論文：新型多面體懸空大跨度鋼網(wǎng)架施工技術(shù).doc

新型多面體懸空大跨度鋼網(wǎng)架施工技術(shù)吳勉和 陳林 黃曉霞（南通市新華建筑安裝工程有限公司 226300）摘 要：本文介紹了異型多面體懸空鋼網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)、杠件、啞鈴式構(gòu)件、網(wǎng)架塊狀單元體制作及現(xiàn)場(chǎng)分塊安裝、整體拼裝施工技術(shù)。關(guān)鍵詞：球節(jié)點(diǎn)、啞鈴式構(gòu)件、單元體、拼裝1.工程概況和施工方案蘇州工業(yè)園區(qū)中新科技城屋蓋設(shè)計(jì)采用了正放四角錐平板網(wǎng)架，見圖1-1所示，上弦采用了1083、1022.5、832、512；下弦采用952、832、512，腹標(biāo)采用832、512；球節(jié)點(diǎn)采用2806，加肋板為2702，支座為弧行支座，肋板為-2408，底板為-15012；上弦節(jié)點(diǎn)頂管為702，頂板為-140mm6mm，所有的鋼材均采用Q235號(hào)鋼，焊接設(shè)計(jì)指定采用E4316，網(wǎng)架總重為8.681t，每平方米耗鋼量為13.02，鋼架起拱為50mm。設(shè)計(jì)原起拱為雙向起拱，施工時(shí)制作比較困難，與設(shè)計(jì)人員洽商后改為短跨方向起拱，其值不變，各桿件長度均須重新進(jìn)行計(jì)算。圖1-1 正放四角錐平板網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)制作采用熱壓工藝，先將鋼板加熱，呈現(xiàn)棗紅色，溫度約為850900，半球沖壓采用上下閉合的凹凸模具，在加工場(chǎng)進(jìn)行制作和焊接。網(wǎng)架鋼板桿件采用機(jī)床下料，桿件長度在下料時(shí)須預(yù)加焊接收縮量，每條焊縫放1.5mm。上弦和下弦在短跨方向，盡量將球節(jié)點(diǎn)與上弦或下弦桿件焊接或“啞鈴式”的單元，以免減少現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)塔吊提升能力的限制，施工組織設(shè)計(jì)采用分塊安裝法，將網(wǎng)架分成六塊，每塊在地面上組裝，然后在廠房現(xiàn)場(chǎng)將這六塊網(wǎng)架在高空就位擱置，并進(jìn)行焊接連接成整體網(wǎng)架。為了保證網(wǎng)架的安裝精度和順利拼接，在每塊網(wǎng)架的下弦節(jié)點(diǎn)處，由于每塊網(wǎng)架具有相當(dāng)大的鋼度，僅設(shè)置一至二個(gè)支撐點(diǎn)或拼裝支架（圖1-2），合攏時(shí)用千斤頂和3t的倒鏈，將網(wǎng)架單元塊頂?shù)皆O(shè)計(jì)標(biāo)高和平面坐標(biāo)后進(jìn)行拼接。圖1-2 網(wǎng)架平裝支架布置2.準(zhǔn)備工作2.1材料2.1.1鋼材（1）鋼管：Q235號(hào)鋼，無縫鋼管。（2）鋼板：Q235號(hào)鋼。鋼材須有出廠合格證，并經(jīng)公司實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行材料實(shí)驗(yàn)。鋼材斷口不得有分層、表面銹蝕、麻點(diǎn)、裂縫、劃縫等缺陷，鋼管壁厚和鋼板厚不得有負(fù)偏差。2.1.2焊接E4316，須有出廠合格證等質(zhì)量證明，凡藥皮脫落、焊接生銹的焊條嚴(yán)禁使用。2.1.3涂料防腐調(diào)合漆應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并須有產(chǎn)品質(zhì)量證明書。油漆顏色與建設(shè)單位商定后定為乳白色。2.2現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)準(zhǔn)備（1）交流電焊機(jī)。（2）現(xiàn)場(chǎng)塊狀網(wǎng)架制作胎模。（3）拼裝支架。（4）技術(shù)準(zhǔn)備：焊接工人進(jìn)行焊接考核，并將試件抽件要求材料抗壓與抗拉試驗(yàn)。 設(shè)計(jì)要求對(duì)球節(jié)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，包括無加肋板球節(jié)點(diǎn)，肋板平行與受力方向球節(jié)點(diǎn)和肋板垂直與受力方向球節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)，如圖2-1所示，其破壞力應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。圖2-1 球節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)3.球節(jié)點(diǎn)制作3.1下料先在板厚為6mm的鋼板上用圓規(guī)繪出直徑為403mm的圓，再用氣焊進(jìn)行切割下料，氣割后用扁鏟除打掉毛刺。3.2沖壓先將半球鋼坯圓板加熱到850900，鋼坯呈棗紅色，每塊鋼板加熱應(yīng)均勻，使鋼板沖壓后變形均勻。沖壓工藝采用工具鋼制成的凹凸模具，上模直徑D1=268mm，下模內(nèi)經(jīng)D2=293mm。下?？趹?yīng)做成圓角，因尖角將增加模具對(duì)鋼板滑移的磨阻力，使鋼板拉薄和球殼厚度不均勻，其圓角半徑取18mm。為了避免沖壓工程中胎模較冷，沖壓后的半球由于冷縮緊貼在上模上，出現(xiàn)不易取下的缺點(diǎn)，在正式?jīng)_壓前，反復(fù)用燒紅的鐵板進(jìn)行多次試沖壓，使上模底部呈藍(lán)色，溫度大約達(dá)到400后進(jìn)行正式?jīng)_壓。沖壓成型的半球應(yīng)用圓形樣板檢查其形狀是否成圓球面。3.3切邊沖壓成形的半球需將多余的毛邊切去，應(yīng)用車床進(jìn)行切割口，其半球的口邊應(yīng)切成30的坡口，口邊不得有毛刺。3.4焊接成型帶肋的節(jié)點(diǎn)球應(yīng)先將肋板與一個(gè)半球點(diǎn)焊，焊點(diǎn)為68點(diǎn)，再與另一個(gè)半球?qū)ρb焊接。因本鋼球壁較薄，用細(xì)焊條進(jìn)行焊接，分兩遍焊成，焊接順序見圖3-1。焊口凸出與凹進(jìn)應(yīng)小于0.3mm，若大于此值應(yīng)用砂輪打平。在焊接時(shí)，可將對(duì)裝好的球體放在槽鋼上，由焊工邊焊邊轉(zhuǎn)。焊成的球點(diǎn)其表面應(yīng)光滑平整，不能有局部凸起與褶皺，且應(yīng)進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)。圖3-1 焊接順序4.鋼管桿件制作下料鋼管必須順直，不得有彎折現(xiàn)象。下料表已考慮鋼管與球節(jié)點(diǎn)之間的焊口間隙和焊接收縮量，均為1.5mm。為了保證鋼管端面與管軸垂直，也就是為了鋼管中心軸線通過球點(diǎn)的球心，采用車床切割下料?？紤]到以后網(wǎng)架安裝對(duì)接時(shí)的誤差，桿件長度不足，按鋼管加工表預(yù)先加工一部分襯管，長為100mm，襯管外徑比鋼管的內(nèi)徑小0.5mm，襯管壁厚為3mm。由于本工程鋼管桿件壁薄，鋼管的管端不加工成坡口形式。每種桿件進(jìn)行分類編號(hào)，掛牌堆放。5.啞鈴式構(gòu)件制作胎模如圖5-1所示，C為螺栓，使短鋼管B可移動(dòng)，調(diào)到網(wǎng)架兩球接點(diǎn)所要求的尺寸，用螺栓C扭緊固定，P1為調(diào)節(jié)不同管徑的鋼管高度的鋼板。胎?；A(chǔ)為磚基，50號(hào)機(jī)制磚，M2.5混合砂漿砌筑，胎模頂部為C15混凝土，短鋼管采用普通鋼管。 先將鋼球分別放入兩個(gè)胎模中，在兩個(gè)鋼球之間放入鋼管，調(diào)節(jié)P1使鋼管與鋼球?qū)χ校摴芘c鋼球之間的焊口間隙在11.5mm之間,再用帶有橡皮的夾子（帶有手柄）夾住鋼管,由焊工進(jìn)行施焊,并由焊工自己操作轉(zhuǎn)動(dòng)手把,邊焊邊轉(zhuǎn)。此項(xiàng)工序在加工廠內(nèi)制作。啞鈴式構(gòu)件按施工組織設(shè)計(jì)中構(gòu)件分類編號(hào)掛牌堆放。圖5-1 胎模6.網(wǎng)架塊狀單元體制作鋼球、鋼管桿件與啞鈴式構(gòu)件由加工廠運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)分類編號(hào)進(jìn)行堆放，不得混雜堆放，以免在安裝網(wǎng)架時(shí)因錯(cuò)用、錯(cuò)放而造成重大質(zhì)量事故。所有鋼球、鋼管和啞鈴式構(gòu)件不得露天堆放，不得放在有積水的和潮濕的地方。塊狀單元體在現(xiàn)場(chǎng)制作，為了使塊狀單元體幾何尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求，在現(xiàn)場(chǎng)制作塊狀體拼裝胎模，每一個(gè)球節(jié)點(diǎn)均用鋼管作支承點(diǎn)，見圖6-1所示，上弦節(jié)點(diǎn)大支承桿還用10鋼筋拉桿和花藍(lán)螺栓調(diào)整其平面位置。由于塊狀單元體拼裝胎模的精度直接決定和影響塊狀體的精度，這是網(wǎng)架能否順利進(jìn)行整體拼裝的關(guān)鍵，故采取以下技術(shù)措施：6.1胎膜基礎(chǔ)要牢固，因本地為濕陷性黃土地區(qū)，地基不得泡水，地表水應(yīng)及時(shí)引入雨水溝中。地面做一層C10混凝土面層，厚為80mm。6.2上下兩層球節(jié)點(diǎn)的球頂面標(biāo)高要嚴(yán)格控制，按設(shè)計(jì)圖紙和施工方案的具體數(shù)據(jù)，用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)設(shè)，其誤差不得超過1mm。6.3球節(jié)點(diǎn)之間的水平距離，用鋼尺進(jìn)行丈量，鋼尺要經(jīng)過計(jì)量部門的檢驗(yàn)，盡量減小系統(tǒng)誤差，塊狀網(wǎng)架整體幾何尺寸要做最后的檢查，其外邊長要滿足設(shè)計(jì)要求。6.4由于上弦球點(diǎn)平面位置容易移動(dòng)，在拼裝過程中，要及時(shí)檢查，在點(diǎn)焊之間，應(yīng)用倒鏈或花籃螺栓調(diào)整其平面位置。6.5由于網(wǎng)架起拱的影響，每個(gè)塊狀單元體的幾何尺寸均不相同，特別是標(biāo)高，在制作單元體時(shí)，嚴(yán)格按圖進(jìn)行量測(cè)，由工長進(jìn)行檢查，現(xiàn)場(chǎng)工程師進(jìn)行復(fù)測(cè)，并進(jìn)行測(cè)量記錄和簽字，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行電焊和施焊。網(wǎng)架制作注意事項(xiàng)：6.5.1鋼管下料時(shí)要反復(fù)核實(shí)，每一種規(guī)格應(yīng)一次完成下料，下料完成要掛牌成堆放置，以免發(fā)生錯(cuò)亂，特別是鋼管直徑和壁厚不得出現(xiàn)差錯(cuò)。6.5.2鋼球制作時(shí)，沖壓模具使用前要進(jìn)行檢查，包括模具的曲率半徑、光潔度，其誤差應(yīng)在0.1mm之內(nèi)。下模口必須為圓角，其圓角半徑為18mm，曲面要光滑。上模在沖壓前應(yīng)加熱，大約為400，呈藍(lán)色。6.5.3鋼管和啞鈴式桿件在運(yùn)輸中不得發(fā)生變形，嚴(yán)禁任意扔下和野蠻裝卸。運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后要按加工標(biāo)牌成堆放置，地面應(yīng)干燥，不得受潮生銹，放入指定的庫房?jī)?nèi)。6.5.4塊狀單元體網(wǎng)架制作是，應(yīng)嚴(yán)格控制尺寸，胎膜應(yīng)經(jīng)檢查后方可使用。7.網(wǎng)架現(xiàn)場(chǎng)整體拼裝7.1在地面上拼接好塊狀單元體網(wǎng)架由塔吊吊到安裝預(yù)定位置。7.2在吊裝前應(yīng)預(yù)先搭設(shè)鋼管拼接支架，見圖7-1所示，上鋪設(shè)鋼跳板，用手動(dòng)油壓千斤頂調(diào)整網(wǎng)架下弦節(jié)點(diǎn)標(biāo)高，包括網(wǎng)架起拱。圖7-1 單元體網(wǎng)架與胎模7.3網(wǎng)架四周支座的安裝與調(diào)整網(wǎng)架四周鋼筋混凝土支承大梁在施工時(shí)應(yīng)預(yù)埋鐵件，網(wǎng)架安裝隊(duì)?wèi)?yīng)在大梁施工前提交預(yù)埋件的預(yù)埋要求，并親臨現(xiàn)場(chǎng)檢查，以免發(fā)生遺漏和錯(cuò)位，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70時(shí)，在預(yù)埋鋼板上量出網(wǎng)架支座的平面位置和量測(cè)標(biāo)高，若有差錯(cuò)及時(shí)調(diào)整，再將網(wǎng)架支座安裝好，待網(wǎng)架整體組裝時(shí)作最后調(diào)整。7.4待塊狀單元體網(wǎng)架都安放在預(yù)定位置上后，量測(cè)連接上弦節(jié)點(diǎn)之間、下弦節(jié)點(diǎn)之間的距離，其誤差是否在允許誤差3mm之內(nèi)，若超過此誤差范圍，應(yīng)進(jìn)行處理，若連接鋼管過長應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)車間加工切削，若過短應(yīng)用襯管處理。7.5將連接球點(diǎn)和鋼管安置在預(yù)定位置上，鋼管與球節(jié)之間有1mm左右的間隙，然后進(jìn)行施焊。7.6焊接上弦節(jié)點(diǎn)頂座，包括鋼管和頂板。網(wǎng)架拼接注意事項(xiàng)：7.6.1塊狀單元體網(wǎng)架起吊，其吊點(diǎn)必須是上弦球節(jié)點(diǎn)處，不得在上弦中間設(shè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)設(shè)4個(gè)，受力應(yīng)均勻，繩索應(yīng)對(duì)稱，吊索與網(wǎng)架上弦平面的夾角要在45左右?？鞝顔卧w起吊時(shí)，應(yīng)先將網(wǎng)架單元體吊離地面300mm左右，看起吊是否有異常現(xiàn)象，若有應(yīng)將網(wǎng)架放下，一切正常才將網(wǎng)架吊到預(yù)定位置的上方，然后緩緩地降下，要找準(zhǔn)平面位置，盡量減少支座的中心偏差。7.6.2拼裝用的鋼管支撐，在使用之前應(yīng)進(jìn)行檢查，包括扣件事否擰緊，剪力撐是否牢固。在網(wǎng)架屋面板吊裝完畢，且經(jīng)檢查之后方可開始拆除支撐。7.6.3在網(wǎng)架拼裝中使用千斤頂來調(diào)整網(wǎng)架的高差，此時(shí)應(yīng)用水準(zhǔn)儀來控制網(wǎng)架上弦節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高，使上弦節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高之差應(yīng)符合設(shè)計(jì)的要求和在本交底的誤差范圍之內(nèi)。在用倒鏈調(diào)整塊狀網(wǎng)架的平面位置時(shí)用力不能太猛，不能強(qiáng)行就位，以免發(fā)生網(wǎng)架變形。7.6.4網(wǎng)架最后固定應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，各支撐點(diǎn)為簡(jiǎn)支，不得焊接成為固定支座。在調(diào)整時(shí)，各支座的平面位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，其平面位置與高差應(yīng)符合本交底的要求。8.油漆作業(yè)在網(wǎng)架下弦桿之間鋪設(shè)木板進(jìn)行油漆作業(yè)。9.焊接工藝9.1因鋼管壁厚為23mm，焊條直徑用2mm。9.2根據(jù)以往網(wǎng)架焊接經(jīng)驗(yàn)，焊接電流暫定為5560A，焊接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試焊再自行調(diào)整焊接參數(shù)。9.3所有焊條焊接之前必須烘干，否則不允許使用，因?yàn)槭褂檬艹焙笚l會(huì)使電弧的穩(wěn)定性變差，焊渣飛濺增大，且易產(chǎn)生氣孔、裂縫等焊接缺陷。9.4焊接速度要求等速焊接，保證焊縫厚度、寬度均勻一致，從面罩內(nèi)看熔池中鐵水與熔渣保持等距離23mm。9.5焊接電弧長度要求穩(wěn)定不變，以3mm左右為宜。9.6一般在周圈下部起焊引燃電弧，把熔池填滿到要求的厚度后方可開始向前施焊。在焊接過程中由于換焊條而?；r(shí)，其接頭方法同上，應(yīng)注意先把熔池上的熔渣清除干凈后方可引弧。9.7收弧時(shí)到起焊點(diǎn)向前15mm左右，將弧坑填滿，往焊接方向帶弧，使弧坑甩在焊縫里邊，以防弧坑咬肉。9.8清渣。整條焊縫焊完后清除熔渣，焊工進(jìn)行自檢。9.9最后整體網(wǎng)架拼接焊接，由塊狀單元體之間中心，由4位焊工同時(shí)向4個(gè)方向進(jìn)行焊接，以減少由于焊接溫度高產(chǎn)生網(wǎng)架整體不均勻收縮產(chǎn)生誤差。9.10在焊接之前，鋼管與鋼球之間應(yīng)有1mm左右的間隙。對(duì)于這種環(huán)型焊縫的可采用習(xí)慣操作順序，這種焊縫的特點(diǎn)為斜、仰、立、平焊連續(xù)過渡，一般從底部開始，分別左右自下而上環(huán)繞半徑進(jìn)行。10.拆除整體組裝拼裝支架從中間開始逐個(gè)放松千斤頂，用水準(zhǔn)儀量測(cè)各拼裝支架上網(wǎng)架下弦節(jié)點(diǎn)撓度變化值，若網(wǎng)架因自重下?lián)隙瘸^30mm，應(yīng)停止放松千頂，由現(xiàn)場(chǎng)主管工程師分析原因，若不是施工原因所致，應(yīng)及時(shí)書面通知網(wǎng)架設(shè)計(jì)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行原因分析和處理。在設(shè)計(jì)人員未做出處理之前，不得放松千斤頂和拆除支架，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)網(wǎng)架個(gè)施工部位進(jìn)行再次檢查，以免發(fā)生重大事故。網(wǎng)架的撓度在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)，且進(jìn)行24h的觀測(cè)，可按正常程序由長方向兩邊逐個(gè)拆除拼裝支架。圖10-1 球節(jié)點(diǎn)示意圖圖10-2 網(wǎng)架示意圖11.網(wǎng)架玻璃板安裝11.1由塔吊將玻璃面板放在設(shè)計(jì)指定的部位，吊裝順序?yàn)閺木W(wǎng)架邊緣向中心一圈圈進(jìn)行。11.2每一塊玻璃面板安放就位后，四角應(yīng)平穩(wěn)，并須焊接；每一塊屋面板四個(gè)支點(diǎn)，須有三個(gè)以上焊接點(diǎn)，即與網(wǎng)架三個(gè)上弦節(jié)點(diǎn)上的頂座平板進(jìn)行焊接；每一個(gè)支點(diǎn)兩個(gè)方向的焊縫長不小于40mm。11.3在玻璃面板安裝過程中，應(yīng)對(duì)網(wǎng)架中心的撓度進(jìn)行觀測(cè)，可用掛垂線的方法。若發(fā)現(xiàn)網(wǎng)架的撓度增加速度較快，網(wǎng)架的