新型多面体悬空大跨度钢网架施工技术

新型多面体悬空大跨度钢网架施工技术摘要本文介绍了异型多面体悬空钢网架球节点、杠件、哑铃式构件、网架块状单元体制作及现场分块安装、整体拼装施工技术。关键词球节点、哑铃式构件、单元体、拼装1工程概况和施工方案苏州工业园区中新科技城屋盖设计采用了正放四角锥平板网架，见图11所示，上弦采用了1083、10225、832、512；下弦采用952、832、512，腹标采用832、512；球节点采用2806，加肋板为2702，支座为弧行支座，肋板为2408，底板为15012；上弦节点顶管为702，顶板为140MM6MM，所有的钢材均采用Q235号钢，焊接设计指定采用E4316，网架总重为8681T，每平方米耗钢量为1302，钢架起拱为50MM。设计原起拱为双向起拱，施工时制作比较困难，与设计人员洽商后改为短跨方向起拱，其值不变，各杆件长度均须重新进行计算。图11正放四角锥平板网架球节点制作采用热压工艺，先将钢板加热，呈现枣红色，温度约为850900，半球冲压采用上下闭合的凹凸模具，在加工场进行制作和焊接。网架钢板杆件采用机床下料，杆件长度在下料时须预加焊接收缩量，每条焊缝放15MM。上弦和下弦在短跨方向，尽量将球节点与上弦或下弦杆件焊接或“哑铃式”的单元，以免减少现场焊接工作量。根据现场塔吊提升能力的限制，施工组织设计采用分块安装法，将网架分成六块，每块在地面上组装，然后在厂房现场将这六块网架在高空就位搁置，并进行焊接连接成整体网架。为了保证网架的安装精度和顺利拼接，在每块网架的下弦节点处，由于每块网架具有相当大的钢度，仅设置一至二个支撑点或拼装支架（图12），合拢时用千斤顶和3T的倒链，将网架单元块顶到设计标高和平面坐标后进行拼接。图12网架平装支架布置2准备工作21材料211钢材（1）钢管Q235号钢，无缝钢管。（2）钢板Q235号钢。钢材须有出厂合格证，并经公司实验室进行材料实验。钢材断口不得有分层、表面锈蚀、麻点、裂缝、划缝等缺陷，钢管壁厚和钢板厚不得有负偏差。212焊接E4316，须有出厂合格证等质量证明，凡药皮脱落、焊接生锈的焊条严禁使用。213涂料防腐调合漆应符合国家标准的规定，并须有产品质量证明书。油漆颜色与建设单位商定后定为乳白色。22现场作业准备（1）交流电焊机。（2）现场块状网架制作胎模。（3）拼装支架。（4）技术准备焊接工人进行焊接考核，并将试件抽件要求材料抗压与抗拉试验。设计要求对球节点进行试验，包括无加肋板球节点，肋板平行与受力方向球节点和肋板垂直与受力方向球节点的试验，如图21所示，其破坏力应符合设计要求。图21球节点试验3球节点制作31下料先在板厚为6MM的钢板上用圆规绘出直径为403MM的圆，再用气焊进行切割下料，气割后用扁铲除打掉毛刺。32冲压先将半球钢坯圆板加热到850900，钢坯呈枣红色，每块钢板加热应均匀，使钢板冲压后变形均匀。冲压工艺采用工具钢制成的凹凸模具，上模直径D1268MM，下模内经D2293MM。下模口应做成圆角，因尖角将增加模具对钢板滑移的磨阻力，使钢板拉薄和球壳厚度不均匀，其圆角半径取18MM。为了避免冲压工程中胎模较冷，冲压后的半球由于冷缩紧贴在上模上，出现不易取下的缺点，在正式冲压前，反复用烧红的铁板进行多次试冲压，使上模底部呈蓝色，温度大约达到400后进行正式冲压。冲压成型的半球应用圆形样板检查其形状是否成圆球面。33切边冲压成形的半球需将多余的毛边切去，应用车床进行切割口，其半球的口边应切成30的坡口，口边不得有毛刺。34焊接成型带肋的节点球应先将肋板与一个半球点焊，焊点为68点，再与另一个半球对装焊接。因本钢球壁较薄，用细焊条进行焊接，分两遍焊成，焊接顺序见图31。焊口凸出与凹进应小于03MM，若大于此值应用砂轮打平。在焊接时，可将对装好的球体放在槽钢上，由焊工边焊边转。焊成的球点其表面应光滑平整，不能有局部凸起与褶皱，且应进行随机抽样检验。图31焊接顺序4钢管杆件制作下料钢管必须顺直，不得有弯折现象。下料表已考虑钢管与球节点之间的焊口间隙和焊接收缩量，均为15MM。为了保证钢管端面与管轴垂直，也就是为了钢管中心轴线通过球点的球心，采用车床切割下料。考虑到以后网架安装对接时的误差，杆件长度不足，按钢管加工表预先加工一部分衬管，长为100MM，衬管外径比钢管的内径小05MM，衬管壁厚为3MM。由于本工程钢管杆件壁薄，钢管的管端不加工成坡口形式。每种杆件进行分类编号，挂牌堆放。5哑铃式构件制作胎模如图51所示，C为螺栓，使短钢管B可移动，调到网架两球接点所要求的尺寸，用螺栓C扭紧固定，P1为调节不同管径的钢管高度的钢板。胎模基础为砖基，50号机制砖，M25混合砂浆砌筑，胎模顶部为C15混凝土，短钢管采用普通钢管。先将钢球分别放入两个胎模中，在两个钢球之间放入钢管，调节P1使钢管与钢球对中，钢管与钢球之间的焊口间隙在115MM之间,再用带有橡皮的夹子（带有手柄）夹住钢管,由焊工进行施焊,并由焊工自己操作转动手把,边焊边转。此项工序在加工厂内制作。哑铃式构件按施工组织设计中构件分类编号挂牌堆放。P1螺栓16L0钢球BC3703C1混凝土4032L两边叉开图51胎模6网架块状单元体制作钢球、钢管杆件与哑铃式构件由加工厂运到现场后应分类编号进行堆放，不得混杂堆放，以免在安装网架时因错用、错放而造成重大质量事故。所有钢球、钢管和哑铃式构件不得露天堆放，不得放在有积水的和潮湿的地方。块状单元体在现场制作，为了使块状单元体几何尺寸达到设计的精度要求，在现场制作块状体拼装胎模，每一个球节点均用钢管作支承点，见图61所示，上弦节点大支承杆还用10钢筋拉杆和花蓝螺栓调整其平面位置。由于块状单元体拼装胎模的精度直接决定和影响块状体的精度，这是网架能否顺利进行整体拼装的关键，故采取以下技术措施61胎膜基础要牢固，因本地为湿陷性黄土地区，地基不得泡水，地表水应及时引入雨水沟中。地面做一层C10混凝土面层，厚为80MM。62上下两层球节点的球顶面标高要严格控制，按设计图纸和施工方案的具体数据，用水准仪进行测设，其误差不得超过1MM。63球节点之间的水平距离，用钢尺进行丈量，钢尺要经过计量部门的检验，尽量减小系统误差，块状网架整体几何尺寸要做最后的检查，其外边长要满足设计要求。64由于上弦球点平面位置容易移动，在拼装过程中，要及时检查，在点焊之间，应用倒链或花篮螺栓调整其平面位置。65由于网架起拱的影响，每个块状单元体的几何尺寸均不相同，特别是标高，在制作单元体时，严格按图进行量测，由工长进行检查，现场工程师进行复测，并进行测量记录和签字，确认无误后方可进行电焊和施焊。网架制作注意事项651钢管下料时要反复核实，每一种规格应一次完成下料，下料完成要挂牌成堆放置，以免发生错乱，特别是钢管直径和壁厚不得出现差错。652钢球制作时，冲压模具使用前要进行检查，包括模具的曲率半径、光洁度，其误差应在01MM之内。下模口必须为圆角，其圆角半径为18MM，曲面要光滑。上模在冲压前应加热，大约为400，呈蓝色。653钢管和哑铃式杆件在运输中不得发生变形，严禁任意扔下和野蛮装卸。运到现场后要按加工标牌成堆放置，地面应干燥，不得受潮生锈，放入指定的库房内。654块状单元体网架制作是，应严格控制尺寸，胎膜应经检查后方可使用。7网架现场整体拼装71在地面上拼接好块状单元体网架由塔吊吊到安装预定位置。72在吊装前应预先搭设钢管拼接支架，见图71所示，上铺设钢跳板，用手动油压千斤顶调整网架下弦节点标高，包括网架起拱。1803钢管花篮螺栓16拉钩（4个）16L80预埋16胎模图71单元体网架与胎模73网架四周支座的安装与调整网架四周钢筋混凝土支承大梁在施工时应预埋铁件，网架安装队应在大梁施工前提交预埋件的预埋要求，并亲临现场检查，以免发生遗漏和错位，待混凝土达到设计强度70时，在预埋钢板上量出网架支座的平面位置和量测标高，若有差错及时调整，再将网架支座安装好，待网架整体组装时作最后调整。74待块状单元体网架都安放在预定位置上后，量测连接上弦节点之间、下弦节点之间的距离，其误差是否在允许误差3MM之内，若超过此误差范围，应进行处理，若连接钢管过长应在现场车间加工切削，若过短应用衬管处理。75将连接球点和钢管安置在预定位置上，钢管与球节之间有1MM左右的间隙，然后进行施焊。76焊接上弦节点顶座，包括钢管和顶板。网架拼接注意事项761块状单元体网架起吊，其吊点必须是上弦球节点处，不得在上弦中间设吊点，吊点设4个，受力应均匀，绳索应对称，吊索与网架上弦平面的夹角要在45左右。快状单元体起吊时，应先将网架单元体吊离地面300MM左右，看起吊是否有异常现象，若有应将网架放下，一切正常才将网架吊到预定位置的上方，然后缓缓地降下，要找准平面位置，尽量减少支座的中心偏差。762拼装用的钢管支撑，在使用之前应进行检查，包括扣件事否拧紧，剪力撑是否牢固。在网架屋面板吊装完毕，且经检查之后方可开始拆除支撑。763在网架拼装中使用千斤顶来调整网架的高差，此时应用水准仪来控制网架上弦节点的标高，使上弦节点的标高之差应符合设计的要求和在本交底的误差范围之内。在用倒链调整块状网架的平面位置时用力不能太猛，不能强行就位，以免发生网架变形。764网架最后固定应符合设计要求，各支撑点为简支，不得焊接成为固定支座。在调整时，各支座的平面位置应满足设计要求，其平面位置与高差应符合本交底的要求。8油漆作业在网架下弦杆之间铺设木板进行油漆作业。9焊接工艺91因钢管壁厚为23MM，焊条直径用2MM。92根据以往网架焊接经验，焊接电流暂定为5560A，焊接进行现场试焊再自行调整焊接参数。93所有焊条焊接之前必须烘干，否则不允许使用，因为使用受潮焊条会使电弧的稳定性变差，焊渣飞溅增大，且易产生气孔、裂缝等焊接缺陷。94焊接速度要求等速焊接，保证焊缝厚度、宽度均匀一致，从面罩内看熔池中铁水与熔渣保持等距离23MM。95焊接电弧长度要求稳定不变，以3MM左右为宜。96一般在周圈下部起焊引燃电弧，把熔池填满到要求的厚度后方可开始向前施焊。在焊接过程中由于换焊条而停弧时，其接头方法同上，应注意先把熔池上的熔渣清除干净后方可引弧。97收弧时到起焊点向前15MM左右，将弧坑填满，往焊接方向带弧，使弧坑甩在焊缝里边，以防弧坑咬肉。98清渣。整条焊缝焊完后清除熔渣，焊工进行自检。99最后整体网架拼接焊接，由块状单元体之间中心，由4位焊工同时向4个方向进行焊接，以减少由于焊接温度高产生网架整体不均匀收缩产生误差。910在焊接之前，钢管与钢球之间应有1MM左右的间隙。对于这种环型焊缝的可采用习惯操作顺序，这种焊缝的特点为斜、仰、立、平焊连续过渡，一般从底部开始，分别左右自下而上环绕半径进行。10拆除整体组装拼装支架从中间开始逐个放松千斤顶，用水准仪量测各拼装支架上网架下弦节点挠度变化值，若网架因自重下挠度超过30MM，应停止放松千顶，由现场主管工程师分析原因，若不是施工原因所致，应及时书面通知网架设计人员到现场进行原因分析和处理。在设计人员未做出处理之前，不得放松千斤顶和拆除支架，现场对网架个施工部位进行再次检查，以免发生重大事故。网架的挠度在设计允许范围之内，且进行24H的观测，可按正常程序由长方向两边逐个拆除拼装支架。图101球节点示意图图102网架示意图11网架玻璃板安装111由塔吊将玻璃面板放在设计指定的部位，吊装顺序为从网架边缘向中心一圈圈进行。112每一块玻璃面板安放就位后，四角应平稳，并须焊接；每一块屋面板四个支点，须有三个以上焊接点，即与网架三个上弦节点上的顶座平板进行焊接；每一个支点两个方向的焊缝长不小于40MM。113在玻璃面板安装过程中，应对网架中心的挠度进行观测，可用挂垂线的方法。若发现网架的挠度增加速度较快，网架的总