超大跨度球形网架安装施工技术研究

李树斌

（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆，400700）

前言

球形网架是一种新型的屋盖承重结构，属于多次超静定空间结构体系，它改变了平面屋架结构的受力状态，能够承受来自各方的荷载。常见的网架安装方法主要有六种，分别为高空散装法、分块安装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法[1]。

1、高空散装法是屋顶拱形将小拼单元或散件直接在设计位置进行总拼的方法。

2、分块安装法是指将网架分成条状或块状单元分别由起重设备吊装至高空设计位置就位搁置，然后再成整体的安装方法。

3、高空滑移法是指将分条的网架单元在事先设置的滑轨上单条（或逐条）滑移到设计位置拼接成整体的安装方法。

4、整体吊装法是指网架在地面上总拼后，用起重设备将其吊装就位的施工方法。

5、整体提升法是指在结构柱上安装提升设备，将在地面上总拼好的网架提升就位的施工方法。

6、整体顶升法是指在设计位置的地面将网架拼装成整体，然后用千斤顶将网架顶升到设计高度的施工方法。

每一种安装方法都有其特点，需要现拱形钢结构屋面场的施工环境等一些因素来进行选择。我们在进行网架安装的时候，要根据实际的情况来选择合适的安装方法。

1工程概况和施工工艺

某厂房网架覆盖面积为104.6m×27m=2824.2m2网架工程，工期任务紧、交叉施工单位多，搭设满堂红脚手架铺设滑移平台，影响其他工序的进行，高空平台散装及高空分片滑移法不适合使用；受安装场地条件的限制（前方高架车道、后方火车道），网架安装施工不具备大型吊装设备的使用条件，整体预升安装法也不适合本工程。经过多次论证，采用地面拼装1跨起步架，整体吊装就位后高空散装施工工艺。

2施工工艺流程及控制要点

2.1工艺原理

根据现场实际情况，通过对承载力验算，采用地面拼装1跨起步架安装法。地面组装完成后，采用1台300吨汽车吊进行吊装；起步网架吊装到位，调整好网架固定位置并做好临时支撑后，从基本跨中间向两端拼接，使作用力向周边传递，便于调整网架节点球的高度。两侧四部8吨吊车平行椎体吊装施工，直至网架安装结束。

2.2网架特点及安装方法

2.2.1网架特点

本网架采用螺栓球节点四角锥网架，螺栓球节点网架是一种新型的屋盖承重结构，属于多次超静定空间结构体系，这种平板形网架，结构新颖美观，杆件规律性强，网格统一，整体性好，空间刚度大，抗震性能好且便于安装。屋顶为保温复合彩板，彩板选用0.5mm厚镀铝锌板，保温层150mm厚玻璃丝卷毡，屋面排水为内水沟外排水[2]。

2.2.2网架安装方法

网架的安装初步拟定三种施工方案如下表。

施工方案 现场分析 结论方案一 整体吊装法 网架的跨度大，现场无拼装场地，工期短 不可行方案二 整体拼装法 需搭设整体脚手架，费用高，工期长 不可行方案三 分段拼装整体滑移法局部搭设脚手架，施工方便，节约工期，减少投入。 可行

经过现场条件分析及考虑经济、安全、工期等各项因素，项目部决定网架的吊装采用分段拼装整体滑移法（以上向流碳吸附澄清池网架安装为例）：

2.2.3网架施工流程

材料采购、加工、制作→按规格打捆运至施工现场→搭建网架组装所需施工平台→在施工平台上拼装焊接成型→利用滑移小车及导链滑出施工平台→完成合拢拼装焊接后去掉滑移小车及导链，就位校正尺寸焊接支座。

3施工平台搭设及要求

3.1施工平台搭设

根据施工分段图的要求，在施工现场中间搭设满堂红施工脚手架操作平台，施工面积为9.6m×27.1m。如下图（图一、图二、图三）所示（其中阴影部分为混凝土池壁）：

图一 脚手架平面图

图二 剖面图一

图三 剖面图二

3.2施工平台脚手架搭设要求

施工平台脚手架搭设对施工能否顺利进行，施工人员能否安全施工起着关键作用。

（1）施工平台为承重平台，严格按照国家规范JGJ130-2001进行搭设。

（2）严格按照脚手架搭设尺寸1200*1200*1200mm进行施工，施工平台应用厚度不小于50mm木板平铺。27.1m方向两端每边要与框架梁柱拉结，以保证脚手架平台的稳定性。

4网架施工顺序及滑移方法：

4.1施工顺序：

本工程采用在施工平台上散拼滑移法进行网架的安装施工，因施工需要须在上向流碳吸附澄清池A池与B池连接处、C池与D池连接处搭建网架安装施工平台E。其中，A、B、C、D池各需网架11榀，为了提高施工速度首先在平台E上散拼3榀网架，利用滑移小车及导链将网架向A池方向滑移，在保证施工平台有足够的作业面（可组装2榀网架）后再进行网架的组装施工，每组装完一次进行滑移。为保证施工平台在进行B池网架安装时有足够作业面，在A池内有9榀网架后暂停A池网架施工。然后，利用同样方法对B池进行网架安装施工。最后进行A池剩余2榀网架的安装。施工完毕后将施工平台移至C、D池连接处进行C池、D池内的网架安装。施工平面如图四所示：

图四 分段滑移施工平面示意图

4.2高空小拼单元体的连接

一个作业点的位置派5名工作人员，每个球节点位置1名；待单元体吊装至安装位置，由高空人员迅速将螺栓对应各自位置，用扳手或管钳将弦杆拧紧到位，待检查确认拧紧到位后，将套筒上的定位小螺栓锁定，松开吊绳，进行下一单元体施工。

4.3滑移方法：

滑移利用建筑物两边的框架梁，梁上安装Ф20钢筋做为滑移轨道，轨道上安放滑移滚动小车，施焊完毕的网架放在滑移小车上。在两边梁上栓上钢丝扣固定吊链各一个（5T-10T），用Ф16钢丝绳将吊链与网架支座连接，牵动两边梁上的导链，将网架滑移向图纸要求的部位，如图一、图二所示：

图五 滑移示意图一

图六 滑移示意图二

5控制要点

5.1网架安装过程中应对网架的支座轴线、支承面标高（或网架下弦标高），网架屋脊线、檐口线位置和标高进行跟踪控制，发现误差积累应立即停止安装，查明原因并及时纠偏。纠偏时可用千斤顶、倒链、钢丝绳、经纬仪、水准仪、钢尺等工具进行。

5.2网架安装后应注意支座的受力情况，网架支座的施工要严格按照设计要求进行。要做到螺栓球节点与支座紧密结合，支座垫板、限位板等应按规定顺序、方法安装。确保网架的整体平整度与刚度。

5.3采用小拼单元进行拼装时，要严格控制小拼单元的定位线和垂直度。其允许偏差：定位线5mm；垂直度h/500（h为小拼单元高度）。

5.4各杆件与节点连接时中心线应汇交于一点，螺栓球应汇交于球心。其偏差值不得超过1mm。

5.5严格按照图纸施工，确保每个节点、杆件对号入座，严禁强行安装，确保网架在安装过程中不出现较大附加应力。

5.6对参加施工的全体人员进行技术交底及安全教育；对参与网架安装人员的测量工、起重司机、信号工等特种人员必须持证上岗。

6结语

采用散拼滑移法进行安装施工的网架完全满足设计及施工规范要求，经监理验收全部一次性验收合格。本施工方法相比传统施工方法（整体吊装满设施工平台）可将施工平台进行多次重复利用，节约大量脚手架及木板，不仅一次性节省施工成本约120万元，缩短施工工期近20天，施工效率高，与其他单位施工交叉冲突性小，能更好的保证施工过程中的安全；同时由于施工工期短，能够达到施工单位与建设单位共赢的目标，对类似施工具有借鉴作用。

[1]董石麟,罗尧治,赵阳.大跨度空间结构的工程实践与学科发展[J].空间结构，2015(04)：12-13.

[2]罗尧治,董石麟.空间网格结构微机设计软件MSTCAD的开发[J].空间结构，2013(03)：84-85.