浅谈大跨度双层起拱正四角锥螺栓球网架安装工艺

张龙新

【摘要】大跨度双层起拱正四角锥螺栓球网架安装工艺，首先把整个网架分解为多个四角锥，每个四角锥由一个螺栓球和四根杆件组成，一个四角锥接一个四角锥完成整个跨度方向的安装，一排四角锥接一排四角锥完成整个网架的安装。要保证网架的挠度值在设计范围内，就要通过对网架支座进行工艺调整，既要保证网架在支座上横向滑移，又要控制支座的弹性特征，保证网架跨度方向不延展，支座上座不倾斜、不翘起，达到设计要求。

【关键词】螺栓球、四角锥、挠度值、满堂红脚手架、支座加强卡板

前言

在城市人员密集地区修建大型场馆，采用螺栓球弧形起拱网架屋顶，必须制定安全高效可行的安装方案，根据环境特点，建筑物形式，采用不同的安装方案。既要考虑现场的起吊能力，还要考虑施工空间的大小。既要考虑人力资源特点，还要考虑工期进度要求。大跨度的起拱结构网架安装，要控制网架的跨度不能向外延展，支撑支座必须牢固可靠，不倾斜、不翘起；安装完成后挠度下降值控制在设计要求以内，采用大跨度双层起拱正四角锥螺栓球网架安装工艺就能很好的解决以上问题。

1.工艺特点

1.1 根据现场施工环境和在建国家的社会资源能力，考虑安全生产和施工效率等方面的要求，大跨度网架安装一般采用满堂红脚手架，弧形起拱形式的网架安装，满堂红脚手架也相应的随起拱的高度进行梯级搭设，从而有利于提高施工安全性和人工散装，不受大型吊装设备的限制。

1.2从长度方向中间位置两个支座之间起步安装，边安装边控制网架的跨度各点高程比设计标高高出2-3厘米。这样能有效控制网架的整体挠度值，使网架整体处于良好的受力状态。

1.3对支座采取加强固定，既要保证网架在支座上横向滑移，又要控制支座的弹性特征。最终保证网架跨度方向不延展，支座上座不倾斜、不翘起，整个网架挠度值可控。

1.4把整个网架分解为多个四角锥，每个四角锥由一个螺栓球和四根杆件组成，一个四角锥接一个四角锥完成整个跨度方向的安装，一排四角锥接一排四角锥完成整个网架的安装。每个四角锥靠人工进行拉拽托举安装，节省大型吊装设备，应用此安装方法能够确保施工的安全、快速。

2.工艺原理

大跨度弧形起拱网架采用搭设满堂红脚手架进行安装，既考虑了城市中心建筑施工场地狭小、周边建筑物多的限制，也考虑了大型吊装设备资源有限的特点，无法进行整体或分体吊装。对支座进行加强能够能更好的控制跨度方向的延展，控制挠度的下降。网架采用四角锥方式进行组装有利于提高安装速度，螺栓拧紧度得到保障，安装质量得到了有效控制。采用上述方法进行大跨度网架安装，可以随时检测网架的安装标高、螺栓拧紧度、支座的受力状态等技术要点。通过全过程的监测检验，能够达到保障施工安全、施工进度、施工质量安装目标，使整个安装工程从形象到进度、从质量到效益都能取得较好的效果。

3.工序流程及操作要点

3.1施工工艺流程

施工準备→满堂红脚手架搭设→支座放线定位→ 四角锥及网架组装→支座加强固定。

3.2操作要点

3.2.1满堂红脚手架搭设

本工艺根据现场实际情况网架采取高空拼装法施工，故需在网架下部搭设满堂支撑架体，并在满堂支撑架体上部满铺木板，组成网架拼装施工平台。网架下弦起拱位置呈阶梯逐渐升高。

3.2.2支座放线定位

网架安装前首先应对各个支座预埋板进行测量校核，确定各个支座的标高差、水平轴线距离、四角支座轴线的对角线尺寸偏差都在允许范围之内后。然后再标出每个支座预埋板的十字轴线，最后根据十字轴线进行支座位置的放线定位。支座放线定位流程图见图3.2.1

图3.2.1 支座放线定位流程图

3.2.3四角锥及网架组装

网架组装过程中，为了提高安装效率，提高安装质量，通常把一个螺栓球和四根杆件组成一个四角锥，然后再整体安装这个四角锥。

3.2.3.1施工方法

网架安装不管是采用人工散装，还是机械吊装，都是首先按照图纸编号，把相应的螺栓球和与其相连接的杆件按照组装的方向组成四角锥。四角锥包括上弦四角锥和下弦四角锥，安装一排下弦四角锥，再安装一排上弦四角锥。下弦四角锥包括弧度方向一根下弦杆件，纵向一根下弦杆件和两根腹杆组成。 人工安装时把倒链挂到上弦杆件上，把下弦四角锥吊起，四个人同时拧紧四根杆件螺栓即可。

上弦四角锥包括弧度方向一根上弦杆件，纵向一根上弦杆件和两根腹杆组成。 人工安装时先把两根腹杆的分别按牢在相应的两个下弦球上，以此为轴向上托举，托举到位后首先拧紧纵向上弦杆件对应的上弦球螺栓，然后再依次拧紧腹杆螺栓和弧度方向的上弦杆件的螺栓。

不管是下弦四角锥还是上弦四角锥都像装积木一样一个四角锥连一个四角锥，组装完成一排网架，同样的方法组装多排网架形成整个网架。

3.2.3.2 技术要求

在组装四角锥时，最重要的不能装错螺栓球和杆件，只要是装错一个螺栓球或是杆件，就有可能拆除一大片，造成返工，从而降低效率。 其次就是每个四角锥的相应连接的杆件螺栓必须拧紧到位，不能有间隙，更不能松动。四角锥安装时所伸出的四根杆件对应的螺栓球位置上必须同时有人进行组装。组装过程中要时时监控网架的整体标高，始终保持在比设计标高高出2-3厘米，还要检查支座的牢固程度，监测支座的动态和变形，发现变化应及时采取措施进行有效控制。

3.2.4支座加强固定

弧形起拱网架组装的支座固定是整个安装工作的重中之重，支座固定是否稳固可靠，直接影响网架安装完成后挠度值的大小。支座安装中既要保证支座自身设计方向的位移，又要保证不能移动的方向纹丝不动，这样才能从真正意义上控制网架的挠度值。弧形起拱网架由于受自身重力的作用，支座最容易出现的问题是整个支座向外倾斜，支座上平面内侧向上翘起。支座倾斜翘起引起的后果是网架的跨度增长，跨度的增长引起网架标高的下降，最终导致网架挠度值增大。

3.2.4.1 施工方法

首先支座放线定位时跨度尺寸比设计尺寸缩小2-4厘米，给网架向外延展设定提前量。然后在支座内侧加焊加强卡板，此卡板既能控制支座上平面不翘起，又不限制网架长度方向受热胀冷缩产生的延展。最后在支座的外侧加焊立柱支撑，控制支座因倾斜翘起而产生支点失衡，使支座保持水平状态，从而保证网架跨度不延展，挠度值不增大。

3.2.4.2技术要求

1） 加强卡板至少应采用厚度不低于25毫米的钢板制作加工， 卡板卡槽立面宽度不低于4厘米，卡压位置宽度不低于10厘米，且卡槽立面与支座上平面应留有2-3厘米的间隙。

2）外侧加焊的立柱支撑钢板厚度不低于25毫米，宽度不低于5厘米，而且要加焊在支座上平面的中间位置，不能偏移。

3）加强卡板和立柱支撑的焊缝必须达到强度要求，既要承受网架自身重力产生的向外剪切力，又要承受网架自身重力产生的支座上平面的向上推力。加强卡板见图3.2.4

图3.2.4 支座加强卡板实例图片

4.结论

4.1 本工艺适用于城市中心人员密集地区，施工场地狭小的施工环境，特别适合非洲等国家缺乏大型吊装设备的建筑安装工程。采用满堂红脚手架高空散装，既不受起吊设备的时间限制，还有利于进行分工分组同时进行安装，能够保障安装进度，对工期要求紧张的工程只通过组织足够的人力就能加快施工进度。而且对施工人员的技能素质要求也相对降低，所需人力资源能够很容易的快速组织到位。在满堂红脚手架平台上施工，首先能够保障高空施工的安全性，对网架螺栓拧紧度能够有效的检测控制，从而保证施工质量。。

4.2由于对支座采取了加强卡板固定措施，网架整体下挠最大值15厘米，整個网架呈现出很好的受力状态，安全稳定、牢固可靠。

此工艺应用于刚果（布）马克勒体育馆网架安装中，网架安装全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，工程质量优良率达98%以上，无安全生产事故发生，得到了各方的好评。

参考文献

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）

2、《建筑结构荷载规范》 GB50009 —2012

3、《建筑钢结构焊接规程》 GB50661-2011

4、《钢结构设计规范》 GB50017 —2003

5、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001

6、《钢网架螺栓球节点》 JG/T10-2009

7、《建筑施工安全技术统一规范》 GB50870-2013-6