藍 威，藍 媚，張保志

（1、廣東泓瓴建筑工程有限公司 廣東清遠 511500；2、清遠市建設(shè)工程綜合服務(wù)站清遠市人才儲備中心 廣東清遠 511500）

0 引言

隨著空間結(jié)構(gòu)的不斷推廣，世界各國都興建了不少大跨度的建筑，大跨度結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其所采用的施工技術(shù)己成為衡量一個國家建筑技術(shù)水平的重要標(biāo)志［1］。鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用得到了很大提升。鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為鋼結(jié)構(gòu)中最重要的組成環(huán)節(jié)，因其重量輕、抗震強、拆裝方便和受力均勻合理、且在安全方面有保障等優(yōu)點，在我國的空間建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到了廣泛的運用［2-3］。同時鋼結(jié)構(gòu)的安裝技術(shù)也尤為重要，傳統(tǒng)的施工安裝方法有高空散裝法、整體預(yù)升法以及高空滑移法等［4-5］。

通過搭建滿堂腳手架施工作業(yè)平臺，在作業(yè)平臺上從鋼網(wǎng)架一邊進行外擴拼接安裝的方法是常規(guī)高空散裝法［6］。這種方法施工工序多，周轉(zhuǎn)材料用量大，時間跨度長，施工成本高，而且難以保證按期完工，影響整個工程按期交工［7］。為克服常規(guī)高空散裝法的這些特點，本文以某工程體育館項目為例，采用搭建局部施工作業(yè)平臺，在作業(yè)平臺上兩邊同步對稱高空安裝拼接，這種施工方法不僅能縮短施工工期，節(jié)約材料，減少人力物力，還能大幅度提高建筑工程施工質(zhì)量。

1 項目工程概況

本工程采用正放三角錐螺栓球節(jié)點網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)投影面積約3 680 m2，周邊下弦支承于鋼筋混凝土柱頂，網(wǎng)架軸線尺寸64.8 m×56.8 m，網(wǎng)架支座標(biāo)高16.1 m，屋脊標(biāo)高17.5 m，下弦桿標(biāo)高13.5 m。各桿件長度3.5～6.7 m，單桿件重量23.60～237.11 kg，鋼球單個重量5.47～64.22 kg，單位組合桿件最大重量小于0.35 t，每m2網(wǎng)架重量約為25 kg/m2，其中靠邊緣桿件重量相對較大。

各桿件通過鋼球連接成網(wǎng)架，網(wǎng)架通過+13.5 m結(jié)構(gòu)柱傳遞至基礎(chǔ)上，鋼筋混凝土柱間距為8.0～8.4 m。按照《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》（住建部［2018］37 號文）［8］、關(guān)于實施《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》有關(guān)問題的通知》（建辦質(zhì)［2018］31 號文）［9］及《廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳關(guān)于房屋市政工程危險性較大分部分項工程安全管理的實施細(xì)則的通知》（粵建規(guī)范［2019］2號）［10］，其安裝工程屬于超過一定規(guī)模的危險性較大分部分項工程。網(wǎng)架周邊一側(cè)為臨時道路及加工場，施工現(xiàn)場有2 臺可以覆蓋整個網(wǎng)架的塔式起重機，端部額定起吊重量為1.2 t，網(wǎng)架平面如圖1所示。

圖1 網(wǎng)架平面Fig.1 Grid Plan

2 工程施工中風(fēng)險點及難點分析

本工程網(wǎng)架為雙面結(jié)構(gòu)，利用網(wǎng)架上弦桿找坡。支承方式采用下弦柱點支承，豎向支承面標(biāo)高13.5 m，跨度最大64.8 m，高度高、跨度大，大型吊車無法進入施工現(xiàn)場，且網(wǎng)架自重大、構(gòu)件種類多，保證網(wǎng)架安裝精度及安裝過程網(wǎng)架動態(tài)變形穩(wěn)定可靠、受力均衡是本工程施工風(fēng)險點及難點。

3 鋼網(wǎng)架安裝技術(shù)

3.1 安裝方法對比及選擇

網(wǎng)架安裝施工方法在實際運用中相對成熟，目前廣泛運用的方法有：高空散裝法、分條（塊）安裝法、累積滑移法、整體吊裝法、整體提升法［11-12］，選擇合理的安裝方法需根據(jù)工程工期、安裝成本、技術(shù)要求、安裝工程安全穩(wěn)定性及結(jié)合現(xiàn)場條件考慮，施工現(xiàn)場如圖2 所示?？紤]到本工程現(xiàn)場有2臺塔式起重機且能覆蓋整個施工范圍，其端部額定起吊重量1.2 t，故網(wǎng)架的安裝可采用分條分塊安裝法、結(jié)構(gòu)滑移法、支撐架滑移法、整體吊裝法、整體提升法。選用單根桿件在操作平臺高空安裝，施工進度慢，精度低，安裝難度也相對較高；選用滿堂腳手架材料用量極大，工期慢，成本高，詳細(xì)安裝方法對比如表1所示。

圖2 施工現(xiàn)場平面Fig.2 Construction Site Plan

表1 球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要安裝方法對比Tab.1 Comparison of Main Installation Methods of Bolted Ball Grid Structure

綜合以上因素，本工程選擇采用地面安裝三角錐小單元（最大單元重量＜0.35 t），塔式起重機將其吊至局部腳手架搭設(shè)平臺上拼裝起步網(wǎng)架，完成后向兩邊同步對稱高空安裝。具體施工順序：

⑴第一步：預(yù)先在材料加工場拼裝完成三角錐小單元，在中線位置⑤-⑦/B-J 軸搭設(shè)起步區(qū)局部腳手架施工操作平臺，利用腳手架操作平臺完成起步區(qū)網(wǎng)架拼裝。

⑵第二步：⑤軸向④軸，⑦軸向⑧軸同步對稱高空懸挑拼裝網(wǎng)架，拼裝完成后將④⑧處支座固定，實現(xiàn)支座支撐。

⑶第三步：④軸向③軸，⑧軸向⑨軸同步對稱高空懸挑拼裝網(wǎng)架，拼裝完成后將③⑨處支座固定，實現(xiàn)支座支撐。

⑷第四步：③軸向②軸，⑨軸向⑩軸同步對稱高空懸挑拼裝網(wǎng)架，拼裝完成后將②⑩處支座固定，實現(xiàn)支座支撐。

⑸第五步：整個網(wǎng)架安裝完成后，拆除起步區(qū)腳手架平臺。

3.2 腳手架平臺搭設(shè)

為了保證操作平臺架體穩(wěn)定，采取以下安全穩(wěn)定措施：①水平桿與周邊看臺頂緊；②遇柱每兩步抱柱；③每兩跨設(shè)置拋撐；④沿周邊設(shè)置封閉豎向剪刀撐，內(nèi)部每10 m設(shè)置一道豎向剪刀撐；⑤在頂、底及中間各設(shè)置一道水平剪刀撐；⑥設(shè)置兜底網(wǎng)防止墜落；⑦施工人員通過外架爬梯作為操作平臺上下通道。腳手架平臺立面如圖3所示。

圖3 腳手架平臺立面示意圖Fig.3 Schematic Diagram of the Elevation of the Tripod Platform （m）

3.3 網(wǎng)架拼裝

⑴上弦桿的組裝：上弦桿安裝順序由內(nèi)向外，上弦桿與球擰緊應(yīng)與腹桿和下弦球擰緊依次進行［13］。

⑵腹桿與上弦球的組裝：腹桿與上弦球形成一個向下三角錐，上弦球安裝到位后，與腹桿連接，腹桿與上弦球的連接必須一次擰緊到位，腹桿與下弦球的連接不能一次擰緊到位，主要是為安裝上弦桿起松口服務(wù)［13］。

⑶下弦桿與球的組裝：根據(jù)安裝圖編號，墊好墊實下弦球平面，下弦桿件與球連接并一次擰緊到位［13］。

先完成安裝腳手架平臺上的網(wǎng)架，再按照正放三角錐對稱高空安裝方法施工網(wǎng)架直到全部完成，在整個高空安裝過程中，要特別注意下弦球的墊實、軸線的準(zhǔn)確、高強螺栓的擰緊程度、撓度及幾何尺寸的控制。

3.4 網(wǎng)架的安裝

屋面網(wǎng)架安裝工藝流程：鋼網(wǎng)架安裝?主檁安裝?次檁安裝?屋面系統(tǒng)安裝?泛水、收邊。具體網(wǎng)架安裝工藝流程如圖4所示。

圖4 屋面網(wǎng)架安裝工藝流程Fig.4 Roof Grid Installation Process

4 安裝過程變形及受力動態(tài)分析

由于安裝過程網(wǎng)架變形及受力處于動態(tài)變化，為確保網(wǎng)架安裝過程中變形、受力可控，需對其施工最不利工況進行分析計算。網(wǎng)架的安裝過程主要分為施工至④⑧軸、③⑨軸、②⑩軸未安裝支座前3 個階段，采用3D3S 軟件分別對其安裝過程進行模擬分析，具體工況分析如下：

4.1 工況1受力及變形分析

起步區(qū)網(wǎng)架在⑤-⑦軸/B-J 軸完成局部安裝，此區(qū)域為滿堂腳手架安裝，使網(wǎng)架構(gòu)成一個空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后，進行下一步的高空懸挑施工。施工至④軸/B-J軸支座和⑧軸/B-J 軸支座固定前，網(wǎng)架屬于最不利懸挑。懸挑安裝過程中，網(wǎng)架最大的撓度值為40.3 mm，小于網(wǎng)架的設(shè)計撓度值；網(wǎng)架應(yīng)力比最大值為0.64，無超應(yīng)力桿件，可見該段安裝過程是安全的。網(wǎng)架具體變形及桿件應(yīng)力比如圖5、圖6所示。

圖5 工況1最大正位移組合UxyzFig.5 Condition 1 Maximum Positive Displacement Combination Uxyz （mm）

圖6 工況1桿件應(yīng)力比分布Fig.6 Stress Ratio Distribution of Members in Working Condition 1

4.2 工況2受力及變形分析

網(wǎng)架在④-⑧軸/B-J 軸完成安裝，網(wǎng)架構(gòu)成一個空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后，進行下一步的高空懸挑施工。施工至③軸/B-J 軸支座和⑨軸/B-J 軸支座固定前，網(wǎng)架屬于最不利懸挑。懸挑安裝過程中，網(wǎng)架最大的撓度值為51.1 mm，小于網(wǎng)架的設(shè)計撓度值；應(yīng)力比最大值為0.90，無超應(yīng)力桿件，可見該段安裝過程是安全的。網(wǎng)架具體變形及桿件應(yīng)力比如圖7、圖8所示。

圖7 工況2最大正位移組合UxyzFig.7 Condition 2 Maximum Positive Displacement Combination Uxyz （mm）

圖8 工況2桿件應(yīng)力比分布Fig.8 Stress Ratio Distribution of Members in Working Condition 2

4.3 工況3受力及變形分析

網(wǎng)架在③-⑨軸/B-J 軸完成安裝，網(wǎng)架構(gòu)成一個空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后，進行下一步的高空懸挑施工。施工至②軸/B-J 軸支座和⑩軸/B-J 軸支座固定前，網(wǎng)架屬于最不利懸挑。懸挑安裝過程中，網(wǎng)架最大的撓度值為66.4 mm，小于網(wǎng)架的設(shè)計撓度值；應(yīng)力比最大值為0.69，無超應(yīng)力桿件，可見該段安裝過程是安全的。網(wǎng)架具體變形及桿件應(yīng)力比如圖9、圖10所示。

圖9 工況3最大正位移組合UxyzFig.9 Condition 3 Maximum Positive Displacement Combination Uxyz （mm）

圖10 工況3桿件應(yīng)力比分布Fig.10 Stress Ratio Distribution of Members in Working Condition 3

從模擬計算結(jié)果可以看出，網(wǎng)架在安裝全過程中的撓度值均小于設(shè)計值，應(yīng)力比均小于1，安裝過程受力均衡，安全穩(wěn)定，且可以不設(shè)置臨時支撐。

5 安裝過程質(zhì)量安全保證措施

⑴由于網(wǎng)架跨度大，網(wǎng)架安裝時應(yīng)保證安裝精度及控制構(gòu)件撓度。為隨時監(jiān)控網(wǎng)架節(jié)點的撓度及安裝精度，施工時在網(wǎng)架下面設(shè)置幾個測量參考點，平面測量控制網(wǎng)應(yīng)結(jié)合工程平面布置，滿足通視條件好、網(wǎng)點穩(wěn)定、攀登方便、便于觀測和施工作業(yè)等要求。控制點應(yīng)選擇在穩(wěn)固的地面上，并建造觀測墩或建立永久性標(biāo)志，同時點位附近要求視野開闊，防止人為破壞與松動。

⑵網(wǎng)架安裝高度較高，網(wǎng)架拼裝單元高空吊裝到安裝位置擰螺栓定位時，輔以纜繩控制，1.0 t 葫蘆備用。為保證網(wǎng)架組合桿件在空中組裝過程不傾覆，提前將起步區(qū)支座固定，起步拼接網(wǎng)架后，應(yīng)嚴(yán)格控制兩邊懸挑拼裝施工同步、對稱進行。

⑶為防止高空作業(yè)高處墜落，安裝網(wǎng)架前要做好安全技術(shù)交底，做好防護欄桿等臨邊防護措施，作業(yè)期間系好安全帶、戴安全帽、穿軟底防滑鞋。

⑷為避免網(wǎng)架質(zhì)量通病發(fā)生，確保網(wǎng)架安裝質(zhì)量，在高空拼裝時可根據(jù)需要局部加點支撐，由底部支座位置向上安裝，可有效控制網(wǎng)架在安裝中的撓度和整體誤差；所有焊工都應(yīng)持證上崗，所有桿件的尺寸下料后要經(jīng)過電焊和油漆編號兩道工序來復(fù)核。

6 結(jié)語

通過利用有限元軟件對該學(xué)校體育館網(wǎng)架安裝過程進行虛擬仿真施工模擬，模擬結(jié)果表明局部支撐平臺高空對稱網(wǎng)架安裝技術(shù)可行，該技術(shù)不但解決了大跨度網(wǎng)架高空拼接關(guān)鍵性技術(shù)問題，還使現(xiàn)場起重設(shè)備資源得到充分利用、減少操作平臺及臨時支撐胎架材料用量、簡化施工程序，為工程取得了重大的經(jīng)濟效益，保證了工程質(zhì)量、安全、進度。