胶州站空间网架屋面施工技术研究

谭勇

摘要：胶州北站站房为德式风格，位于胶州市马店镇白家屯村，总建筑面积7141m2，建筑总高度21m，基础采用钢筋混凝土独立基础，主体为框架结构，屋面工程为钢网架保温屋面。

空间网架结构采用高空散装法施工，工艺简单，占地面积少。胶州站站房施工同时要求车站必须正常运营，因此导致作业面与车站旅客组织交叉较多，安全隐患大，而工程的工期比较紧。

关键词：空间网架 施工技术研究

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、安装起步施工研究

施工时设置临时支点，并进行支点的反力、悬挑杆件的内力和挠度模拟计算以及施工过程中挠度观测。施工过程中不需要搭设大量的脚手架、脚手板，节约了人工和材料，从而降低了工程费用。对于屋面整体而言，特别是本项目站房等大型公用设施，由于网架面积大，相应重量也大，不利于地面拼装，在施工同时要求车站必须正常运营，因此导致作业面与车站旅客组织交叉较多，安全隐患大。而采用高空散装，对于起重措施等方面的要求降低，有利于减少安装成本。

二、网架结构预拼装计算

平台一方面承受脚手架自重、网架重量和施工荷载，另一方面也是控制标高的重要平台。因此，必须对脚手架进行稳定性验算。脚手架搭设高度为8.35m，网架结构重量0.02kg/m2。在3-4轴/F-H轴间拟搭设脚手架作为操作平台，步距为1.5m×1.5m，采用直径42mm和壁厚3mm的无缝钢管作为承载力设计平台，在搭设前进行稳定性验算。

三、施工前期准备

1、钢构件的制作

下料后，毛坯经模锻成型要求不得有过烧、裂纹等缺陷，然后车加工成半成品件，其孔径允许偏差+0.5mm，锥头底板厚度允许偏差为+0.5 mm，－0.2 mm，锥头底板二面平行度不大于0.1 mm。

2、杆件制作

① 制作工艺

② 钢管杆件与锥头的焊缝应进行抗拉强度检验，其承载力检验系数应满足规范规定。

3、螺栓球制作

① 在车床上加工时先定螺栓球基准螺孔，再用分度具加工其他角度的螺孔。同一轴线上两螺孔端面不平行度偏差不大于0.3mm，螺孔端面与球心距允许偏差±0.2mm，相邻两螺孔轴线间夹角允许偏差为±30mm，螺孔端面与轴线的垂直度允许偏差为0.5%螺孔端面半径。

② 必须对成品螺栓球最大的螺孔进行抗拉强度检验，以螺栓孔的螺纹剪断时的荷载作为该螺栓球的极限承载力值，检验时螺栓拧入深度为1d(d为螺栓的公称直径)。

4、涂装、编号

① 除锈：在制作前钢材表面应进行抛丸除锈，除锈质量等级达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）中的sa2.5级。

② 涂装：钢材经抛丸除锈处理后，在工厂喷涂两遍底漆、安装完成后在现场涂面漆。涂装时的环境温度、相对湿度应符合涂料产品说明书要求，构件表面有结露时不得涂装，涂装应均匀、无明显起皱、流挂。

③ 编号：涂装完毕后，在杆件中部根据配料单标注编号，螺栓球节点在基准孔平面用钢錾打上编号及工号。

四、网架安装施工

安装下弦平面网架具体操作过程为：将第一跨间的支座安装就位，对好柱顶轴线、中心线，用水平仪对好标高，有误差应予修正；安装第一跨间下弦球、杆，组成纵向平面网格；排好临时支点，保证下弦球的平行度，如有起拱要求时，应在临时支点上找出坡底；安装第一跨间的腹杆与上弦球，一般是一球二腹杆的小单元就位后，与下弦球拧入，固定；安装第一跨间的上弦杆，控制网架尺寸。注意拧入深度影响到整个网架的下挠度，应控制好尺寸；检查网架、网格尺寸，检查网架纵向尺寸与网架矢高尺寸。如有出入，可以调整临时支点的高低位置来控制网架的尺寸。

安装上弦倒三角网格具体操作过程为：网架第二单元起采用连续安装法组装；从支座开始先安装一根下弦杆，检查丝扣质量，清理螺孔、螺扣，干净后拧入，同时从下弦第一跨间也装一根下弦杆，组成第一方网格，将第一节点球拧入，下弦第一网格封闭；安装倒三角锥体，将一球三杆小单元（即一上弦球、一上弦杆、二腹斜杆组成的小拼单元）吊入现场。将二斜杆支撑在下弦球上，在上方拉紧上弦杆，使上弦杆逐步靠近已安装好的上弦球，拧入；然后将斜杆拧入下弦球孔内，拧紧，另一斜杆可以暂时空着。继续安装下弦球与杆（第二网格，下弦球是一球一杆）。一杆拧入原来的下弦球螺孔内，一球在安装前沿，与另一斜杆连接拧入，横向下弦杆（第二根）安装入位，两头各与球拧入，组成下弦第二网格封闭。按上述工艺继续安装一球三杆倒三角锥，在二个倒三角锥体之间安装纵向上弦杆，使之连成一体。逐步推进，每安装一组倒三角锥，则安装一根纵向上弦杆，上弦杆两头用螺栓拧入，使网架上弦也组成封闭形的方网格。逐步安装到支座后组成一系列纵向倒三角锥网架。检查纵向尺寸，检查网架挠度，检查各支点受力情况。

安装下弦正三角网格：网架安装完倒三角锥网格后，即开始安装正三角锥网格。安装下弦球与杆，采用一球一杆形式（即下弦球与下弦杆），将一杆拧入支座螺孔内。安装横向下弦杆，使球与杆组成封闭四方网格，检查尺寸。也可以采用一球二杆形式（下弦球与相互垂直二根下弦杆同时安装组成封闭四方网格）。安装一侧斜腹杆，单杆就位，拧入，便于控制网格的矢高。继续安装另一侧斜腹杆，两边拧入下弦球与上弦球，完成一组正三角锥网格。逐步向一侧安装，直到支座为止。每完成一个正三角锥后，再安装检查上弦四方网格尺寸误差，逐步调整，紧固螺栓。正三角锥网格安装时，应时即注意临时支点受力的情况。

调整、紧固：高空悬挑散装法安装网架，应随时测量检查网架质量。检查下弦网格尺寸及对角线，检查上弦网格尺寸及对角线，检查网架纵向长度、横向长度、网格矢高。检查网架整体挠度，可以通过上弦与下弦尺寸的调整来控制挠度值。

网架在安装过程中应随时检查各球节点的下沉情况，如有下降情况，应及时加固，防止出现下坠现象。网架检查、调整后，应对网架高强度螺栓进行重新紧固。网架高强螺栓紧固后，应将套筒上的定位小螺栓拧紧锁定。

五、结论

空间网架结构采用高空散装法施工，工艺简单，占地面积少。空间受力、重量轻刚度大、抗震性能好、而且采用螺栓球钢网架的建筑具有造型简洁、美观、施工周期短等特点。本课题研究成果适用于平板型钢网格结构、空间网架结构、螺栓球节点及螺栓连接的网架以及在起重运输较困难的地区。

1、关键技术

（1）对网架结构支撑体系进行理论验算，确保了网架结构支撑体系的稳定性。

（2）螺栓球、三角网格之间空间散装连接方法以及挠度、垂直度控制。

（3）网架空间吊装、就位、安装技术控制以及安全保障措施。

（4）网架纵向、横向、空间汇交力系平衡精度要求高，空间拼装单元格施工技术。

（5）通过拼三角、推三角架等工艺的研究，高空散装的临时支点选用千斤顶，利用临时支点逐步调整网架高度。当安装结束拆卸临时支架时，在各支点间同步下降，分段卸荷。解决了施工现场不能进行机械吊装的难题。

2、技术水平

空间网架结构采用高空散装法施工，网架空间吊装、就位、安装是该工法技术控制的重点、难点，钢架挠度、球节点螺栓调节以及三角锥单元格拼装精度控制为钢结构技术难点。该工法可以减少搭接支架，节省材料，施工场地占地小，空间拼装技术难度大。

本课题的研究成果确保了胶州北站网架结构施工的顺利进行，保证了质量和工期等各项要求，取得了良好的经济、社会效益。课题最终形成了一套比较系统的空中散装施工工艺，对今后类似工程的施工提供了重要的理论依据，具有重要的指导意义。课题研究成果处于国内先进水平。