大跨度钢网壳结构少支架高空悬挑拼装技术

1、大跨度钢网壳结构少支架高空悬挑拼装技术第 28 卷第 4 期建筑施工 大跨度钢网壳结构少支架高空 悬挑拼装技术OverheadandOverhangingInstallationTechniquefor Long-SpanSteelReticulatedShellStructure 口王砚廷韩新亭吴树斌（1.青岛一建集团公司 266011;2.青岛崂山区城市规划建设局 266011） 【摘要】钢网壳结构多应用于机场航站楼 ,展览馆 ,体育场馆等大跨度大型建筑中 , 为了解决高精度和高空安装的难点 .青岛大学体育馆钢网壳结构用局部满堂脚手架安装其主桁架,其余网片由主桁架上吊挂悬挑脚手架安装的方法

2、 ,介绍了安装技术厦工艺要点 ,取得了减少脚手架 ,满足精度要求 ,降低成本 ,缩短工期的技术经济 效果.【关键词】钢网壳结构主桁架高空悬挑拼装法【中图分类号】 TU756, 文献识别码 A 【文章编号】 10041001I2006l04 0280 031 工程概况 2 方案选择及技术特点青岛大学体育馆总建筑面积13037m,总座席位4260席,其中固定座席 2242座,活动座席 2018座,残疾人座席 16座.体育馆由一个比赛馆和两个训练房组成 ,其 中,比赛馆屋盖采用钢网壳结构 ,螺栓球节点 ,跨度75m,外挑3m,平面呈圆形,安装在周边混凝土结构柱顶上，柱顶标高由9.093m到17.22

3、3m不等，网壳最高点距地面31.9m.该网壳结构由4片相对独立的双曲抛物面弧形网壳结构组成 ,片与片之间由 X 形主桁架相连 ,左右对称,标高错落有秩 ,整体形状类似花瓣型 （图 1）.图 1 青岛大学体育馆【作者简介 1 王现廷（1972一）,男,本科,工程师,二项目公司总工 程师,联系地址 :青岛市堂邑路 11号（266011）,电话:（0532）8257777.【收稿日期 12006 02282.1 方案选择 由于本工程网壳节点为螺栓球节点 ,空间高 ,跨度大, 结构复杂 ,底部周边又设有看台和辅助用房等 .如采用满 堂脚手架法施工 ,则其费用和工期都会大大增加 ;而如采 用活动支架法施

4、工 ,则因该网壳结构标高变化较大 ,周围 又有看台和辅房 ,既不方便,又不经济 .因此,根据上述 工程特点，结合现场现有3台QTZ31.5塔吊等实际情况 经多方研究探讨 ,综合比较 ,决定采用少支架高空悬挑拼 装施工方案 .2.2 技术特点和难点 少支架高空悬挑拼装法 ,是利用网壳刚度大 ,稳定性 好,且各节点能承受较大集中荷载的特点 ,先搭设少量初 始操作平台 ,安装 34跨网壳 ,使其具有一定的刚度 ,足 以承受施工荷载 ,然后再在已安装好的网壳节点上悬吊架 子（搭设宽度一般比每格网壳宽 500mm 即可）,作为后续 网壳施工中的操作平台 ,逐步扩展 ,完成整个网壳安装的 方法 .这种方法

5、与传统的高空散装法相比 ,可以大大减少 脚手架的搭设数量 ,并缩短工期 ,从而可以大大减少施工 成本,节约资金 .复杂的网壳结构安装 ,控制其安装精度 ,尤其是主桁 架安装精度 ,减少安装过程的累计误差及挠度影响 ,是确 保网壳工顷利完成安装的难点 .3 施工顺序4期王砚廷 ,韩新事,吴树斌 :大跨度钢网壳结构少支架高空悬挑拼装技术第 为了减少累计误差 ,方便施工 ,结合本工程的特点 , 我们经过认真分析探讨 ,拟定了先安装主桁架 ,将整个网 壳结构划分成 4 个相对独立的部分 ,然后再同时 ,对称进 行 4 个分片网壳的安装的施工方案 ,这也是本工程的一个 创新点 .主桁架高空拼装采用全支架

6、法施工 ,即先在主桁架范 围内的下方措设 满堂脚手架 ,作为主桁架安装的操作 平台 ,然后由 4个支座开始同时进行主桁架安装 ,向中心 汇交点推进 ,在中心位置合龙 .其他 4 个网片的安装采用 悬挑法施工 ,即在主桁架安装完毕 ,经检查无误后 ,在已 安装的主桁架 (或网壳结构 )上吊挂悬挑脚手架 ,作为网 壳安装的操作平台 ,从主桁架的交叉点开始同时 ,对称进 行其他分片网壳的安装 ,向支座方向推进 (图 2). 图 2 施工顺序柱桁架结构安装顺序；分片网壳结构安装顺序4关键技术及工艺要点4.1 测量控制要点(1) 为保证安装精度 ,网壳制作安装 ,验收及土建施工放线使用的钢尺必须采用统一

7、标准进行鉴定校正,使用时保证丈量披力一致 .经纬仪 ,水平仪和其他测量工具都 必须核对准确 .网架测量所采用的基准点也必须与土建一 致.(2) 测量控制的重点包括 :支座预埋垫板的位置 ,标高的复核 ；杆件规格,尺寸的复核 ；螺栓球节点位置 ,标 高的控制 :杆件位置,方向的控制等 .(3) 测量放线的允许偏差不得超过5mm.4.2 试拼装(1) 由于本工程结构比较复杂 ,球和杆件种类较多 ,位置又不规则 ,因此在安装前必须对照发货清单及安装图 对进场的各种杆件及螺栓球进行清点 ,验收 ,并进行试拼 装 ,确保每个球和杆都符合设计要求 ,经试拼合格后 ,按 照安装图标示的顺序对球和杆进行分类和

8、编号 ,不符合要 求的构件应及时予以退换 .(2) 为了便于在主桁架安装过程中进行下弦节点标高 的控制和检查校正 ,在分类编号时 ,我们采用了在每个下 弦球上标明其设计底标高的办法 ,实践证明效果非常明显4.3 主桁架拼装控制要点 主桁架安装是本网壳结构安装的重点和难点 ,只有确 保了主桁架的安装精度 ,才能保证下一步网片填充的顺利 实施.4.3.1脚手架搭设(1) 主桁架安装需在脚手架平台上进行 .为保证主桁 架的安装精度 ,脚手架搭设前对地面全部进行混凝土硬化 并在地面上按照主桁架的位置进行糟确放线布置,标出每个下弦球的中心位置及其球径边线 ,作为校核下弦节点位 置的依据 .(2) 脚手架

9、设在主桁架下方 ,平面呈 X 形,立面呈阶 梯形,两侧比主桁架各宽出50cm作为工作面,标高采用 钢尺和水准仪向上引测 ,顶标高要求比下弦节点低 30cm, 以便安放垫木和临时支撑点 .临时支点宜采用螺旋千斤顶 以便于拆除及标高调整 .(3) 脚手架立杆除顶端可采用搭接外 ,其余必须全部 采用对接 ,且必须控制好立杆垂直度 .立杆间距,搭接部 位扣件个数等均需经验算确定 .脚手架端部要与框架柱有 可靠拉结固定 ,外侧满布剪刀撑 ,以确保脚手架具有足够 的强度,刚度和稳定性 .4.3.2主桁架安装（1）支座安装 :主桁架安装从支座开始向中心方向推 进.支座安装前应再次校核支座锚栓及支承面顶板标高

10、位 置是否准确 ,如出现偏差应提出处理办法 ,经设计认可后 进行实施 .一般情况下 .标高未超出 3Omm 时可通过调整 垫板厚度进行解决 ,但当偏差超过 3Omm 时,就必须通过 调整支座高度来解决 .（2）下弦节点的安装安装下弦杆 （球）时,要在每 个下弦节点加临时支撑（千斤顶）,使之达到设计要求的 位置 ,紧接着安装腹杆 ,然后安装上弦杆 （球）.由于主桁 架球和杆的自重都相对较大 ,安装时一旦出现支架下沉 , 再想将其顶起就很困难 ,从而造成孔位方向不一致 ,杆件 安装困难,无法 jil,J 完成主桁架台龙 .因此,为便于主桁 架合龙 ,安装时我们将临时支点的标高比设计下弦节点标 高抬

11、高了 30mm（注意.支座安装时先不要拧紧，只要把 螺栓套上 ,临时固定一下能控制好支座位置即可 ）,待主桁 架合拢时 ,再采用等步下降的方法使主桁架回落 ,直至完 成主桁架合龙 .（3）上弦节点的安装 :由于本工程网壳结构杆件较长 , 矢高较大 ,脚手架不能次搭设就位 ,操作人员需上至节 点上,方可安装上弦节点 .因此上弦节点一般采用在地面 将 34 根上弦杆和腹杆拼成三角架或四角锥,利用塔吊吊至设计位置 （塔吊够不到的地方可在脚手架平台上小拼三 角架,采用三交叉人工推至设计位置 ）,先和已装完部分拼 装形成二个稳定性较好的空间锥体 ,然后操作人员在该节 点拼装其余杆件 ,待该节点杆件拼装完

12、成后适当调整已紧 I第 4 期王砚廷 ,韩新亭,吴树斌:大跨度钢网壳结构少支架高空悬挑拼装技术 固的螺栓 ,使该节点的杆件能全部拼装就位 ,紧固该节点的所有螺栓后便可进行下一节点拼装 .(4) 支架的检查与拆除 :网壳在安装过程中应随时检 查各临时支点的下沉情况 ,如有下降情况 ,应及时加固 , 防止出现下坠现象 . 临时支撑只有在网壳成为稳固的结构体系后才能拆除 . 拆卸时应注意同步 ,逐步的拆卸 ,防止应力集中 ,使网壳 产生局部变形 ,或使局部网格变形 .宜根据各支撑点的结 构自重挠度值 ,采用分区分阶段按比例下降或用每步不大 于 10mm 的等步下降法拆除支撑点 .4.4 分片网壳填充

13、 主桁架安装完成后 ,其本身已具有一定的刚度 ,足以 承受施工荷载 ,形成了稳定的结构体系 ,可以作为安装载 体进行其它 4个网片的拼装 .为了减少满堂架的搭设费用 , 主桁架之间的网壳填充采用在已安装好的主桁架 (或网壳 ) 上悬吊悬挑架子 ,作为后续网壳施工的操作平台 ,逐步扩 展完成整个网壳的安装 .4.4.1悬挑榘搭设 为方便网壳正常施工 ,其措设宽度一般比每格网壳宽 500ITIITI 即可 .由于网壳结构的杆件和高强螺栓只承受轴向 力 ,不允许在杆件上吊挂重物 ,因此悬挑架在网壳上的支 撑点应尽量靠近网壳节点 ,可直接利用管子扣件与网壳下 弦相连接固定 ,对于不便于采用扣件的杆件

14、,可采用异型 扣件或挂钩相连接 (图 3).图 3 悬挑脚手架示意图脚手板 防护栏 大横杆 4.4.2分片网壳填充(1) 分片网壳填充应由主桁架的交叉点处向支座方向推进 .安装时应严格按照设计图纸要求进行 .(2) 为了保证网壳结构在安装中的稳定性 ,防止出现 偏重失稳 ,分片网壳填充时必须 4 个面同步 , 对称进行 .(3) 由于分片网壳的球和杆都相对比较细小 ,重量也 比较轻 ,且其每个安装单元都属两边支撑体系 ,其安装挠 度较小 ,单元稳定性较好 .因此,安装时只要严格按施工 图纸顺序 ,确定好每个单元球和杆的位置和方向 ,按部就 班的进行拼装 ,即可 J 顺利实现整个网壳的拼装 .(

15、4) 分片网壳节点安装方法同主桁架节点安装方法 .(5) 每安装完一个网格单元后都要进行认真检查校正 并紧固 ,确认无误后方可移动悬挑架 ,进行下一个单元的 安装.4.5 检查与校正(1) 网壳在拼装过程中应随时检查基准轴线位置,标高及垂直偏差 ,并应及时纠正 .每装一个网格单元 ,都要 经过反复核对 ,校正 ,确认无误后方可进行下一节点的安 装 .决不能因为螺孔能穿入螺栓而随意安装 ,否则就可能 会造成不能按原设计孔距继续安装的局面 .(2) 螺栓球节点网壳总拼完成后 ,高强度螺栓与球节 点应紧固连接 ,高强度螺栓拧入螺栓球内的螺纹长度不应 小于1.0d(d为螺栓直径)，连接处不应出现有间隙

16、，松动 等未拧紧腾况 .一般用小锤 (57 斤)重,轻轻敲打网壳 杆件两端的螺母 ,看有无松动 ,同时凭一定的施工经验来 判断是否达到合格 .(3) 钢网壳结构总拼完成后及屋面工程完成后应分别 测量网壳若干控制点的挠度值 ,所测得的挠度值应不大于 相应荷截作用下设计值的 1.15倍.(4) 钢网壳结构安装完成后 ,所有高强度螺栓与球和 杆的连接缝隙用油腻子填嵌严密 ,并将多余螺孔封口 .防 止水分渗入 ,使球 ,杆的丝扣锈蚀 .(5) 钢网壳安装完毕后 ,应对成品网壳保护 ,勿在网 壳上方集中堆放物件 .如有屋面板 ,檩条需要安装时 ,也 应在不超载情况下分散码放 .如需用吊车吊装檩条或屋面

17、板时 ,应该轻拿轻放 ,严禁撞击网壳使网壳变形 .(6) 在网壳结构安装过程中经常出现个别细杆发生弯 曲现象 ,这主要是由于施工荷载大于杆件承载力 ,或者是 由于个别球或杆件存在制作误差 ,安装后在壳体结构内部 产生微变形 ,造成壳体网架内力重分布 ,从而使部分杆件 失稳而弯曲 .对于这部分杆件 ,当总数不超过总杆件的 3%o时，可不作处理.待网壳拼装结束后，按实际长度重新 下料制作更换 ,更换后一般不再发生弯曲 .更换时 ,如果 杆件是构造杆件或受力很小 ,直接换掉就可以了 .如果受 力很大 ,一定要用千斤顶顶起来 ,使这根杆件在不受力状 态下换掉 ,否则根据量得的尺寸做杆件 ,受力变化很大 , 容易出问题 .当总数超过 3%时,应停止安装并分析原因 , 待解决后方可继续安装 .5结束语(1)青岛大学体育