見圖1），將對應(yīng)的上弦球安入支座內(nèi)，再松鉤將網(wǎng)架末端擱置在地面上，然后再50T吊車和25T吊車將Ⅱ號網(wǎng)架也慢慢抬吊至設(shè)計安裝位置。最后按總體網(wǎng)架弧線角度調(diào)節(jié)好兩端高低度，與Ⅰ號網(wǎng)架對接合攏（即安裝中間空出的一節(jié)）。合攏時I號網(wǎng)架應(yīng)使其略高于設(shè)計標(biāo)高約100mm，先對接下弦桿（共2根），然后腹桿（共4根），對接過程I號網(wǎng)架吊鉤緩慢下降。最后對接上弦（共3根）（見圖2）（圖1為平面圖，圖2為立面圖）。

圖1 Ⅱ號網(wǎng)架旋轉(zhuǎn)就位示意圖

圖2 起步網(wǎng)架對接合攏示意圖

③合攏后，吊車松鉤前應(yīng)檢查支座球部位是否有變形或移位，在高空作業(yè)的三人中應(yīng)派兩人從相反方向撤下時檢查各節(jié)點是否安裝到位，套筒是否有松動。松鉤時各吊車要輕緩小幅度松鉤，隨時注意網(wǎng)架變形情況。起步網(wǎng)架成型后，要及時對網(wǎng)架的撓度進(jìn)行測量，看起步網(wǎng)架是否在吊裝過程中有過大的變形。根據(jù)規(guī)范要求，撓度值不應(yīng)大于跨度尺寸的1/250。

（4）大跨度螺栓球形網(wǎng)架拼接與安裝施工質(zhì)量驗收

①施工檢測控制點

架體的穩(wěn)定性，拼接安裝的安全性，網(wǎng)架位置的準(zhǔn)確性及施工時間的有效利用。

②質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

a.主控項目

A.分條、分塊單元拼裝長度大于20m符合規(guī)范及要求。

B.鋼網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)總拼完成后及屋面工程完成后應(yīng)分別測量其撓度值，且所測的撓度值符合規(guī)范及設(shè)計要求。

b.一般項目

A.鋼網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝完成后縱向、橫向長度、支座中心偏移、多點支承網(wǎng)架、網(wǎng)殼相鄰支座高差、支座最大高差符合規(guī)范及設(shè)計要求。

B.鋼網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝完成后，其節(jié)點及桿件表面干凈，無明顯的疤痕、泥砂和污垢。螺栓球節(jié)點將所有接縫用油膩子填嵌嚴(yán)密.并將多余螺孔密封。

C.螺栓球節(jié)點網(wǎng)架、網(wǎng)殼總拼完成后，高強度螺栓與球節(jié)點緊固連接，連接處無間隙、松動等未擰緊現(xiàn)象。

（3）允許偏差項目及檢驗方法

鋼網(wǎng)架（網(wǎng)殼）結(jié)構(gòu)安裝工程檢驗方法按《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50755-2012）進(jìn)行檢驗。

4 技術(shù)先進(jìn)性

（1）所需起重機械設(shè)備少，不需投入大型起重設(shè)備，占用場地少；

（2）相對于傳統(tǒng)的滿堂腳手架高空散裝技術(shù)，能節(jié)省70%以上的施工費用，經(jīng)濟(jì)效益顯著；

（3）鋼網(wǎng)架施工工期短，相對于傳統(tǒng)的滿堂腳手架高空散裝技術(shù)，工期縮短60%以上。

5 實施效果及推廣前景

5.1 實施效果

（1）在地面拼裝網(wǎng)架單體和三角架小單元，施工操作方便，易于調(diào)整精度偏差，保證安裝質(zhì)量。

（2）利用首圈自平衡結(jié)構(gòu)體系完成上部網(wǎng)架的拼裝，不需要搭設(shè)支撐腳手架和拼裝操作平臺，節(jié)約了腳手架材料費和人工費，降低了工程施工措施費用。

（3）將大量的高空作業(yè)改在地面完成，大大減少了高空作業(yè)安全隱患，因不搭設(shè)腳手架和操作平臺，縮短了工期，降低了項目管理費。

5.2 推廣前景

（1）自鋼結(jié)構(gòu)主體施工完成以來，采用此施工技術(shù)完成的鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行質(zhì)量檢查，主控項目全部符合設(shè)計及規(guī)范要求，經(jīng)第三方檢測鋼結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量問題，滿足施工及設(shè)計要求。

（2）采用本施工技術(shù)實現(xiàn)了大跨度空間螺栓球鋼網(wǎng)架無支撐分塊吊裝及高空散拼安裝，施工質(zhì)量優(yōu)良，解決了傳統(tǒng)施工工藝安全隱患大、施工周期長、施工成本高、網(wǎng)架安裝精度不易保證的技術(shù)難題，積累了類似工程施工經(jīng)驗。

（3）本施工技術(shù)取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，安全環(huán)保。具有較好的推廣價值和發(fā)展前景。

6 結(jié)束語

通過大跨度螺栓球形網(wǎng)架拼接與安裝施工技術(shù)實際應(yīng)用與以前的施工工藝相比較可以看出，此施工技術(shù)適合于施工場地高差大、又處于山坡高處，風(fēng)力較大的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工，具有較好推廣前景。