大跨度球形网架单侧起步“四步法”施工技术

大跨度球形网架单侧起步“四步法”施工技术1.前言随着国家越来越多的向空间型结构发展，在车站、车间、体育馆、剧院、煤棚、电厂等方向使用网架越来越多，特别是在环保压力下，煤棚的建设逐渐的增多，我公司技术人员根据现场实际情况，结合设计图纸，并借鉴国内外网架施工的先进安装工艺，提出了创新性的大跨度球形网架单侧起步“四步法”施工技术，大幅度缩短工期、降低安全投入，节约成本，有效地解决了施工中场地狭小、网架高空安全风险大等的技术难题。2.技术特点2.1起步网架底座与螺栓球分离，作为单侧起步四步法安装的支撑点，随着起步架的形成螺栓球要不断的转动，同时又不得脱离安装位置。2.2起步网架的形成过程，操作人员全部在地面进行操作，降低了高处作业的安全风险，同时工人劳动强度低，节省了施工场地，加快了施工速度。2.3网架高空散装以起步网架为支撑点，由底座处向两侧延生，然后先下弦后腹杆再上弦的顺序；将起步网架设置在整个网架的中间位置，形成后向两边延伸，增加了工作面，缩短了施工周期。2.4充分利用了起重设备，降低了工人高空的劳动强度，加快了施工进度，有效地降低工程成本。3.适用范围本技术适用于大跨度球形网架工程的施工，特别是地面有障碍物、长度较长的球形网架的施工更能体现工期、经济价值。4.工艺原理起步网架底座的改进，将底座中螺栓球与底座分离，使球在底座中自由转动，同时又不得脱离底座，为起步网架的地面安装提高前提条件。改进前底座螺栓球见图4-1，改进后底座螺栓球见图4-2。图4-1改进前底座螺栓球图4-2改进后底座螺栓球网架施工顺序的调整，由原来的两侧向中间合拢，改为从一侧向另一侧合拢，减少高空对接，操作更方便，使网架安装过程杆件受力与成型后杆件受力基本一致，增强网架的整体性；减少杆件应力集中，降低累计误差。起步网架开始阶段，利用底座的螺栓球作为起步网架的旋转点，将螺栓球与底座分离，使螺栓球在底座加劲板之间自由旋转，随着起步网架的提升而旋转，直至起步网架另一端落入另一侧支座后，再将螺栓球与底座焊接牢固，起步网架施工完成。如下图4-3所示：图4-3支座节点详图增加了安装作业面：起步网架形成后，与起步网架两侧均作为高空散装的作业面，极大的缩短了施工工期；作业顺序如图4-4所示：图4-4高空散装作业面5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程大跨度球形网架单侧起步“四步法”施工工艺：起步网架安装（起步单元地面拼装→起步单元单侧就位→起步单元后续拼装→起步网架形成）→高空拼装。5.2准备工作5.2.1起步网架位置的确定及条块划分为了减少施工累计误差,增加安装作业面,基准单元网架应位于整个建筑的中部。合理确定基准跨网架的原则：保证整体稳定性；避免超负荷吊装；有利于吊装施工操作。5.2.2网架支承面的复验，对所有支承面的轴线尺寸、水平度、标高进行复核，不符合安装要求的，要求有关部门按照规范和设计要求进行整改，以保证网架安装质量。5.2.3施工场地要求：对网架覆盖下方的场地采用碎石平整夯实，方便材料运输堆入和安装。对积水过多时采用抽水泵进行排水。5.2.4网架进入现场后，应根据施工先后顺序及现场条件进行有序堆放以便安装。对网架材料进行清点，设专人负责看管发放货物，以避免丢失及货物编号混乱。5.2.5组织队长、班组长、施工队员学习进行技术交底，了解施工现场自然条件和技术经济条件。办好施工工地移交手续，落实各项施工临时设施，组织施工物资和机具。安排好施工人员的生活，并提前做好现场办公室、材料室满足施工需要5.2.6询问气象台，做好后几天的天气预报情况，避免大风、雨雪及大雾天气进行起步网架施工。5.3操作要点5.3.1起步单元地面拼装施工技术1、起步单元地面拼装工艺流程：临时支点的设置→安装上弦平面网架→安装上弦倒三角网格→调整、紧固。首先在地面上采用散装法网架的拱起的最多八个网格，如图5.3.1-1所示。2、安装上弦平面网架安装第一吊装单元上弦球、杆，组成纵向平面网格。排好临时支点，保证下弦球的平整度，在临时支点上找出坡底。安装第一吊装单元间的腹杆与上弦球，一般是第一个锥为一球四腹杆的小单元，就位后与下弦球拧入固定。第二个锥起为先装一球一弦杆二腹杆的三角锥，然后填入另外两根腹杆，逐步循环安装完第一单元的网架。检查网架、网格尺寸，检查网架纵向尺寸与矢高。检查网架位置，如有出入，可以调整临时支点的位置和高低，以校准网架尺寸，见图5.3.1-1。图5.3.1-1起步单元拼装方法3、安装上弦倒三角网格从边跨开始首先将一球一上弦二腹杆的三角锥，以后为一球二上弦二腹杆的四角锥。将二斜腹杆撑在下弦球上，在上方拉紧上弦杆，使上弦杆逐步靠近已安装好的上弦球（推锥），拧入。4、调整、紧固网架安装过程中，应随时检查网架杆件的高强螺栓是否拧紧、到位，有无存在欠拧、顶死等拧不到位或假到位的情况，发现上述情况应及时做好标记，通知网架安装人员予以补拧、处理。检查网架挠度及杆件变形情况，严格控制网架上下弦的尺寸，确保每个螺栓均旋紧到位。5.3.2起步单元单侧就位施工技术1、起步单元单侧就位工艺流程：测量放线→安装定心万向球支座→吊装→加固定心万向球底座→另一端支撑于地面。网架装成八纵向网格时，用两台50T吊车将网架一端调至支座上另一端着地，如图5.3.2-1所示。图5.3.2-1起步单元单侧施工2、操作要点1）起步单元完成后，利用吊车将起步单元一侧提起，放到网架底座上，螺栓球放入底座球窝内，使球能够在球窝内转动，但不能转出球窝，保证在后续拼装过程受力符合设计要求。2）吊点的选择：每台吊车选2个吊点，吊车的每吊点间按网架平面尺寸对称分布,吊点必须选在球节点处，按设计要求进行吊点位置确定。3）吊装单元的支座安装就位时，应对网架的支座轴线、支撑面标高，网架屋脊线，檐口线的位置标高进行跟踪控制，发现误差应及时纠正，个杆件与节点连接时中心线应汇交于一点，螺栓球应汇交于球心。网架吊装完成后，网架结构安装允许偏差及检验方法应符合《钢结构工程施工质量验收规范》。将支座焊接达到设计要求后方可松掉拉接钢结绳等加固件。4）网架起步安装时,另一端支座应和混凝土预埋固定,在吊装时只有球在转动,为了防止另一端网架支座球和支座体分离,应采用20厚的钢板做成和支座球一样的形状将支座球包上,使支座球始终在球窝里转动。5.3.3起步单元后续安装施工技术1、起步单元后续安装工艺流程：起吊→网架安装→校核→起吊→网架安装→校核辅助钢丝绳拉结→直至端部支座处。采用两台100T汽车吊将网架吊起至设计高度，另一台50T的吊车在另一端辅助，如图5.3.3-1所示。图5.3.3-1网架吊装随着网架多的接高、接长，为保证杆件受力符合设计要求，必须辅助钢丝绳进行拉结，如图5.3.3-2所示。图5.3.3-2辅助钢丝绳拉结2、操作要点1）利用吊车将起步网架另一侧吊起，工人在地面上继续向前进行杆件拼装。吊车始终将拼好的网架前端吊起，保证工人能够在地面进行后续拼装。2）网架的拼装：在网架吊装前已对吊装设备做了细致的调研，经试吊确认安全可靠后，由起重设备将网架慢慢吊离地面，提升高度约为下一节点与上一节点球垂直距离尺寸，以便进行下一接点球安装。将拼好的网架锥体移至被吊起的单元网架安装，连接杆件与球，使其与吊起的网架形成一个整体落在地面上。3）依次提升安装，随着网架的跨度变大，每装三个网格调整一次吊车的位置，直至此条网架安装完成并将支座就位。4）起重机吊钩起升、速度必须一直，这是确保吊装同步的基本保证措施，确保吊装同步应严格遵守以下作业规程：专人指挥吊车吊装，禁止多人指挥吊车；指挥信息系统以对口哨为主，对讲机为辅，确保同步起升或下降；吊车的起吊及提升过程中均应以慢档，匀速升勾；每次吊装前均应经试吊，检查、调整无误后方可正式开始吊装提升。5.3.4起步网架形成施工技术1、起步网架安装最后一个单元时，采用大吊车将组装好的网架吊起，起升到设计位置，停稳，在用其他吊车将剩余杆件吊起进行拼装，完成拼装后检查网架连接、弧度等是否符合设计要求，检查合格后，将网架与底座连接处的螺栓球根据设计要求进行固定，起步网架形成。2、支座固定是在网架的单元体安装完就位后进行，整个单元调整到定位线检查合格后进行支座焊接。3、焊接“定心万向球”底座，使球不在转动，安装另一侧底座，使得全部网架均落于两侧底座上，逐步撤去吊车。4、工程施工挠度按设计参数和相关规范进行控制。测试方法：采用悬尺法配合水平仪。5.3.5高空散装施工技术1、起步网架形成后，其他网架由起步网架向两侧进行拼装。按照安装的先后顺序，在吊装单元之间的地面上进行拼装锥体，拼装地应在其设计的投影位置附近，正放四角锥的网架小单元由一个节点球和四根杆件组成。吊装前对已拼装的小单元进行复核检查，确保安装准确性，以便高空顺利连接。安装完一个单元，应检查杆件及节点球有无错用，抽检部分网格尺寸，做好记录，检查无误形成整体桁架后，安装支托并进行下一单元的安装，直至全部安装完成。2、高空散装法安装网架，应随时测量检查网架质量，检查上弦、下弦网格尺寸及对角线，网架纵向长度、横向长度、网格矢高。3、按照安装的先后顺序，在吊装单元之间的地面上进行拼装锥体，拼装地应尽可能在其设计的投影位置附近，至少要在起重设备的工作半径之内（正放四角锥的网架小单元由一个节点球和四根杆件组成）。吊装前技术人员对已拼装的小单元进行复核检查，确保安装准确性，以便高空顺利连接。4、小单元一般设一个节点球，对于有较大规格杆件的小单元宜设2-3个节点单元，吊装检查钢丝绳、钩头、吊环连接是否安全可靠，然后再慢慢吊离地面。起升速度均匀，无意外情况严禁紧急刹车。5、安装完一个单元，应检查杆件及节点球有无错用，抽检部分网格尺寸，做好记录，检查无误形成整体桁架后，安装支托并进行下一单元的安装，直至全部安装完成。网架安装全部完成后，按规范进行自检，测量几何尺寸，挠度值并做好记录，合格后进入下一道工序。5.4劳动力组织劳动力组织见表5.4-1。表5.4-1劳动力组织情况表序号职能或工种人数主要作业内容1技术员1施工组织设计、技术方案制定2质检员1现场质量检验、监督3测量员1测量复测4安全员1现场安全及环保管理5设备员1设备保养维护6施工员1现场人员调配7起重工4爬架安装、拆卸8网架安装工15网架的拼装、组装6.材料与设备6.1主要材料主要材料包括：螺栓球、杆件、钢丝绳等。6.2主要设备主要设备见表6.2-1。表6.2-1主要设备配置表序号设备名称规格型号数量使用部位1吊车QTZ504台起步网架端头起吊2吊车QTZ1002台起步网架端头起吊3吊车QTZ251台高处散装4全站仪NTS-352R1台测量放线5水准仪DSZ21台测量放线6力矩扳手1000kn1套检测螺栓紧固状态7.质量控制7.1质量控制标准施工中主要执行的质量控制标准有：《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205《钢网架螺栓球节点用高强螺栓》GB/T169397.2网架安装工程质量允许偏差网架施工质量允许偏差和检查方法见表7.2-1。表7.2-1网架施工质量允许偏差和检查方法项次项目允许偏差（mm）1支撑面顶面位置15顶面标高0-3顶面水平度L/10002支座螺栓中心偏移±53相邻支座高低差±34中拼单元允许偏差单元长度≤20m±10（单跨）±5（多跨）单元长度＞20m±20（单跨）±10（多跨）5杆件中心允许偏差±56杆件安装累计允许偏差±107螺栓球中心偏差±57.3质量保证措施7.3.1在整个网架安装过程中，要注意下弦球的垫实，轴线的准确性，高强螺栓的拧紧程度，挠度及几何尺寸的控制。7.3.2螺栓应拧紧到位，不允许套筒接触面有肉眼可观察到的缝隙。7.3.3杆件不允许存在超过规定的弯曲。7.3.4已安装的网架零件表面清理干净，完整，不损伤，不凹陷，不错装，对号准确，发现错装要及时更换。7.3.5网架节点中心偏移不大于1.5mm，且单锥网格长度不大于±1.5mm。7.3.6整体网架安装后纵横长度不大于Ｌ／2000，且不大于25mm，支座中心偏移不大于L/3000且不大于30mm。7.3.7相临支座高差不大于15mm，最高与最低点支座高差不大于30mm。8.安全措施8.1施工的人员必须熟知本工种的安全技术操作规程，特种作业人员必须持证上岗。8.2当遇到6级以上大风或暴雨、浓雾天气时应暂停施工。应做好施工现场人员及有关设备、设施的撤离、转移及加固工作，确保人、机、设施的安全。8.3高空作业所需的工索具及材料等应放在工具箱内或临时固定，严禁上下抛掷工具及物体。8.4现场用电严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》，根据本工程用电量，编制临时用电方案，现场临时用电必须敷设三相五线制动力线，三级漏电保护器，做到一机一闸，电气设备的“接地”，“接零”。8.5所有进入现场的人员都必须戴好安全帽，穿软底绝缘防滑鞋。施工人员攀登时必须寄好安全带。作业前认真做好安全检查，排除危险源，做好各种预防措施。8.6现场设置安全警戒标志，禁止非施工人员进入施工区，施工人员进入现场按规定必须戴好安全帽，高处作业人员必须严格执行高处作业操作规程，并戴好安全帽，正确使用安全带，穿好防滑鞋，安全带必须采用“五点双钩式”，网架作业面较高，人员上下采用防滑型安全软梯，软梯沿网架外部杆件进行铺设，上部挂于网架顶端，下部固定于地面地铆，中间部分每隔3m固定一道与网架上，作业面上操作时，设置安全绳；操作人员必须穿防滑鞋。8.7高空安装的物品（螺栓