螺栓球节点网架结构高空散拼施工工法

螺栓球节点网架结构高空散拼施工工法1前言螺栓球节点网架结构具有跨度大、重量轻、空间受力、安全储备大、刚度大、整体性好、抗震性能好等优点，普遍适用于大跨度、大空间的建筑结构中，目前体育馆、展览馆、影剧院、食堂、候车亭、飞机库等大空间的建筑物已经开始推广采用此种结构，应用前景十分广阔。随着网架结构技术的不断发展和创新，一些更大跨度的土木建筑结构将会不断涌现，为适应经济建设发展需要，我公司结合北京xx大学游泳馆工程，经过工程实践和技术创新，研究了其关键的施工工艺、操作要点和技术措施，形成了一套完整有效的螺栓球节点网架结构高空散拼施工工法。2工法特点2.0.1该工法施工规范化、程序化，工艺流程清晰，操作者和管理者易于掌握，能提高工效，缩短工期。高空散拼施工技术经过专家论证，能确保工程质量。2.0.3网架支撑高大脚手架操作平台方案经过专家论证，搭设快捷方便，工人易于掌握，能确保工程安全。2.0.4保护环境。网架结构构件均按照图纸编号在工厂加工制作，机械化生产程度高，生产精度高，运至施工现场能立即按照图纸编号进行现场拼装；施工时不产生废料、垃圾，现场整洁、文明，利于绿色施工，保护环境。3适用范围本工法适用于工业与民用建筑的所有大跨度、复杂造型的螺栓球节点网架结构施工。4工艺原理根据网架结构平面布置图，搭设一个轴线的脚手架组装平台（起步架），然后沿网架最大跨度中轴线方向搭设另一轴线的网架组装平台，依据脚手架组装平台拼装好该轴线的网架，并落入支座固定，然后沿两侧支座轴线和中轴线上的组装平台逐渐向前延伸扩展，每延伸拼装一个轴线，定位一轴网架，直至网架拼装完成。5工艺流程及操作要点5.1工艺流程网架高空散拼施工工艺流程如下：定位放线→搭设脚手架组装平台（起步架）和中轴线上的脚手架组装平台→精确放出螺栓球支座位置→在起步架上组装该轴线网架并落入支座固定→沿两侧轴线和中轴线上的组装平台向前散拼→完成该轴线上的网架并落入支座固定→……沿两侧轴线和中轴线上的组装平台继续往前延伸直至网架散拼完成5.3操作要点5.3.1网架组装平台搭设：1根据网架施工方案需要设计脚手架组装平台，并提前15d对脚手架操作平台进行专家论证，以确保脚手架设计方案科学合理，满足施工要求。网架平面布置和脚手架组装平台布置见图-1。图中红色区域为网架施工时的脚手架组装平台。图图-1网架及脚手架组装平台平面布置2在结构面上弹出下弦螺栓球的位置，确定支撑位置和高度。3支撑系统采用钢管组成的排架支撑体系。排架搭设的顺序如下：摆放纵横向扫地杆→逐根树立杆，随即与扫地杆扣紧→安装第一步纵横向水平杆→…安装安装最后一步纵横向水平杆→纵横向剪刀撑→脚手板板底龙骨安装→满铺脚手板。4预先计算立杆的高度，搭设排架支撑系统，然后安装φ4.8cm钢管主龙骨，之后在主龙骨上安装次龙骨，在次龙骨上满铺脚手架板，形成操作平台，脚手架操作平台顶部离螺栓球底部的距离不得小于50cm，以利于用千斤顶调整螺栓球支座标高。5高大模板及其支撑系统验收时应由技术负责人组织质量、安全部门和甲方、监理技术人员一起验收，验收合格后经项目技术负责人和总监理工程师签字后方可进行下一道工序施工。5.3.2网架散拼施工要点1散拼前需根据轴线控制网和高程控制网精确放出支座的位置和标高，确保支座的位置满足设计要求，否则应进行调整，直至满足要求为止。2在起步架操作平台上散拼该轴线内的网架，拼装时从北侧向南侧或从南侧向北侧沿轴线拼装。先利用原有基准点，用经纬仪确定第一个柱上螺栓球的位置，安装固定后由此螺栓球向四面扩散进行组装。拼装时垫平垫实下弦球平面，先安装网架下弦，把下弦杆件与螺栓球连接并一次拧到位。腹杆与上弦球连接的高强螺栓必须全部拧紧，腹杆下端连接下弦球的四只螺栓仅拧紧一颗，其余螺栓保持松动，以在安装上弦杆时起到松口作用。上弦杆与球拧紧应与腹杆和下弦拧紧依次进行。安装支座处螺栓球时需在操作平台上安装千斤顶以调整螺栓球标高，直至符合设计要求，然后将该位置处的螺栓球落入支座固定，再继续向前拼装网架。图图5.3.2-2.1网架拼装平面示意图5.3.图5.3.2-2.2网架拼装剖面示意3在前一步组装完的网架基础上延东西方向拼装，顺序为：向前伸一个网格，延南北方向轴线先安装网架下弦，再在地面拼装在地面组装好单元节点，每单元节点以一个钢球四根杆件为宜；利用卷扬机或塔吊把单元节点吊至空中就位。安装工人坐在节点上，待高强螺栓对准钢求上的螺孔后，拧紧，即完成一个单元节点的安装。以此安装顺序延伸扩展下去，直到整个轴线安装完，并与支座焊接固定。拧紧螺栓用的扳手为专用工具，不可将扳手柄接长或多人用力，以免力矩过大。如遇拧不进去的现象，不可强行拧人，应及时查明原因修理螺纹或更换零件。图5.3.2-3.1图5.3.2-3.1网架拼装平面示意图图5.3.2-3.2网架拼装剖面示意4重复步骤3直至网架安装拼装完成，网架现场高空散装示意图见图-44.7。图5.3.图5.3.2-4.1网架拼装平面示意图5.3.图5.3.2-4.2网架拼装剖面示意图图5.3.2-4.3网架拼装平面示意图图5.3.2-4.4网架拼装剖面示意图5.3.图5.3.2-4.5网架拼装平面示意图5.3.2-4.6网架拼装剖面示意图5.3.2-4.6网架拼装剖面示意图5.3.图5.3.2-4.7跨中支撑点简图5网架卸载。将周边用以调整网架标高的千斤顶拆除，最后拆除跨中最大挠度处的千斤顶，然后拆除脚手架组装平台，完成网架结构施工。说明：网架跨度比较小时可将中轴线上的操作平台简化为一个支撑点，支撑点操作平台投影面积可根据需要计算确定，操作平台脚手架需经专家论证。6材料与设备6.1材料螺栓球：45＃钢，材质应符合GB/T699规定的要求。钢管：Q235B高频焊管或无缝钢管，材质应符合GB/T700规定的焊接钢管要求。高强螺栓：经调质热处理后的40Cr或35CrMo，螺栓直径≥M39时材质为35CrMo，屈服强度为900N/mm2，9.8S；螺栓直径≤M36时材质为40Cr，屈服强度为1040N/mm2，10.9S。封板锥头：Q235B钢锻件，材质应符合GB/T1591规定的要求。套筒（无纹螺母）：直径≤M33的材质为Q235B，直径≥M36，材质为45号钢锻件。顶丝（紧固螺钉）：经调质热处理后的40Cr，抗拉强度为400N/mm2。支座采用平板压力支座及平面弹性支座形式。钢材应具有出厂质量证明书，并有抗拉强度、伸长率、屈服点、压扁实验和碳、硫、磷含量的合格证明；地震区尚应满足下列要求：钢材的抗拉强度实测值和屈服强度实测值的比值不应小于1.2，钢材应具有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20％，钢材应具有良好的可焊性和冲击韧性。进场后应现场抽取试件进行复验，检验合格后方可使用。焊条：Q235B钢与Q235B钢焊接时应选用E43xx焊条；45号钢与Q235B钢焊接时应选用E43xx焊条；45号钢与45号钢焊接时应选用E50xx焊条；焊条应满足的要求。脚手架组装平台用的钢管、扣件、脚手板、木方：钢管采用外径48.5mm、壁厚3.5mm的焊接钢管，钢管的材质使用力学性能适中、稳定的Q235钢，其材质应符合《碳素结构钢》GB/T700中Q235-A级钢的规定。扣件：扣件应采用GB978—67《可锻铸铁分类及技术条件》的规定，应与钢管管径相配合、机械性能不低于KT—33—8的可锻铸铁制造，扣件的附件要用的材料应符合GB700—88《碳素结构钢》中Q235钢的规定，螺纹均应符合GB196—81《普通螺纹》的规定。脚手板、木方：木脚手板应采衫木或松木制作，其材质应符合国家标准《木结构设计规范》（GB50005）的规定，脚手板厚度不应小于50㎜，两端应各设直径为4㎜的镀锌钢丝箍两道；木脚手板规格为50×250×4000mm；木方规格为50×100。6.2主要机具塔吊、卷扬机、千斤顶、交流电焊机、倒链、专用力矩扳手、水准仪、经纬仪、漆膜测厚仪、超声波探伤仪。7质量控制7.1规范与标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）《网架结构设计与施工规程》（JCJ7－91）《网架结构工程质量检验评定标准》（JGJ78－91）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2001）7.2质量控制措施针对工程的具体情况编制有针对性的施工方案，由项目技术负责人组织专业施工人员认真审学图纸，并组织工长和技术工人学习施工方案，对工人进行安全技术培训，进行详实的安全技术较低，确保工人吃透操作要点。7.2.2严格控制材料质量，材料进场后应提供质量证明文件、检测报告，需要复试的应按规范要求进行复试。7.2.3排架支撑系统搭设要严格按照施工方案和规范进行检查验收。8安全措施8.0.1施工前召集工人按照要求进行安全教育培训，并对各工种进行全面的安全技术交底，组织专业工长学习专项施工方案。8.0.2在组装平台上应满铺脚手板，四周做防护栏杆。8.0.3塔吊或卷扬机使用前应进行检查，确保机械安全正常。吊装过程中严禁钢丝绳与电线、电缆接触，吊物下禁止行人通过。8.0.4雨、雪、大雾天气及风力大于五级以上时，应停止网架施工，施工机具应有防雨、防雷接地措施。9环保措施9.0.1成立绿色文明安全施工检查小组，对施工现场进行全方位的监督，按工程划分区域，明确责任到人。9.0.2合理选择作业时间，减少噪音对周围居民的影响。9.0.3剩余的电焊条头应及时回收，集中处理。10效益分析11工程实例11.0.1工程概况。北京xx大学游泳馆工程建成后可以举办包括游泳、射箭、篮球、体操等各种高级别赛事活动的综合性体育场馆，本工程地下一层，地上三层，建筑物东西长122.83m，南北宽53.8m，建筑总高度为23.8m，总建筑面积16952.23m2；本工程主体结构为框架结构＋钢结构，基础为桩基础，设600×1450mm的基础梁和400mm厚抗水底板，柱网间距为12m×8m，12m×33.8m，屋顶为正四角锥钢网架和型钢梁。地下室层高为6.0m，一～三层层高不等，工程总投资1.061亿元人民币。篮球馆屋面钢结构为螺栓球连接形式的正四角锥钢网架，网架南北向跨度为47.6m，东西向跨度60m，最高处标高为23.80m,最低处标高为18.653m，网架失高2.6m。网架投影面积为2932㎡，支撑在周边的22个混凝土柱上，混凝土柱顶标高复杂多变，网架支座为弹性支座；网架结构总重量约90t，网架结构的网格尺寸为4×4m左右，其中最大规格杆件为Ø219×10㎜，最小规格杆件为Ø60×4㎜，所有杆件均采用Q235B钢材；螺栓球为45号钢，最大球径为280㎜，最