工业厂房网架施工技术研究

王 志 勇

(山西汾阳网架建设有限公司，山西 汾阳 032200)

0 引言

网架结构作为大跨度空间结构的主要形式之一，在建筑市场中的应用范围和应用率较广。网架结构具有质量轻、空间整体性好、力学性能优越、施工速度快、经济性好等优点，广泛应用于多功能厅、厂房、体育馆等公共或工业建筑中。网架结构主要是由球节点和杆件焊接，在工厂加工完成，经施工现场拼接、提升安装，在施工过程中易产生相应的难点，因此对网架结构的施工技术进行研究极为必要。

1 工程概况

某钢结构工业厂房，柱网结构为8 m×11 m，厂房高16 m，总建筑面积约为28 140 m2，厂房屋面使用网架结构。该工业厂房抗震设防烈度为8度，抗震等级为二级，设计使用年限为50年，预计工期为455 d。

2 网架施工方案

2.1 网架安装方案比选

目前在工业厂房中安装网架结构的方法主要有高空散装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法和整体顶升法五种安装方法。

高空散装法是指在施工现场将网架构件运输至柱顶再进行焊接施工。施工前在预组装的网架结构周围搭设全支架或单元支架，全支架是覆盖整个施工作业面，单元支架是在组装部位的下方搭设支架，该部位网架组装完成后再将支架拆卸移动至另一部位进行组装施工。高空散装法主要适用于以螺栓连接的网架结构，且跨度和面积较小的结构。

高空滑移法是指在工厂或施工现场的地面上将各零件焊接成条状或块状的单元，在建筑两侧设置滑移道，将组装成的条状或块状单元吊装至指定位置，使组装成的条状或块状单元逐一滑移至设计位置，所有单元滑移到位后将各单元焊接为整体。高空滑移法分为两种滑移法，一种为单条滑移法，另一种为累计滑移法。常规的高空滑移法特指单条滑移法，而累计滑移法是现将两条或三条单元焊接为一个整体，将该整体滑移至指定位置后再使用同样的方法进行拼装。单条滑移法适用于常规的网架结构，累计滑移法适用于不规则型网架结构，如正四棱锥型网架、六面体网架、四角锥网架等。

整体吊装法是指在工厂或施工现场将钢网架完全组装，运输至施工现场后使用一辆或多辆吊车将钢网架整体吊装安装，安装时可通过使用吊车对钢网架局部高度进行微调，从而确保钢网架的安装到位。整体吊装法适用于面积较小的网架结构。

整体提升法是指在钢柱上安装提升设备，待网架在工厂或施工现场组装完成后运输至指定位置进行提升安装。整体提升法适用于支撑点较多的网架结构，现场受局限性较大。

整体顶升法是指在工厂或施工现场将钢网架完全组装，运输至施工现场后使用千斤顶设备将网架整体顶升至设计位置。整体顶升法适用于网架支撑点较少的工程。

由于该工业厂房具有建筑面积大、网架面积大、网架跨度大、工期短等特点，因此施工单位在方案比选后拟采用高空散装法进行施工。尽管该工程总网架面积大，但柱网尺寸较密，为8 m×11 m。因此施工时使用高空散装法，将各球节点和杆件通过螺栓连接，下方搭设可滑动式支撑平台，支撑平台使用滑轮—卷扬机或滑轮—手扳葫芦系统牵引，某一位置拼装完毕后将支撑平台移动至另一位置进行拼装施工。

2.2 网架安装顺序

安装网架结构前，在厂房最东侧和最西侧两榀柱距内布置支撑平台，然后在组装钢网架结构。将该位置钢网架通过螺栓和焊接连接稳固后，将支撑平台向中部移动继续进行拼接。该榀柱间钢网架拼接完毕后，将支撑平台拆除架设至另一相邻榀柱间，采用同样的方法进行拼接，以此类推至所有钢网架拼接完成。在拼接过程中，每完成一个节点的焊接，均须使用金属超声波无损探伤检测仪对焊缝进行探伤，并使用全站仪对球节点和连杆的位置进行确认和复核，一切无误后方可进行下一步施工。

3 支撑平台滑动系统架设工艺

支撑平台滑动系统的架设是该工程的重点和难点之一，滑动系统架设的质量好坏决定了整个施工过程的工期长短。

3.1 滑动支架的安装

滑动支架主要有滑动轨道、支架底座、支架的主体和相应的工作面等部分。由于该工业厂房建成后的用途是制作混凝土砌块，在后期建成后需在厂房内安装滑行轨道。若在安装钢网架时单独铺设轨道则工程所需成本较高，因此综合该厂房的后续使用功能，施工单位在安装完钢柱后直接安装后续使用的滑行轨道，该轨道前期可用于支架的滑行轨道，后期也可直接用于运输混凝土砌块车的滑行轨道。安装完滑行轨道后在滑动支架底部安装与滑行轨道配套的滑轮和其他安全防护用具。

3.2 滑动工艺

由于施工方案中为增加工作面和提高施工速率，在厂房东西两侧各布置两部滑动支架，两部滑动支架之间无有效连接，该柱间网架安装完成后同步向中间滑动。滑动时为确保两部支架同步向前，在轨道上标注距离，滑动支架时由专人负责两部支架的滑动距离，并控制滑动速度相同，确保两部滑动支架位于同一位置。除此之外还应控制牵引设备的受力平衡，避免因受力不平衡而导致滑动支架跑偏或倾覆。牵引滑动支架时的牵引速度应控制在2 m/h内，确保滑动支架的稳定性。

4 网架的安装工艺

4.1 网架的拼接工艺

滑动支架架设完成后，将滑动支架移动至指定位置，进行下一步网架拼接施工。进行网架拼接时，将拼接网架所需的杆件和球节点使用专用摆杆或汽吊等特殊机械进行吊运，吊运至指定位置进行拼接安装。拼接时首先对下弦的2条～3条横向杆件进行安装，安装时确保杆件和球节点位置的准确性和安装精度。若安装时下弦杆件出现相应的偏差应使用微调托架对杆件进行相应的调整。将上述2条～3条横向杆件焊接完成无误后再焊接纵向杆件，纵向杆件的焊接注意事项和重点与横向杆件焊接相同。将下弦杆件单元焊接完成后焊接安装上弦球和上弦腹杆。焊接施工时的重点施工步骤是在焊接上弦和腹杆连接时，需确保下弦与腹杆间的连接为点焊。该部分网架单元组装完成后，将网架单元安装于柱顶球节点处，若不能顺利安装则应将下弦相应的螺栓进行松动并进行相应的微调，确保上弦顺利安装。

将连接球节点与杆件进行连接时，应在杆件外安装衬管，使球节点与杆件可紧密连接。两者之间的缝隙足够小时(最大处应不大于2 mm)，将杆件与球节点进行焊接施工，焊接完成2 h内应使用金属超风波探伤仪对焊缝进行探伤。若探伤结果显示存在缺陷，应使用相应器具将缺陷找出并再次有效焊接，去除缺陷，之后再进行焊缝探伤检测，直至焊缝检测通过。

4.2 焊接注意事项

该工程网架结构面积大，现场焊接工作量大。由于网架结构所用杆件和球节点壁厚较薄，在焊接时若焊接工艺较差或控制不严，则易导致杆件或球节点被烧穿、变形，从而影响焊接质量和网架传力系统的安全性。因此在进行焊接时，应优先采用手工电弧焊和二氧化碳气保焊，且确保焊条干燥。焊接时，应遵循先上弦节点后下弦节点焊接、先单元后整体、从内到外的顺序进行焊接安装。安装杆件衬管时，衬管的长度不应低于4 cm。焊接时为确保焊接的平顺，应先使用角磨砂轮机将焊接部位清理干净，避免焊接处存在油污、锈迹等杂物从而影响焊接质量。进行点焊施工时，杆件与球节点间的焊点不应少于4个，确保点焊的连接节点具有一定的承载能力。焊接时，若焊缝较厚则应进行分层焊接，从而降低焊接应力。焊接时若发现已焊接位置存在缺陷则应立即停止焊接，找出缺陷位置并进行相应的修补。

4.3 安装精度控制

网架各杆件和整体的安装精度是网架是否能达到设计要求的承载能力和网架的安全性能的关键因素。安装网架结构时应依据《空间网格结构技术规程》的要求进行自检、监理单位监督和第三方检测机构的抽检，满足上述各项检测和监督要求后方可进行下一步施工。

5 结语

网架结构是目前多数多功能厅、厂房、体育馆等公共与工业建筑首选的屋面结构，其具有质量轻、空间整体性好、力学性能优越、施工速度快、经济性好等优点而被广泛应用。在网架结构施工过程中存在相应的安装方向性选择难题，如可根据工程实际情况选择合适的安装方法，常规的安装方法主要有：高空散装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法和整体顶升法。安装网架结构时，从各个施工工序和细节进行控制，从而确保网架结构具有设计要求的承载能力和安全性，最终达到《空间网格结构技术规程》的相关规定和使用要求。

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