紀冬嶺

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司東北分院,黑龍江 哈爾濱150006）

為了保證鋼網(wǎng)架結構的提升效果和安裝質量,一方面要求現(xiàn)場施工人員必須熟練掌握各個流程中的技術要點,包括前期的拼裝、焊接,以及在提升過程中采取測量控制技術等。另一方面還必須結合工程實際情況,提前開展仿真研究,根據(jù)分析結果制定施工方案,確保鋼網(wǎng)架結構的施工質量安全。

1 鋼網(wǎng)架結構施工計算模型

通過模型的計算與分析,對鋼網(wǎng)架的安裝提供必要的參考。以建筑所受荷載為例,設計專門的荷載模型,可以對鋼網(wǎng)架結構不同位置的恒荷載、活荷載以及動力效應等全部直觀的展示出來。這樣在實際安裝施工時,將實際荷載控制在模型計算數(shù)值以內,從而保證了鋼網(wǎng)架結構安全。在模型設計時可以借助BIM軟件,根據(jù)工程設計方案、明確各部位的詳細參數(shù),可以得到鋼網(wǎng)架的三維模型。

2 鋼網(wǎng)架結構的施工技術

2.1 施工現(xiàn)場平面布置

采用整體吊裝的方式,必須提前做好現(xiàn)場平面布置,為接下來的焊接、拼裝以及吊升等操作創(chuàng)造良好的條件。首先是進行現(xiàn)場平面分區(qū),按照鋼網(wǎng)架的平面尺寸,分成3 個區(qū)域,其中1#區(qū)域鋼網(wǎng)架的規(guī)格為40×60=2400m2,現(xiàn)場需要設計15 組拔桿完成吊裝；2#區(qū)域鋼網(wǎng)架的規(guī)格與1#區(qū)域相同；3#區(qū)域鋼網(wǎng)架的規(guī)格為52×108=5616m2,現(xiàn)場需要設計21 組拔桿完成吊裝。鋼網(wǎng)架施工所需的各類材料、機械等也應當注意分區(qū)域存放。

2.2 鋼網(wǎng)架吊升技術

鋼網(wǎng)架完成焊接之后,利用設備完成吊升。整體吊升除了要熟悉整個操作流程外,還要注意以下技術要點：（1）拔桿的位置要以網(wǎng)架荷載分布軸線為參照,左右兩側對稱設置,這樣可以保證對鋼網(wǎng)架的支撐力,對減少吊升過程中因為受力不均勻而出現(xiàn)鋼網(wǎng)架變形的問題有一定幫助；（2）在加固現(xiàn)場平面的基礎上,還應當在拔桿下方放上一塊厚度為3cm 左右的鋼板,提高穩(wěn)定性,防止拔桿受力出現(xiàn)沉陷的情況；（3）拔桿安裝時要注意使用測量設備,保證拔桿與地面保持90°；（4）鋼網(wǎng)架整體吊升時要注意控制提升速度,水平移動時速度不得超過5m/min,否則可能會產(chǎn)生明顯的晃動而增加水平誤差。

2.3 鋼網(wǎng)架拼裝技術

鋼網(wǎng)架拼裝前,現(xiàn)場拼裝人員需要徹底檢查并清理拼裝平臺,然后參考設計圖紙,在平臺之上進行測量放線?，F(xiàn)場搭設拼裝臺架和臨時支撐,并按照從下往上的順序,依次完成下弦平面網(wǎng)格、垂直支撐腹桿、上弦平面網(wǎng)格的安裝,最后將節(jié)點進行焊接牢固,使用支座固定后完成鋼網(wǎng)架的拼裝。除了要按照工藝流程完成拼裝任務外,還要加強技術控制,尤其是注意控制誤差。拼裝人員首先要參照施工規(guī)范,明確各部分允許偏差的最大值,然后使用相應的測量方式,將實際誤差與允許誤差進行對比,對于超出允許范圍的進行相應的處理。鋼網(wǎng)架允許偏差及測量方法如表1 所示。

表1 鋼網(wǎng)架允許偏差及檢測方法

2.4 網(wǎng)架的焊接工藝

完成基礎材料準備和現(xiàn)場布置后,開始進行鋼網(wǎng)架的焊接。焊接前要注意清點各類材料和機具是否準備妥當。例如選用Φ3.6mm 的E50 焊條,除了焊條烘箱外,還有磨光機、碳弧氣刨等常用工具。明確焊接順序（如圖1）,注意檢查鋼材表面有無生銹、油垢等情況,如果有需要清理干凈后再進行焊接,保證焊接質量。

圖1 鋼網(wǎng)架焊接順序

采用定位焊的方式,同一焊接球上有多根焊條的情況下,要注意調節(jié)焊接順序和焊接角度。遵循“先仰、后立、再平”的順序依次完成焊接。完成焊接之后,還要檢查焊條與焊接球接觸的部位,是否存在熔渣或者是未焊透等情況。根據(jù)實際檢查結果對異常情況做相應的處理。焊接方式如圖2 所示。

圖2 球- 桿對接焊接方法示意圖

鋼網(wǎng)架各處按照要求焊接完畢之后,現(xiàn)場焊工還應對焊接質量進行一次全面的檢查。借助于超聲波探傷設備,能夠更加直觀的發(fā)現(xiàn)是否存在裂縫、漏焊、未焊透等一系列質量缺陷。根據(jù)無損檢測結果,對不符合質量要求的焊接部位進行相應的處理。例如,根據(jù)無損檢測發(fā)現(xiàn)有一處碳弧氣刨除去不合格焊縫,導致該區(qū)域的荷載能力達不到設計標準,后期受到壓力、拉力后很容易出現(xiàn)斷裂。因此采用填塞鋼板加固處理。將焊縫位置的鋼管縱向切開,在切口處填塞一塊厚度約為15mm 的鋼板,然后重新進行焊接（如圖3）,之后再次檢測,焊接質量完好,荷載達到設計標準。

圖3 填塞鋼板處理不合格焊縫

3 鋼網(wǎng)架結構整體提升階段的關鍵技術

3.1 正式提升過程控制

現(xiàn)場同時使用2 臺及以上的液壓提升機,需要在每臺設備上分別安裝一臺行程傳感器。所有傳感器檢測到的信號全部反饋給終端計算機。計算機通過分析參數(shù),然后分別發(fā)送調控指令,保證了多臺液壓提升機能夠同步作業(yè),一來可以實現(xiàn)同步提升,二來也有效地控制了誤差。按照提升速度的不同,整個行程分為三個階段,第一階段是緩慢加速階段,在加速到一定速度后,進入勻速運行階段。第二階段,在接近鋼網(wǎng)架吊升高度2m后,開始進入緩慢減速階段。第三階段,在平臺作業(yè)人員的協(xié)調下,精準、平穩(wěn)的完成鋼網(wǎng)架的吊裝。

3.2 同步提升測量控制技術

對于超大規(guī)格的鋼網(wǎng)架,通常采取區(qū)域拼裝、分片提升、高空拼接的模式。這種模式下如何保證高空對接的精準性就成為必須要關注的問題。在同步提升時,使用全站儀無棱鏡輔助進行測量,讓計算機可以精準的掌握鋼網(wǎng)架提升的位置參數(shù)。同步發(fā)送調控指令,讓每一片網(wǎng)架都能夠在制定的位置固定,后期再進行統(tǒng)一的焊接,形成一個牢固的整體。

4 大跨度鋼網(wǎng)架結構整體提升施工仿真研究

4.1 有限元模型建立

使用有限元軟件建立模型,主要有兩部分組成,其一是物理模型,主要用于分析材料組成、截面和受力分析；其二是幾何模型,主要用于分析節(jié)點構造、結構連接等。通過兩種模型的組合,更加直觀的反映出鋼網(wǎng)架結構的受力情況,為下一步施工提供了必要的參考。

4.2 提升架施工仿真分析

考慮到鋼網(wǎng)架的規(guī)格較大、形狀復雜,需要采用仿真分析的方式,更加直觀的展示各個區(qū)域的應力集中情況,然后在仿真模型上確立最佳的吊點。參考仿真模型可以為實際吊裝施工提供必要的參考,保障現(xiàn)場作業(yè)安全和工程質量安全。圖4 為某鋼網(wǎng)架提升吊點的分布圖。

圖4 鋼網(wǎng)架吊點位置分布圖

5 結論

鋼網(wǎng)架作為現(xiàn)階段大跨度建筑中常用的一種結構形式,其提升吊裝是施工中的關鍵點。除了要掌握拼裝、焊接、吊升等關鍵技術外,還必須通過仿真研究確定受力形式和吊點位置,以仿真模型為參考指導施工開展,才能切實提升鋼網(wǎng)架的質量。