楊 秀 刁

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030003)

?

·施工技術(shù)·

大跨度弧形螺栓球網(wǎng)殼施工技術(shù)應(yīng)用

楊 秀 刁

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030003)

結(jié)合弧形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)類似工程的施工經(jīng)驗，介紹了其工藝特點及原理，從起步跨選取、測量放線、起步跨拼裝、小拼單元制作、高空散裝等方面，分析了其操作要點，并提出了其質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)措施。

弧形網(wǎng)殼，大跨度，起步跨，小拼單元

1 弧形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)特點

大跨度弧形網(wǎng)殼橫斷面多采用三心圓形式，沿跨度方向起弧，弧頂高度一般為網(wǎng)架跨度的1/2～1/3,受力性能與體型有密切關(guān)系，相同跨度不同體型的三心圓網(wǎng)殼內(nèi)力分布和峰值可能存在較大差異，合理的體型能使結(jié)構(gòu)具有良好的受力性能，并可節(jié)省用鋼量。三心圓網(wǎng)殼體型系數(shù)主要與網(wǎng)格尺寸、弧段半徑、各圓弧段網(wǎng)格數(shù)、落地斜角度、網(wǎng)殼厚度有關(guān)。弧段半徑根據(jù)斗輪機操作范圍和設(shè)計要求確定；結(jié)構(gòu)矢高和落地斜角對結(jié)構(gòu)受力和耗鋼量影響較大，矢高增加或落地斜角增大，可以改善結(jié)構(gòu)受力性能，但會增加耗鋼量和降低空間利用率；網(wǎng)架厚度增加會使耗鋼量和水平推力增加，但在一定范圍內(nèi)能使網(wǎng)殼耗鋼量較低。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)通過多方案對比選取合理的體型系數(shù)，在滿足使用要求和結(jié)構(gòu)受力性能的同時，使結(jié)構(gòu)的用鋼量較低。

2 工藝特點及原理

根據(jù)類似工程的施工經(jīng)驗，擬定多種施工方案，從安全、經(jīng)濟、工期、質(zhì)量等方面進(jìn)行對比，根據(jù)柱點支撐位置、跨度、弧頂高度、網(wǎng)格尺寸等選用“制作安裝起步跨，結(jié)合高空散裝法”施工工藝。起步跨網(wǎng)格少、重量輕，吊裝機具選取方便；起步跨、小拼單元在地面進(jìn)行作業(yè)，制作、安裝精度相對高；吊裝安全，各吊點受力與設(shè)計基本一致；作業(yè)面多，各工序穿插作業(yè)，工期有保證；高空散裝過程中，容易保證小拼單元、桿件精準(zhǔn)就位，弧形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)造型滿足設(shè)計要求。

基本原理是：在長度方向選取一個(或多個)柱網(wǎng)支撐位置，作為起步跨寬度，再由一端支座處開始，沿跨度方向在地面逐步進(jìn)行拼裝、用起重設(shè)備提升，直到另一端支座就位，預(yù)先安裝一條(塊)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；在模具上進(jìn)行小拼單元制作，驗收合格后，將制作好的小拼單元、散件吊裝至高空對接拼裝成整體結(jié)構(gòu)。由于懸挑拼裝單元始終為一個穩(wěn)定體系，不需設(shè)置任何支架承受其自重和施工荷載，當(dāng)拼裝到一定懸挑長度后，設(shè)置相應(yīng)的支撐架，以減少(避免)因自重和施工荷載產(chǎn)生的撓度。

3 工藝流程和操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程圖見圖1。

3.2 操作要點

起步跨選?。浩鸩娇缡歉鶕?jù)網(wǎng)架長度方向支撐柱點位置及尺寸、網(wǎng)架弧頂高度、網(wǎng)格尺寸、網(wǎng)格數(shù)量，結(jié)合現(xiàn)場場地情況等因素，綜合考慮選取。為了合理選取起步跨、吊裝中吊點的位置，使用Tekla設(shè)計軟件仿真技術(shù)，建立3D模型(桿件和球的規(guī)格、型號與原設(shè)計完全相同)，模擬起步跨的制作與吊裝，驗算起步跨的強度、剛度和整體穩(wěn)定性，確保起步跨拼裝、吊裝、就位過程中的質(zhì)量和安全。

新建興保鐵路馮家川煤炭儲運裝系統(tǒng)鋼網(wǎng)殼大棚工程，平面尺寸為136 m×84 m，支座間距為6.8 m，網(wǎng)殼弧頂高度42 m。起步跨取在網(wǎng)架長度方向中部(尺寸為13.6 m×84 m)，開始上弦7個網(wǎng)格、下弦6個網(wǎng)格，逐步變?yōu)樯舷?個網(wǎng)格、下弦4個網(wǎng)格，直到另一端支座對稱部位變?yōu)樯舷?個網(wǎng)格、下弦6個網(wǎng)格(如圖2所示)。

測量放線：網(wǎng)架安裝前需與土建方實時聯(lián)測，復(fù)核支座預(yù)埋件、預(yù)埋螺栓軸線位置和標(biāo)高，并做好書面記錄，經(jīng)雙方簽字確認(rèn)。各支承點中心線用黑線劃出，高差在埋件上用數(shù)據(jù)標(biāo)出，以便安裝時進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；用水準(zhǔn)儀、鋼卷尺、吊錘測量小拼單元模具的軸線、對角線尺寸，經(jīng)檢查符合設(shè)計和規(guī)范要求后方可進(jìn)行制作、安裝；在球節(jié)點上設(shè)置鋼卷標(biāo)尺，結(jié)合激光掃平儀、水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量控制；檢測設(shè)備由專人保管和使用，并應(yīng)在檢測合格有效期限內(nèi)。

起步跨拼裝、吊裝：根據(jù)選定的起步跨寬度，在地面從一端支座網(wǎng)格單元開始拼裝。先將下弦拼裝成一個大的田字形，用水準(zhǔn)儀測好基準(zhǔn)標(biāo)高，以上弦球為頂點組成四角錐，向下弦4個球節(jié)點上拼裝形成一個網(wǎng)格基本單元體，再以這個基本單元體向外進(jìn)行拼裝，拼裝開始為上弦7個網(wǎng)格，下弦6個網(wǎng)格，逐步變?yōu)樯舷?個網(wǎng)格，下弦4個網(wǎng)格。起步跨沿跨度方向安裝5個～8個網(wǎng)格(25 m左右)，測量軸線尺寸、弧頂高度，符合設(shè)計和規(guī)范要求后，進(jìn)行起步跨第一段吊裝，使支座球節(jié)點就位，網(wǎng)架另一端用臨時支架進(jìn)行支撐，對在支座中轉(zhuǎn)動的螺栓球，使用φ18的鋼筋加工成U形圓弧，將鋼筋U形圓弧十字交叉與支座底板焊接，使支座上的螺栓球穩(wěn)固，防止在安裝過程中滑出支座。第一段起步跨一端支座就位，另一端用臨時支架支撐后，繼續(xù)沿跨度方向逐步拼裝和提升，直至拼接到距另一端支座就位，完成起步跨網(wǎng)殼安裝。當(dāng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工到一定跨度后，必須在網(wǎng)殼下弦球增設(shè)輔助鋼絲繩(φ22)，并用倒鏈進(jìn)行臨時拉固，施工過程中拉接下弦的鋼絲繩必須交替拉固，便于控制網(wǎng)架變形、保證整體尺寸。

小拼單元制作、高空散裝：小拼單元是預(yù)先在模具上將桿球組件。小拼單元形式有：一球一桿、一球二桿、一球三桿、一球四桿等形式，其他形式的桿球組件隨用隨拼。根據(jù)安裝圖的編號，在拼裝模架上先把下弦桿件與球連接，再安裝腹桿及上弦桿件，連接必須一次擰緊到位。小拼單元制作順序應(yīng)逐排向外進(jìn)行，同一排中制作順序應(yīng)與拼裝順序相反，先拼裝的后制作、后拼裝的先制作。高空散裝順序是：從起步跨中部，先沿長度方向向兩側(cè)拼裝，再向跨度

方向兩側(cè)支座處進(jìn)行拼裝。待一排網(wǎng)格拼裝合龍后再進(jìn)行下一排網(wǎng)格拼裝，逐排向外擴展。把制作好的“小拼單元”或散件吊裝至設(shè)計位置進(jìn)行高空散裝，高空散裝順序為先下弦后腹桿再上弦。小拼單元提升到安裝高度，吊車緩慢轉(zhuǎn)向相應(yīng)的安裝位置，由操作人員通過系在桿件上的繩索，控制桿件緩緩向相應(yīng)的球節(jié)點靠攏，隨即將桿件端部螺栓擰進(jìn)球節(jié)點螺栓孔，擰進(jìn)螺栓采用力矩扳手，確保螺栓緊固到位。網(wǎng)架散裝過程中隨時檢查節(jié)點螺栓的緊固情況，必須將螺栓緊固到位，避免螺栓出現(xiàn)假擰現(xiàn)象，不得出現(xiàn)“馬蹄縫”。網(wǎng)架全部安裝完成后，按規(guī)范進(jìn)行自檢，測量幾何尺寸、撓度值并做好記錄。

4 施工機具及監(jiān)視測量設(shè)備

汽車吊：25 t，50 t汽車吊，用于起步跨拼裝；120 t，200 t汽車吊，用于提升起步跨及高空散裝。纜風(fēng)繩、吊索繩、倒鏈、電焊機、活口(力矩)扳手等。監(jiān)視測量設(shè)備：超聲波探傷儀、漆膜測厚儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、激光掃平儀、鋼卷尺等。

5 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及措施

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用的原材料及半成品應(yīng)進(jìn)行進(jìn)場驗收，其品種、規(guī)格必須符合設(shè)計要求，檢查質(zhì)量合格證文件和出廠合格證，并按規(guī)范和設(shè)計要求進(jìn)行復(fù)驗，合格后方可使用；一級焊縫探傷比例為100%；二級焊縫探傷比例為20%；螺栓球節(jié)點網(wǎng)殼拼裝完成后，高強螺栓與球節(jié)點應(yīng)緊固連接，高強螺栓擰入螺栓球內(nèi)的螺紋長度不應(yīng)小于1.0d(d為螺栓直徑)，連接處不應(yīng)出現(xiàn)有間隙、松動等未擰緊情況；網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)總拼完成后及屋面板施工完成后應(yīng)分別測量其撓度值，所測撓度值不應(yīng)超過相應(yīng)設(shè)計值的1.15倍；起步跨制作過程中，對在支座中轉(zhuǎn)動球節(jié)點進(jìn)行固定的U型卡環(huán)必須焊接牢固；起步跨吊裝和高空散裝中，設(shè)置觀測點控制起吊速度和高度；施工中嚴(yán)格落實各項檢查制度，做好自檢、互檢和專檢，上道工序不合格不得進(jìn)入下道工序，把三檢制落到實處；做好檢查和交接記錄，施工中各項檢查記錄、施工日志、技術(shù)資料應(yīng)與工程進(jìn)度同步，且齊全完整。

6 結(jié)語

“制作安裝起步跨、結(jié)合高空散裝法”適用于大跨度弧形螺栓球網(wǎng)殼現(xiàn)場安裝，根據(jù)網(wǎng)格尺寸、弧頂高度、柱網(wǎng)支撐位置、網(wǎng)架厚度選取起步跨尺寸，沿跨度方向由一端向另一端逐步進(jìn)行拼裝、提升。起步跨和小拼單元在地面進(jìn)行制作，質(zhì)量有保證。起步跨重量輕、位置選取靈活方便，施工作業(yè)面多，與現(xiàn)場設(shè)備安裝和其他工序可穿插作業(yè)，施工速度快，安全有保障。

[1] GB 50009—2012,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[2] JGJ 7—2010,空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] GB 50205—2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[4] JGJ/T 10—2009,鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點[S].

[5] 王月棟,趙廣勇.桿煤棚結(jié)構(gòu)選型[A].第七屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C].2007.

On application of large-span arc bolt reticulated shell

Yang Xiudiao

(ShanxiArchitecturalEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030003,China)

Combining with the features of arc reticulated shell, the paper introduces its craft features and principle according to the construction experience of similar projects, analyzes its operation from the selection for starter span, measurement and lining, starter span assembly, manufacturing of assembly unit, and high loos packaging, and points out the quality control standard and related standard.

arc reticulated shell, large-span, starter span, smallest assembled rigid unit

1009-6825(2017)18-0069-02

2017-04-05

楊秀刁(1968- )，女，工程師

TU745

A