鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝技術(shù)探析

黃勇 蔡羚

【摘 要】在現(xiàn)代建筑工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下，建筑工程施工項目規(guī)模不斷擴大，大跨度工程施工項目成為建筑施工的主要形式。在大跨度建筑工程的實際施工中，鋼結(jié)構(gòu)是其空間結(jié)構(gòu)施工及頂蓋施工中應(yīng)用的一種重要技術(shù)，各種鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架施工技術(shù)也廣泛應(yīng)用于當(dāng)前大跨度建筑施工中，在體育館、飛機庫、展覽館等大體量、大跨度公共建筑施工中具有重要的應(yīng)用價值。文章對當(dāng)前國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝的常見形式展開研究，總結(jié)鋼網(wǎng)架施工的主要特點及常見施工方法，以廣西某垃圾處理廠建筑工程大跨度空間結(jié)構(gòu)施工中鋼網(wǎng)架安裝施工技術(shù)的具體施工為例，探究鋼網(wǎng)架安裝施工技術(shù)的具體應(yīng)用，并通過Midas Gen軟件進行鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)力學(xué)性能模擬驗算，保證該項目施工中鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架施工技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性、穩(wěn)定性和安全性。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);鋼網(wǎng)架安裝技術(shù);建筑工程項目;吊裝措施

【中圖分類號】TU758.11 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）04-0077-03

現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，建筑施工規(guī)模及建筑跨度越來越大，大大提升了建筑施工難度，尤其是在大跨度建筑工程的鋼結(jié)構(gòu)施工中，更需要采用科學(xué)的施工方法保證建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的順利進行。鋼網(wǎng)架安裝技術(shù)是當(dāng)前大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用較為廣泛的施工技術(shù)，加強對鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝技術(shù)的研究也成為推動我國建筑工程施工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然途徑。

1 國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝的常見形式、特點及施工方法

鋼網(wǎng)架安裝施工作為當(dāng)前大跨度建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)施工的主要方式，在新時期建筑工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占有重要地位。近年來，大跨度建筑工程結(jié)構(gòu)逐漸成為發(fā)展最為迅速的建筑工程類型，鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝施工更加成為建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的重要環(huán)節(jié)。鋼網(wǎng)架憑借自重輕、材料節(jié)約、安裝施工效率高、施工安全等優(yōu)點，得到了業(yè)界人士的高度關(guān)注與認可?；诖?，國內(nèi)外對于鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架的研究也愈加深入，對鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式進行研究與匯總：從鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的層數(shù)組成方式來看，鋼網(wǎng)架的形式可以分為雙層和三層網(wǎng)架;從支承方面來說，不同支承的平板網(wǎng)架可分為單跨和多跨;從結(jié)構(gòu)角度而言，平板網(wǎng)架又分為交叉桁架體系和空間桁架體系。因此，目前鋼網(wǎng)架的形式主要分為平面桁架系網(wǎng)架、四角錐體系網(wǎng)架、三角錐體系網(wǎng)架三大類。

在大跨度建筑工程空間結(jié)構(gòu)施工中，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點主要表現(xiàn)在以下5個方面：其一，相較于其他空間結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，鋼網(wǎng)架在空間結(jié)構(gòu)架設(shè)施工中，轉(zhuǎn)力途徑更加便捷，適用于大跨度、大柱網(wǎng)屋蓋等結(jié)構(gòu)形式的建筑工程施工。其二，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量較輕，經(jīng)濟性較高。實際施工過程中，相較于平面鋼屋架結(jié)構(gòu)，建筑物跨度小于30 m時，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋼材用量能夠降低5%～10%，跨度超過30 m時，鋼材用量能夠降低10%～20%。其三，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的自重較小，抗震性能優(yōu)越，能夠全面提升跨度建筑工程的安全性。其四，安裝施工簡潔，桿件及節(jié)點的類型較少，并且整體結(jié)構(gòu)尺寸較小，運輸、儲存、裝卸都較為方便。其五，平面布置平整，對后續(xù)建筑物的吊頂、管道安裝施工有益。

在大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝施工中，常見的施工方式主要包含高空散裝法、高空滑移法、整體預(yù)升法及移動支架安裝法4種。高空散裝法的施工流程包含搭設(shè)支承架、安裝網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、拆除支承架3個環(huán)節(jié)，安裝施工過程中不需要使用大型機械設(shè)備，是一種傳統(tǒng)的鋼網(wǎng)架安裝施工技術(shù)方式。高空滑移法在實際安裝過程中，是以預(yù)設(shè)的滑軌進行鋼網(wǎng)架支條的滑動拼裝。這種方式的難點在于滑移軌道的設(shè)計與鋪設(shè)，并且滑移軌道的剛度、承載能力及穩(wěn)定性都難以控制。整體預(yù)升法是在地面進行鋼網(wǎng)架單元拼裝，然后利用吊裝機械，通過水平或者垂直吊裝的方式將拼裝好的鋼網(wǎng)架吊裝到預(yù)定位置進行調(diào)整和固定。目前，我國大跨度建筑工程鋼網(wǎng)架安裝施工中，整體預(yù)升法是應(yīng)用較為廣泛的安裝方式，其具有施工效率高、拼裝質(zhì)量高、無須周轉(zhuǎn)材料、節(jié)約施工成本等優(yōu)點。但受吊裝機械設(shè)備自身規(guī)格的限制，鋼網(wǎng)架的整體預(yù)升法應(yīng)用中，需要慎重選擇施工場地，并且鋼網(wǎng)架的整體重量要在可控范圍內(nèi)。移動支架安裝法是將鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在可移動的支撐架上進行安裝，在鋼網(wǎng)架完成后，再撤掉臨時支撐。相較于前3種方式，鋼網(wǎng)架移動支架安裝法在實際應(yīng)用中支撐腳手架的使用量較少，人力成本投入較低，施工效率較高。但是在實際安裝過程中，需要保證滑移軌道的平整性，避免影響整體施工的穩(wěn)定性。在大跨度建筑工程鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架實際安裝施工中，需要根據(jù)工程空間結(jié)構(gòu)的整體情況及實際施工條件，科學(xué)地確定鋼網(wǎng)架安裝施工的具體方式，在保證安裝施工安全的前提下，盡可能地提升施工效率，降低施工成本投入，這對于大跨度建筑工程項目空間支承結(jié)構(gòu)安裝施工有著重要意義 [1]。

2 工程概況及具體施工

2.1 工程概況

該工程位于廣西，工程主體是生活垃圾焚燒發(fā)電污泥協(xié)同處置項目，屬于第二期工程。工程項目中鋼結(jié)構(gòu)工程主要的施工位置在主廠房內(nèi)部，處于上料坡道、飛灰暫存間上方位置。該項目鋼結(jié)構(gòu)鋼架網(wǎng)安裝施工中鋼材總體消耗量在3 000 t，項目屋面鋼結(jié)構(gòu)的總面積高達22 400 m2。項目中鋼架網(wǎng)的安裝位置主要分布在煙氣、焚燒、垃圾倉、卸料臺及污泥干化處理等功能車間區(qū)域，施工總面積超過17 500 m2。

2.2 具體施工

（1）施工方式選擇。根據(jù)上述文中所提到的鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架主要的施工方式，在該工程中采用高通散裝法雖然能夠有效降低施工成本，但無法保證施工周期，并且整體工程量較大，高空作業(yè)的安裝施工質(zhì)量無法保證?；品m然施工效率高且施工質(zhì)量能夠保證，但施工環(huán)節(jié)過多，容易增加該工程的整體施工成本。因此，經(jīng)過分析研究后，該工程鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝施工采用聯(lián)合安裝施工法，以高空散裝法配合高空滑移法，既能降低施工成本，提升施工效率，又能保證鋼網(wǎng)架安裝施工的整體質(zhì)量和施工安全，符合該項目施工的具體要求。

（2）施工順序確定。大跨度建筑工程鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝施工中，施工順序的確定具有重要意義，需要綜合考慮工程的實際情況及建設(shè)方的現(xiàn)實需求等，以此全面提升安裝施工的整體效率，降低施工成本 [2]。在該工程中，項目部根據(jù)工程鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝施工的實際情況與施工現(xiàn)場的環(huán)境條件，以及建設(shè)方對于施工周期的現(xiàn)實要求，最終確定施工順序如下：垃圾倉鋼網(wǎng)架→焚燒間鋼網(wǎng)架→卸料大廳鋼網(wǎng)架→污泥干化間鋼網(wǎng)架→煙氣間1鋼網(wǎng)架→煙氣間2鋼網(wǎng)架。

（3）吊裝思路分析。在該工程鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝施工的實際過程中，根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況：垃圾倉位置的鋼網(wǎng)架長度超過90 m，跨度超過38 m，整體施工面積超過了3 500 m2，實際安裝施工受場地限制影響，無法進行地面拼裝。卸料大廳位置鋼網(wǎng)架安裝施工的跨度為28.2 m，長度達98 m，安裝施工面積為2 763 m2，該區(qū)位置的功能結(jié)構(gòu)腳低，鋼網(wǎng)架頂標(biāo)高僅為20 m。污泥干化處理車間位置鋼網(wǎng)架安裝長度為60.5 m，跨度長達17 m，總施工面積為1 028 m2，跨度較小且標(biāo)高較低。因此，該工程中垃圾倉、卸料大廳及污泥干化處理車間3個功能區(qū)域的鋼網(wǎng)架安裝需要采用吊裝的安裝方式。

（4）吊裝設(shè)備選擇。在該工程的吊裝設(shè)備選擇中，根據(jù)不同施工位置的不同，施工條件，安裝方法及吊裝機械設(shè)備的選擇都存在一定差異，具體如下：①煙氣間位置鋼網(wǎng)架安裝施工中，安裝方法為搭設(shè)起步架→累積滑移→高空散裝，所選擇的吊裝機械設(shè)備包含50 t和70 t汽車吊。②焚燒間位置鋼網(wǎng)架安裝施工中，安裝方法為搭設(shè)起步架→安裝累積滑移，選擇的吊裝機械設(shè)備包含200 t汽車吊和TC 7015塔吊。③垃圾倉位置鋼網(wǎng)架安裝施工中，安裝方法為搭設(shè)起步架→安裝累積滑移，選擇的吊裝機械設(shè)備包含200 t汽車吊和TC 7015塔吊。④卸料大廳位置鋼網(wǎng)架安裝施工中，安裝方法為搭設(shè)起步架→高空散裝，選擇的吊裝機械設(shè)備包含25 t汽車吊和TC 7015塔吊。⑤污泥干化處理車間位置鋼網(wǎng)架安裝施工中，安裝方法為高空分段散裝，選擇的吊裝機械設(shè)備為TC 7015塔吊。

3 鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝施工力學(xué)模擬分析

在該工程鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝施工的力學(xué)模擬分析中，以Midas Gen軟件作為力學(xué)模擬分析的軟件系統(tǒng)，進行鋼網(wǎng)架施工階段結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的模擬驗算，充分保證鋼網(wǎng)架安裝施工的可靠性和安全性。

（1）幾何模型構(gòu)架。利用Midas Gen軟件對鋼網(wǎng)架的力學(xué)性能數(shù)值進行模擬驗算時，要先根據(jù)工程的實際情況進行幾何模型的構(gòu)建[3]。在軟件中，構(gòu)建幾何模型簡單，并且具有高效的處理功能，適用于對鋼網(wǎng)架安裝施工力學(xué)性能的模擬分析。

（2）網(wǎng)格劃分。在利用Midas Gen軟件進行大尺寸幾何模型分析時，模型的網(wǎng)格劃分是極為重要的過程，如果模型并不復(fù)雜，就可以直接使用六面體網(wǎng)格進行劃分操作，提升分析模型的整體精確度。如果幾何模型程度較高，則可以采用自動網(wǎng)格劃分，以四面體網(wǎng)格的形式劃分，提升軟件的分析時效。

（3）數(shù)據(jù)參數(shù)輸入。在對Midas Gen軟件劃分網(wǎng)格后的幾何模型處理中，就要將試驗測得的相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)輸入幾何模型對應(yīng)的網(wǎng)格單元之中，以便進行下一步軟件分析。

（4）分析條件制定。根據(jù)實際需求的不同，Midas Gen軟件在實際使用中，需要根據(jù)相關(guān)設(shè)定進行功能特性值定義、邊界條件設(shè)定及荷載條件劃分。

（5）模型分析。Midas Gen軟件力學(xué)性能模擬驗算是基于有限元分析法開展的，既能夠?qū)κ┕み^程進行分析，也能夠?qū)Ψ€(wěn)定流和非穩(wěn)定流的滲流進行分析。

（6）結(jié)果提取。在經(jīng)過對幾何模型的運算分析后，不可以在軟件的結(jié)果欄中瀏覽相關(guān)結(jié)果，相關(guān)人員可以根據(jù)自身的需求及工程的實際需要提取相關(guān)計算數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)鋼網(wǎng)架安裝施工在現(xiàn)代大跨度建筑工程空間結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用具有重要意義，可以有效提升施工效率，降低施工成本，在實際安裝施工中，需要科學(xué)地選擇安裝方法，分析結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，保證項目結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

參 考 文 獻

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