大跨度空間螺栓球鋼網(wǎng)殼穹頂無支撐安裝工法

1、大跨度空間螺栓球鋼網(wǎng)殼穹頂無支撐安裝工法專利申請?zhí)?201010502563.2公開號(hào):CN101988308A公開日:2011年3月23日專利權(quán)人:中國華西企業(yè)有限公司;四川華西集團(tuán)有限公司1 背景技術(shù)在人類社會(huì)的發(fā)展歷程中,大跨度空間結(jié)構(gòu)常常是建筑人員追求的夢想和目標(biāo)。古代的人類通過詳細(xì)觀察,發(fā)現(xiàn)自然界中存在著大量受力特性良好、形式簡潔美觀的天然空間結(jié)構(gòu),如蛋殼、蜂窩、鳥類的頭顱、肥皂泡、山洞等。利用仿生原理人類得以更好地理解和發(fā)展空間結(jié)構(gòu),網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)明使穹頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的力學(xué)合理性與生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性完美結(jié)合起來,使大跨度空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。近半個(gè)世紀(jì)以來,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)作為大跨度空間結(jié)

2、構(gòu)的優(yōu)秀代表,得到了廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展。以螺栓球節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)的球形鋼網(wǎng)殼具有造型新穎美觀、富于變化、雄偉、高大、桿件規(guī)律性強(qiáng)、網(wǎng)格劃一、整體性好、空間剛度大、抗震性能好、曲面外形形成天然排水功能等優(yōu)點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于體育館、展覽廳、大型儲(chǔ)罐等屋蓋承重結(jié)構(gòu)。我國從20世紀(jì)80年代開始研制開發(fā)和推廣應(yīng)用鋼網(wǎng)殼技術(shù),并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種施工操作安全方便,且可縮短工期,降低施工費(fèi)用的大跨度空間螺栓球鋼網(wǎng)殼穹頂無支撐安裝工法。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是,一種大跨度空間螺栓球鋼網(wǎng)殼穹頂無支撐安裝工法,其包括下述步驟: l埋件安裝、復(fù)測標(biāo)高網(wǎng)架支座

3、埋件采用預(yù)埋進(jìn)鋼筋混凝土支座柱中,埋件鐵板與錨筋在加工廠焊接連接,檢查就位正確和校正垂直度,調(diào)整好埋件平整度后安裝下槽;網(wǎng)架安裝前嚴(yán)格驗(yàn)收和復(fù)測土建工程支座標(biāo)高和平面位置,采用全站儀測量提高放樣精度。2網(wǎng)架桿件分類、裝配節(jié)點(diǎn) 桿件堆放場地平整、墊高,節(jié)點(diǎn)嚴(yán)禁進(jìn)入泥砂,避免桿件發(fā)生撓度變形; 進(jìn)場材料嚴(yán)格對(duì)照施工圖,按桿件和螺母編號(hào)進(jìn)行分類拼裝; 校對(duì)桿件兩端高強(qiáng)螺栓與封板錐頭是否有誤,嚴(yán)禁混裝、漏裝或裝錯(cuò)方向,發(fā)現(xiàn)有誤立即糾正; 節(jié)點(diǎn)裝配前嚴(yán)格控制其空間角度及位置關(guān)系,嚴(yán)格控制部件對(duì)接錯(cuò)邊量。3網(wǎng)架單體劃分及吊裝順序?yàn)楸ＷC網(wǎng)架單體安裝的整體穩(wěn)定性,網(wǎng)架以兩跨三個(gè)支點(diǎn)作為一個(gè)單體,按安裝圖編號(hào),

4、在地面進(jìn)行預(yù)拼裝;為了減少安裝誤差,采取對(duì)稱安裝方式,以環(huán)形直徑的任意兩端點(diǎn)作為安裝起始點(diǎn),采用兩臺(tái)吊機(jī)依次起吊安裝,形成閉合圈。4網(wǎng)架單體地面拼裝下弦桿與球的組裝墊實(shí)下弦球平面,把下弦桿與螺栓球節(jié)點(diǎn)連接并一次擰緊到位;腹桿與上弦球的組裝腹桿與上弦球應(yīng)形成一個(gè)向下的四角錐,腹桿與上弦球的連接必須一次擰緊到位,為安裝上弦桿起松口服務(wù),腹桿與下弦球的連接不能一次擰緊到位;上弦桿與球的組裝上弦桿安裝順序由內(nèi)向外傳,上弦桿與球擰緊應(yīng)與腹桿和下弦球擰緊一次到位。要特別注意下弦球的墊實(shí)、軸線的準(zhǔn)確、高強(qiáng)螺栓的擰緊程度、撓度及幾何尺寸的控制。5吊點(diǎn)、吊帶、鋼絲繩選擇、試吊 確定吊裝圖根據(jù)地面拼裝的每個(gè)網(wǎng)架單

5、體構(gòu)件尺寸和重量,經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算確定選擇滿足吊裝要求型號(hào)的汽車吊配合吊裝; 吊點(diǎn)、吊帶及鋼絲繩的選擇待第一榀單體網(wǎng)架地面組裝好后,經(jīng)過計(jì)算確定單體重心和平衡吊點(diǎn),用吊車在地面進(jìn)行試吊。吊帶選用由丙綸、杜邦絲、進(jìn)口尼龍材質(zhì)制作的扁平吊裝帶,兩頭扣柔性環(huán)形吊裝帶。吊鉤選用 YTQ082 型雙輪滑車安全吊鉤。鋼絲繩選用8 K25WS - IWRC 優(yōu)質(zhì)工程起重鋼絲繩; 試吊采用雙鉤四點(diǎn)掛法吊裝驗(yàn)證最佳試吊點(diǎn),保持起吊平穩(wěn),避免網(wǎng)架撓度變形,使下面的吊裝順利完成。6首榀網(wǎng)架單體吊裝確定平衡吊點(diǎn)后,在圈梁內(nèi)側(cè)擺好吊車的位置,進(jìn)行首榀單體網(wǎng)架吊裝;每榀單體網(wǎng)架跨支座兩跨,利用每兩跨單錐體網(wǎng)架的重心力矩相互平

6、衡,在兩跨間距內(nèi)首先形成首榀小范圍內(nèi)空間自平衡結(jié)構(gòu)體系;在空中確定好支座位置后,將過渡鋼板與埋件鋼板焊接牢固,支座鋼板與過渡鋼板臨時(shí)焊接固定,螺栓球支座與支座鋼板通過大六角頭高強(qiáng)螺栓連接成鉸支結(jié)構(gòu);采用鋼絲繩在網(wǎng)架兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置纜風(fēng)繩固定單體網(wǎng)架,防止網(wǎng)架撓度變形出現(xiàn)偏移,保持網(wǎng)架單體幾何尺寸不變,以首榀為起點(diǎn),重復(fù)上述過程。7第一圈單體網(wǎng)架拼裝安裝人員以已安裝在網(wǎng)架單體上的鋼掛梯為支撐作業(yè)面,以首榀為起點(diǎn),重復(fù)以上方法,沿圈梁進(jìn)行單體網(wǎng)架多跨連續(xù)逐塊空中對(duì)接拼裝,直至整體網(wǎng)架最下層單體網(wǎng)架的首尾連接,利用每榀單體網(wǎng)架自平衡結(jié)構(gòu)體系,形成首圈整體結(jié)構(gòu)自平衡體系。8地面拼三角架小單元第一圈單體網(wǎng)架

7、安裝完成后,在地面拼裝三角架小單元,小單元起吊前需除銹,然后安裝支托,緊固螺釘,刷干凈桿件螺栓絲口處可能滯留的污垢、積質(zhì)、泥砂等。9高空“散拼法”安裝小單元將鋼掛梯掛在穹頂網(wǎng)架外沿水平下弦桿上,安裝人員通過鋼掛梯上到自平衡結(jié)構(gòu)體系的頂部作業(yè)面進(jìn)行安裝,隨安裝高度增加不斷接長鋼掛梯;根據(jù)網(wǎng)架的安裝順序,將網(wǎng)架分成許多小單元,兩個(gè)單元為一個(gè)網(wǎng)格,用吊車或安裝在網(wǎng)架上的導(dǎo)鏈吊具將事先在地面拼裝好的三角架小單元一次吊至設(shè)計(jì)位置,由高空安裝人員完成節(jié)點(diǎn)的連接,高空安裝人員以網(wǎng)架己形成的小單元三角架、弦桿為支撐點(diǎn)操作面,沿圈梁在空中逐排拼裝三角架小單元;安裝過程包括將桿件與球之間的螺栓擰緊到位,安裝下弦桿

8、和下弦球,此項(xiàng)工作完成后安裝人員以三角架和腹桿為支撐點(diǎn)沿水平弦桿以坐姿移位再裝另一根上弦桿,找準(zhǔn)球孔,擰緊螺栓,重復(fù)以上安裝步驟。10逐塊拼接、網(wǎng)架合攏高空散拼采用上弦倒三角錐、下弦正三角錐小單元,從已拼裝好的條狀單元由中間向兩端擴(kuò)展,每次擴(kuò)展一排網(wǎng)格,按此工藝直至網(wǎng)架全部拼裝完畢,每排網(wǎng)格拼裝完成后,對(duì)該排網(wǎng)格的位置、標(biāo)高、矢高、幾何尺寸、螺栓擰緊程度、撓度以及支座位置、標(biāo)高進(jìn)行校核,不符合要求的及時(shí)調(diào)整校正。11屋面壓型鋼板安裝球體屋面按設(shè)計(jì)分為若干區(qū),屋面板安裝分區(qū)進(jìn)行:按球殼弧度要求對(duì)網(wǎng)架支托進(jìn)行找平調(diào)整;按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的上弦網(wǎng)格尺寸進(jìn)行放線,焊接屋面檁條;屋面板安裝順序?yàn)橄葟木W(wǎng)架底圈開始

9、一圈圈逐步向上安裝,即最下面一圈屋面板安裝完畢后再進(jìn)行上面一圈屋面的安裝,同一圈屋面安裝時(shí)從每區(qū)的中間向兩側(cè)安裝;安裝屋脊蓋板和邊口包角板;安裝完畢及時(shí)清理屋面鐵屑或雜物,以免損壞面層。12檢查撓度及中心偏移網(wǎng)架在拼裝過程中要隨時(shí)檢查基準(zhǔn)軸線位置、標(biāo)高及垂直偏差,并應(yīng)及時(shí)調(diào)整,防止撓度變形超出規(guī)范允許范圍;網(wǎng)架總拼成型及屋面板施工完后,分別測量其撓度值,所測的撓度值不得大于相應(yīng)設(shè)計(jì)值的 15 % ;測量網(wǎng)架支撐點(diǎn)的中心偏移和高度偏差。13驗(yàn)收網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的制作、拼裝和安裝的每道工序均應(yīng)進(jìn)行檢查驗(yàn)收,安裝完成后必須進(jìn)行交工檢查驗(yàn)收,并作出質(zhì)量驗(yàn)收記錄;網(wǎng)架安裝完,用鋼卷尺、經(jīng)緯儀、全站儀及輔助量具檢

10、查驗(yàn)收，其檢測標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合網(wǎng)架穹頂屋面質(zhì)量要求；質(zhì)量檢驗(yàn)資料、試 驗(yàn)報(bào)告、總拼就位后幾何尺寸誤差和撓度記錄等資料齊全。 本發(fā)明有益效果包括：在地面拼裝網(wǎng)架單體和三角架小單元，施工操作方便，易 于調(diào)整精度偏差，保證安裝質(zhì)量；利用首圈自平衡結(jié)構(gòu)體系完成上部網(wǎng)架的拼裝，不 需要搭設(shè)支撐腳手架和拼裝操作平臺(tái)，節(jié)約了腳手架材料費(fèi)和人工費(fèi)，降低了工程施工 措施費(fèi)用；將大量的高空作業(yè)改在地面完成，大大減少了高空作業(yè)安全隱患；因不 搭設(shè)支撐腳手架和操作平臺(tái)，縮短了工期，降低了項(xiàng)目管理費(fèi)。 3 工程實(shí)例 本發(fā)明經(jīng)過實(shí)際投入應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。 1）中海油 1200 t 大煉油項(xiàng)目圓形成品儲(chǔ)鋼網(wǎng)殼安裝工程

11、該工程位于惠州大亞灣經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，網(wǎng)架以 40 個(gè)鋼筋混凝土柱作為支撐，穹 頂為正交正放四角錐鋼網(wǎng)架球殼結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架跨度93m，拱高 65m，屋面采用 0.6mm 厚彩 色噴塑雙面鍍鋁鋅壓型鋼板，球殼展開面積 14500m2 ，整個(gè)網(wǎng)殼重 500 t。分項(xiàng)網(wǎng)殼工 程 2010 年 4月3日開工， 2010 年 7 月竣工。 2）惠州中海油 40 萬 t 鍛后焦項(xiàng)目圓形料倉 該工程位于惠州大亞灣經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，網(wǎng)架以 36 個(gè)鋼筋混凝土柱作為支撐，穹 頂為正交正放四角錐鋼網(wǎng)架球殼結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)架跨度 93.5m， 拱高52.5m， 屋面采用0.6mm 厚 彩色噴塑雙面鍍鋁鋅壓型鋼板，球殼展開面積 1

12、2500m2，整個(gè)網(wǎng)殼重450t。分項(xiàng)網(wǎng)殼工 程2010年5月5日開工， 2010年8月竣工。 3）河源電廠干煤棚球殼工程 該工程位于廣東河源，球殼跨度 127m，拱高75m，球殼展開面積 18750m2，整個(gè)網(wǎng) 殼重586t。分項(xiàng)球殼工程 2009年7月7日開工， 2009年12月竣工。 4）施工情況 以上工程大跨度空間螺栓球鋼網(wǎng)殼穹頂安裝均采用無支撐分塊吊裝及高空散拼安 裝技術(shù)，部件全部在專業(yè)工廠完成，現(xiàn)場僅進(jìn)行單位網(wǎng)架地面拼裝、汽車吊吊裝和散件 小單元安裝，確保了網(wǎng)架安裝精度，后期基本不需要維護(hù)。 5）工程效果評(píng)價(jià) 對(duì)以上工程穹頂網(wǎng)架和網(wǎng)殼進(jìn)行質(zhì)量檢查，主控項(xiàng)目全部符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，

13、允許偏差達(dá)到規(guī)范要求； 采用本施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大跨度空間螺栓球鋼網(wǎng)殼穹頂無支撐 分塊吊裝及高空散拼安裝，施工質(zhì)量優(yōu)良，解決了傳統(tǒng)施工工藝安全隱患大、施工周期 長、施工成本高、網(wǎng)架安裝精度不易保證的技術(shù)難題，積累了類似工程施工經(jīng)驗(yàn)；本 施工技術(shù)取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，安全環(huán)保，具有較好的推廣價(jià)值和發(fā)展前 景。 下面以惠州中海油 40 萬 t 鍛后焦項(xiàng)目圓形料倉工程為例，將本發(fā)明所用工法與常 規(guī)施工工法進(jìn)行比較，突出顯現(xiàn)了本發(fā)明的優(yōu)越性：采用整體吊裝法，因本工程跨度 太大，高度太高，吊裝難度太大，綜合分析不適用于本工程；采用高空散裝法需要工 期 163 d；采用無支撐分塊吊裝及高空散拼安裝技術(shù)需要工期 91 d。以中海油圓形 料倉網(wǎng)架工程網(wǎng)殼展開面積 12500m ， 工程造價(jià) 583 萬元為例， 采用新施工工藝經(jīng)濟(jì)效 益