浅谈钢网架结构高空散装法施工技术应用

2022-12-27王加宏

中国建筑金属结构 2022年11期

王加宏

0 引言

随着经济的发展，设计理念不断发生改变，对于空间、造型及外观要求也在不断提高，因此，出现了越来越多的大跨度钢网架结构。这种发展趋势得到了国内外学者的广泛关注，其着重研究如何保证钢网架结构全过程的安全性[1]。新的施工技术及施工工艺也随着变更的潮流开始萌芽，出现了一系列的施工新技术与方法，如钢构件在工厂的加工制造技术、在现场的安装施工技术以及整体提升工艺等，这些都有利于推动建筑行业打破传统思维方式，促使其向更高科学技术水平迈进。在高空钢网架的现场装配施工方法中，主要包括滑移胎膜法、滑移网架法、高空散装法等[2-4]。高空散装法是指在设计位置处将起重机吊装的网架构件分件或分块进行总体拼装，施工方法可以分为满堂脚手架法和悬挑法，满堂脚手架法在网壳、网架施工中应用比较广泛，特别适宜于螺栓球节点网架[5]。通过对国内外文献进行归纳总结，高空散装法有如下几个优点：不需要大型起重设备、安全性好、精确度高。虽然高空散装法的施工工艺目前已经比较成熟，但是在实际施工过程中也存在一些问题，如支座偏移、挠度偏大等，这些问题对整个结构的施工安全、施工质量以及正常使用都会造成不同程度的影响。高空散装法的主要缺点有：高空作业多、施工周期长、脚手架工程量大、材料耗费量大、施工质量难以保证。

本文对钢网架结构散装施工的重点内容进行总结，并结合实际工程项目，主要从零件安装顺序、安装牢固性检查、钢网架结构位置的准确性、下弦标高的校正几方面论述了钢网架高空散装法在施工阶段的关键安装技术。

1 常见施工方法简述

1.1 散装施工

对于散装法而言，其主要的施工特点在于网架结构的各个单元构件在高空中进行拼接施工；在实际的施工应用中，主要适用于采用螺栓连接的钢网架，能够有效解决钢网架施工过程中杆件吊装困难的问题。值得注意的是，在进行高空散装法施工时，施工人员需要对轴线的水平位置以及竖向标高进行实时检查和及时调整，确保钢网架顺利完工。

1.2 高空滑移施工

滑移法主要的施工特点在于需要设置一定数量和规格的滑轨，再根据施工图的相关要求，将构件通过滑轨送至预先设置的设计位置，保证后续的拼装工作能够顺利进行。在实际施工中，主要适用于采用四角锥进行支护的钢网架。施工人员应注意构件在滑移过程中始终保持几何不变。

本文结合晋江市科教园一期（启动区）体育馆网架工程，对钢网架结构高空散装法安装施工技术开展应用分析，从零件安装顺序、安装牢固性检查、钢网架结构位置的准确性、下弦标高的校正几方面论述钢网架高空散装法在施工阶段的关键安装技术，分析钢网架高空散装法的施工技术特点及其优势与不足，并提出相应的施工质量控制措施，为钢网架高空施工提供了一种便捷、有效的方法。

2 工程概况

本次晋江市科教园一期（启动区）体育馆网架工程，位于晋江市金井镇新区中心。本工程施工范围为施工图纸所示的所有内容，网架覆盖面积为：79.12m×77.7m，建筑标高为18.008m（最低的下弦杆中心高度）。本施工组织设计主要针对晋江市科教园一期（启动区）体育馆网架工程项目的整个施工周期进行编制。本工程涉及的网架主要采用正放四角锥螺栓球节点网架的结构，周边下弦柱点支撑，如图1、2 所示。

图1 钢网架平面图

图2 钢网架立面图

本工程采用的网架不仅有着较大的投影面积，而且网架整体的标高较高，无法满足现阶段施工技术对整体吊装的尺寸要求。为了解决上述问题，可设置满堂脚手架作为本工程高空散装法的安装平台。首先，在位于钢网架中部的F 轴及G 轴的两个位置，各安装至少具备4 个支座的局部小型网架，确保钢网架中间位置的稳定性，完成上述步骤后，以此为基点分别向两侧进行对称散装，安装钢网架，保证安装过程的对称受力以及受力平衡。除此水平搭设以外，还可以使用塔吊对其他杆件和配件进行垂直运输。

3 钢网架施工技术要点

3.1 基准结构的安装要点

钢网架基准结构施工质量直接影响着钢网架整体的施工质量。为了保证钢网架结构的施工质量，在实际施工过程中，基准结构涉及的网架在搭设过程中应注意对现场的钢筋、混凝土等工程材料进行合理调配和使用，构建稳定性良好、功能完善的施工平台；施工平台搭设完成后，将钢网架结构搭设过程中所需的材料运送至建筑物的上段，以便于后续的施工。在后续施工过程中，施工人员应做到将钢网架结构中的上弦网格进行合理化建设，缩短整个建设过程，还应注重对整个基准结构安装过程管理措施的调节，使得基准结构施工过程满足安全且科学合理的要求，同时保证其稳定性。基准结构安装完成后，相关施工人员可将钢网架基准结构设置成基准点，再开展整体钢网架后续的搭设工作。

3.2 基准结构的施工调整

基准结构网架是整体的基础，其施工质量至关重要。当完成了该部分的施工图设计后，施工人员应根据实际的施工状况，进行相应的调整，确保基准结构网架科学合理。调整完成后，应立即使用专门的检测工具，对调整后的网架结构的稳定性进行检查，一旦发现本次调整出现问题，应立即进行再次调整，直至调整后的网架结构满足稳定性要求，避免不正确的网架位置调整对整体各项性能指标造成危害。不仅如此，其本身具备的刚度能够支撑施工人员对其进行相关的调整，保证基准结构承载能力的提升，同时带动主体结构施工质量的提升。

3.3 钢网架结构的施工重点

施工过程中，塔式起重机的作用不可替代，其具备竖向吊装的灵活性，能够延伸杆件吊装在空中的运输范围。基准网架可以作为钢网架后续施工的基准点，向四周进行散装安装施工。在实际的施工过程中，一球四杆搭接的结构形式是最为常见的，通过塔式起重机的合理操作，把相应的配件及杆件吊装到合理的位置，当钢球中的螺栓孔对准了高强度的螺栓后，施工人员应及时开展拧紧操作，避免错位。螺栓拧紧后，完成各个单元节点的配件安装。

各施工单位可以以上述的施工技术为基础，根据工程的实际施工过程执行相应的施工操作，待完成整个网架结构的安装后，再进行后续的施工。

4 高空散装法的施工技术

4.1 安装顺序

钢网架的安装过程应注意各零部件安装的先后顺序，只有每个步骤的安装操作完成，并检查无误后，方可进行下一个步骤的安装操作。在此项施工过程中，不同分工的施工人员应严格按照施工图进行操作并通力协作。

还应对钢网架结构的各零部件进行反复检查，确保在钢网架的整个安装施工过程中结构部件保持在稳定的状态下。其次，应严格要求施工人员按照施工图等文件注明的具体施工顺序进行施工。为便于现场流水作业，本项目在施工过程中针对不同型号球、杆件进行编号区分后开始拼装，按施工蓝图对网架轴线与雨棚钢柱轴线进行方位核实确认、按施工蓝图进行脚手架安装、网架安装时沿长轴方向分区域进行推进施工。

4.2 牢固程度检查

钢网架的施工大部分处于高空作业状态，因此钢网架结构的现场施工环境较为特殊；在某些特定的情况下，很难对个别工序的施工质量进行有效控制，相关人员容易在操作过程中疏于对安装流程的严谨操作，各项因素的不利影响最终导致钢网架的施工质量在安装完成之初就存在明显的质量问题，随着钢网架使用时间的延长，极易引发安全事故[6]。

为了保证施工过程中钢网架的牢固程度能够满足要求，本项目在施工过程中采用了以下措施进行加固：

（1）在对网架的各个单元节点进行组装之前，相关安装施工人员必须对零部件进行反复检查，并按施工要求的顺序进行安装；（2）在完成各个单元节点的安装之后，应及时使用专门的加力扳手对拧紧度进行复核；（3）在安装的过程中，应时刻保持零部件位置的准确性，可以使用经纬仪以及水平仪对网架水平方向上的位置误差进行检测；（4）在网架安装到一定的安装进度后，下弦位置应及时采用临时支撑的形式进行支承，保证能够准确校正该处下弦的标高；（5）整个钢网架安装完成后，应立即对所有紧固螺栓进行复查，检查并调整完成后方可卸下临时支撑。通过采取以上几项技术措施，确保后续的施工过程以及使用过程始终保持稳定。

4.3 位置校正

在钢网架结构的实际施工过程中，涉及的施工场所大部分位于半空中而不是地面，钢网架结构在施工过程中难以选择合适的位置参照物，便捷程度差于地面施工。由于受到位置参照物选取难度的影响，施工过程中，钢网架结构出现位置偏差的概率增加，甚至可能导致无法继续正常进行钢网架结构的安装工作。

钢网架不是一个独立的个体，而是一个整体，各子结构的施工相互影响、环环相扣，必须尽可能保证各零部件的安装具有高度的准确性。

为了尽量提高安装的准确性，本项目在施工过程中要求施工人员熟练掌握经纬仪及水平仪的使用方法，并在安装施工过程中，及时对安装位置的准确性进行判断，采取适当的措施进行调整，以尽量减小误差，使其保持在可控的最小范围内，减小安装误差造成的不利影响。

5 施工的注意事项

（1）开展安装施工后，工作平台应选择在混凝土屋面进行设置，再通过塔式起重机将所需的构件及杆件等材料吊装至上述工作平台上；再结合相应的地面拼装方法，通过塔式起重机在中间位置完成基准网架结构的安装，并以此为中点向四周进行安装拓展。

（2）基准网架结构完成安装并确保其准确性及牢固程度满足要求后，因网架结构能够承受较大的荷载，相关施工人员可根据实际情况，考虑通过塔式起重机实施散装法向四周进行扩展操作。另外，在实际的安装过程中，支托及关键部位的檩条须通过水准仪的辅助，将其水平架设在屋面上；架设完成后，应立即对网架结构中的下弦点测量，确定其标高以及网架的挠度能否达到相关规范的标准和施工图的要求。

（3）施工单位完成网架安装后，相关审批部门会开展对钢网架整体工作的检查工作，检查结果满足相关要求后方可在表面进行防火漆的喷涂。根据现场的施工经验，相关的施工人员应根据实际情况调整钢网架的空间形状；例如，在开展屋面彩钢板的铺设工作时，必须对板材在竖直方向上的运输进行重点考虑；防水设施也应考虑到位，可通过压条变形、板材搭接等方法对板材进行封边和包角处理，达到有效防水的目的。

（4）支座以及轴线水平位置、支撑面竖向标高等关键的定位参数尤为重要，如果发现上述参数指标出现了误差，应及时采取校正措施进行处理，处理完成后还需进行必要的复核。

（5）涉及小拼单元的拼装施工时，需对其水平位置的定位及竖向方向的垂直度及关键部位的标高等因素进行综合考虑；同时应确保各杆件节点相接的过程中，各杆件的中心线交汇于螺栓球的圆心位置。

（6）钢网架整体拼装完毕后，还应及时检查尺寸偏差及支座偏离值等数据是否达到各项标注的要求。

6 施工质量控制措施

6.1 工程材料

开工前，施工单位的相关人员对支座、螺栓球、杆件等关键构件进行仔细检查，主要检查内容包括出厂合格证明、焊接工艺水平评价、焊缝质量检测报告等，并形成记录。

在拼装竣工之前，施工人员应对焊缝的厚度以及强度进行检验，一旦发现焊缝的相关指标不满足要求应该立即处理；此外，用于焊接的磁粉以及高强螺栓的强度和拧紧度都需要通过专门的设备进行检测，防止这些关键材料、部件出现质量问题。

6.2 拼装施工

开始安装钢网架之前，施工人员应仔细复核钢网架关键节点的水平位置和竖向标高，此项工作内容应依据施工图的具体内容实施。钢网架结构的空间位置校核无误之后，方可以主体结构为基础，严格校核和调整各部位的尺寸；在满足相关规范对于精度要求的情况下，应尽量保证结构整体的平顺性以及螺栓连接位置的牢固性。其次，相关施工人员还要检查各处支点的下沉量是否满足要求，一旦下沉量超标，应立即进行加固处理，避免出现整体下坠。最后，借助专业设备对结构上弦和下弦的尺寸、标高进行适当的调整，使得结构各处的挠度都保持在最佳状况下。钢网架的安装施工对精度要求较高，以便于更好地实现钢网架结构的安全性，满足相关要求。