悬空球壳网架拼装与安装施工工法

悬空球壳网架地面拼装与高空散装累积提升相结合安装施工工法1.前言近年来，随着工程技术的发展，建筑形式日趋多样化。悬空球壳网架由于其宏伟的气势，现代化的气息而被建筑师们所喜爱。如何优质、高效地完成悬空球壳网架的施工，是一项重要课题。大庆石油科技博物馆入口大厅上部为悬空球形影（录）厅（图1），采用悬空球壳网架结构，气势宏伟。图1我们根据悬空球壳网架结构特点，并考虑施工现场安装空间小吊车无法利用、现场搭设脚手架高空整体散装施工难度在质量安全不易保证等困难，经过反复研究，研制了一种地面拼装与高空散装累积提升相结合施工工艺，形成了悬空球壳网架地面拼装与高空散装累积提升相结合施工工法。实践结果表明，地面拼装与高空散装累积提升相结合施工技术应用于悬空球壳网架安装，安全可靠，经济合理。2.工法特点2.1该地面拼装与高空散装累积提升相结合施工工艺，利用中间钢梁平台中心及悬空球壳网架上方结构设置吊点，使用小型设备（手拉葫芦），就可完成悬空球壳网架下半部吊装及上半部散装累积提升安装，与采用搭设脚手架高空整体散装施工工艺相比，投入少，成本低。2.2该地面拼装与高空散装累积提升相结合施工工艺，工艺简单，便于操作，危险因素少，作业环境安全，安装质量能保证。2.3采用地面拼装与高空散装累积提升相结合施工工艺，能解决施工现场场地狭小，悬空球壳网架地面整体拼装，吊车无法吊装的矛盾，同时也能解决搭设脚手架高空整体散装安装精度和施工安全不易保证的矛盾；3.适用范围适用于悬空球壳网架的安装。4.工艺原理1、悬空球壳网架下半部在地面拼装后借助固定于预应力钢梁中心的手拉葫芦提升安装。2、中间钢梁平台定位焊接安装，作为球壳网架上半部散装累积提升的操作平台。3、借助固定于上部的手拉葫芦，操作人员站立在中间钢梁平台上进行球壳网架上半部散装，每散装完一圈，利用固定于上部的手拉葫芦累积提升，完成球壳网架上半部的安装。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程下球壳地面拼装→支座定位→下球壳安装→上球壳高空散装累积提升。5.2操作要点5.2.1下球壳地面拼装下球壳的拼装位置为对应下球壳安装位置的正下方的地面上。拼装顺序为由中心向外圈逐圈拼装。每圈拼装结束后，即将该圈所有杆件拧紧，不拧紧不得进行下圈杆件的安装。头三圈拼装结束后，必须将网架垫平，垫点位置为球节点处，垫料优先选用木料，垫点布置为沿着环形方向均匀设置六点。网架垫平后方可进行下圈杆件的拼装作业。拼装后的下球壳5.2.2支座定位下球壳起吊前，需先进行支座的定位作业。由于上、下球壳的支座位置在水平投影方向重回，故可在平台梁上先将上球壳支座定位，然后用上球壳支座位置定位下球壳支座位置。支座的定位以钢梁G2-B上翼缘面上的弧形梁圆心点为控制点，将全站仪支在该圆心控制点上，以G2-B为控制线，通过旋转角度和测量圆心到支座中心的距离可进行上支座的定位,然后根据此定位线用线坠及钢尺即可确定下球壳的位置。安装后的平台梁及网架支座定位5.2.3下球壳安装下球壳支座位置定位后，先将下球壳支座焊接到平台梁上。根据下球壳的重量（4T）及安装高度（距地面约17m）,故在平台梁圆心控制点处悬挂两个相连链长12m的10T手拉葫芦（斤不落）。其吊装示意图如下所示：通过两个手拉葫芦的两次提升将下球壳起吊就位，网架绑扎点为4点，绑扎位置为球节点处，且均匀布置在第4圈球节点上。5.2.4上球壳高空拼装累积提升上球壳的拼装顺序同下球壳，也是从中心点开始逐圈拼装。每拼装完一圈，将网架提升一定高度后，继续拼装下一圈杆件，确保操作人员始终站在平台梁处施工平台上进行网架拼装作业。网架绑扎点为4点，绑扎位置为球节点处，均匀布置在第4圈球节点上。手拉葫芦固定于钢管桁架屋面中心园盘上，经验算承载力满足要求，其拼装示意图如下所示:6.材料与设备6.1材料6.1.1材料采购1、要求材料与其相应的质量保证书一同进厂，以便核查。材料员应根据GB/T19001中的有关规定，对材料进行标识，本项目材料单独堆放。对不同规格、不同材质的材料应单独归类存放。2、根据设计要求对材料进行复检，复检结果合格后，方可用于加工。3、加工前由放样组对所有来料进行排料，加工所剩余料，标明材质、规格后退库并登记。6.1.2仓库管理1、物资验收入库后，要根据各种物资的物理性能、化学成分、体积大小和数量分别加以保管，要求物资不短缺、不损坏、不变质、不混号，以确保物资的安全和帐、卡、物相符。同时，要考虑发放、检查，提高工作效率。2、要分区、分类管理，根据物资的类别，合理地规划物资存放的固定区域。3、按库号、架号、层号、位号四者统一编号与帐页上的统一编号对应。6.1.3材料代用1、网架结构制造和安装都必须按设计图纸施工，保证工程质量，符合设计要求和《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的规定，由于材料资源供应问题或网架结构制作和安装施工中采用新技术、新材料、新工艺而导致有较大的修改，需用材料代用时，必须由供应部门按要求提出材料代用申请并报请设计单位审核批准后方可代用。2、材料代用不得影响结构性能、使用寿命、设计标准和结构的总尺寸。3、材料的代用必须得到业主、设计院和监理的签字同意,才能进行代用施工。6.2设备表6.2安装设备表一、吊装机具序号机具名称规格型号单位数量备注1导链10t台2吊装225T汽吊25T台1卸车、运输3钢丝绳φ15.5mm副6吊装用4钢丝绳φ9mmm15安全防护用5卡环5t个2吊装用6卡环2.5t个4吊装用二、焊接机具序号机具名称规格型号单位数量备注1直流弧焊机FX-700台12焊条烘干箱YZH-400台13焊条保温筒YJ-H系列只14电动空压机6m3/0.8台1清根5碳弧气刨W-500把1清根6角向磨光机φ150mm把67喷砂除锈机台28自动切割机台19钻机台110磁力切管机台211螺旋千斤顶50T个2三、其它工具序号机具名称规格型号单位数量备注1梅花板手M22、24把4紧固2长柄测力板手把2检验3激光经纬仪J2台14水准仪S3台25帆布工具袋只46吊篮只27.质量控制7.1严格遵循施工质量验收规范和质量标准、施工图纸及设计说明等。施工、检查、评定和验收严格遵循相关技术文件和技术规范的规定，业主、设计、监理提出的有关技术标准要求。7.2成立质量管理小组，对每一个工作环节进行层层监控，确保每一个工作环节的质量，决不把某个环节的质量隐患带到下一个工作环节中去。7.3提高工作质量，保证产品质量，坚持“五步到位”。操作要点交底到位；上下工序交接到位；上下班交接到位；关键部位的检查、验收到位；各种材料、设备和加工构件进场验收到位。7.4构件检查安装前，应按构件明细表核对进场的构件，查验产品合格证和设计文件；工厂预拼装过的构件在现场组装时，应根据预拼装记录进行检查。构件进入现场后应进行质量检验，以确认在运输过程中有无变形、损坏和缺损，并会同有关部门及时处理。施工前施工小组应检查构件几何尺寸、油漆等是否符合设计图规定，发现问题后应报请有关部门，原则上必须在拼装前处理完毕。7.5每道工序要认真填写质量数据，质量检验合乎要求后方可进行下道工序施工。7.6施工质量问题的处理必须符合规定的审批程序。7.7网架结构的安装程序必须保证结构的稳定性和不导致永久性变形。7.8网架构件拼装前应清除其表面上的油污、泥沙和灰尘等杂物。7.9网架为螺栓球网架，为了控制球节点空间坐标、标高，必须控制球、杆的制作精度。因为在制作螺栓球时，其上所钻螺栓孔的位置、角度已经将杆件拼装后的空间位置确定了，而杆件的长度精度则直接影响着螺栓球的空间坐标，所以控制球、杆的制作精度是控制球节点空间坐标、标高准确保证网架安装精度的主要措施。7.10网架结构安装就位后，应立即进行校正、固定。7.11悬空网架上下半球拼装后与中间钢梁平台焊接安装、校正时，应根据风力、温差、日照等外界环境和焊接变形等因素的影响，采取相应的调整措施。7.12焊接施工应按相应的施工操作规程作业，施工前应由专业技术人员编制作业指导书，并进行交底。7.13测量质量控制仪器定期进行检验校正，确保仪器在有效期内使用，在施工中所使用的仪器必须保证精度的要求。保证测量人员持证上岗。7.13.2各控制点应分布均匀，并进行复测，以确保控制点的精度。7.13.3尽量在外界条件较好的情况下进行测量。施工中放样应有必要的复核，保证其准确性。8.安全措施8.1施工防护与作业平台搭设8.1.1防护栏杆施工前，首先需在预应力钢梁上焊接防护栏杆，此栏杆作为行走扶手和定点作业时的安全带悬挂点，防护栏杆制作方式见下图所示：8.1.2吊篮在进行下球壳支座处焊接作业时，需要用吊蓝作为操作人员作业的平台，吊篮的使用方式见下图所示：8.1.3施工平台施工上球壳前，需在钢结构平台梁上满铺钢跳板，以此作为上球壳高空拼装的操作平台。要求钢跳板与平台梁要绑扎牢固，不得出现探头跳的情况。8.2在悬空球壳网架安装区域周围设置警戒线，施工过程中，安排专人看护，严禁有其它工种的交叉作业和与施工无关人员从施工区域穿越。现场所有人员必须坚守工作岗位，听从指挥，统一行动，以确保安全。8.3所有吊装使用机械设备以及工机具必须一一进行检查鉴定和试运转，经验收合格后方可进行正式吊装。构件脱离地面后应暂停起升，全面检查吊索、卡具等，确认各方面安全可靠后方能起吊。8.4严禁在施工时向地面扔掷东西，小型工具应放工具袋里，以免发生物体坠落打击伤害。8.5吊装人员应戴安全帽，高空作业时应佩安全带，穿防滑鞋，安全带应系在安全绳上。8.6构件必须绑扎牢固后方可起吊，起吊构件时速度不应太快，不得在高空停留过久，严禁猛升猛降，以防构件脱落。8.7吊装时应有专人指挥，指挥人员应位于操作人员的视力能及的地点，并能清楚地看到吊装的全过程，操作导链的人员应熟悉指挥人员的各种信号，并按指挥人员的信号进行操作。8.8构件吊装就位后，应经初校和与支座焊接连接可靠后方可卸钩。9.环保措施9.1培养工人节约习惯，施工现场材料、机具、构件应堆放整齐，禁止乱堆乱放，做到工完、料尽、场地清，提倡文明施工，搞好环境卫生。9.2降低噪音，以及对污水、废弃物品的处理，按ISO14001环境标准的要求执行。10．效益分析10.1采用本工法，工艺简便，便于操作，质量一次验收合格。10.2与搭设脚手架高空整体散装相比，降低施工难度，加快施工速度，安装工期提前8天，保证了安装精度和安全，节省脚手架钢管租赁费和搭拆费，取得直接经济效益2万元。10.3采用本工法，噪音小，无污水、废气污染，固体废弃物遗洒少。11.应用实例大庆石油科技博物馆入口大厅上方为悬空球形影（录）厅，采用悬空球壳网架结构，中心标高为15.200m，球壳网架直径为14m，外围是由10榀大跨度钢管桁架梁和4榀大跨度钢管桁架柱相互咬合成宝石花形状的围护结构。在悬空球壳网架安装过程中，我们打破常规，创新地采用地面拼装与高空散装累积提升相结合的施工工艺，使用小型设备，就可完成悬空球壳网架的安装，解决了悬空球壳网