大跨度网架高空散装与整体吊装结合的施工技术_刘琰超.pdf

33INSTALLATION2023.2Electromechanical Installation 机 电 安 装刘琰超席念仁朱会增（中国建筑集团第五工程局有限公司山东公司鲁南分公司 山东济宁 272000）摘 要：大跨度网架屋盖结构在大量公共建筑中得到了广泛应用，其施工安装过程往往需要借助大型起重机整体吊装与局部高空散装作业完成。本文以西安工业大学风雨操场项目为例，对其屋盖大跨度网架整体吊装点布置、长伸臂起重机选择、试吊、安装、高空散装过程等技术要点进行了分析，并借助3D3S软件对网架模型进行了吊装验算，从强度、变形、稳定性等方面保障了网架吊装施工的顺利实施。关键词：网架 整体吊装 应力 变形 监测中图分类号：TU758.15 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）02-0033-04大跨度网架高空散装与整体吊装结合的施工技术随着现代工程建设技术的不断提升，越来越多的大跨度标志性建筑不断涌现，其中钢结构网架、桁架、张弦梁结构等的应用成功解决了许多工程领域的难题1。网架屋盖结构形式具有轻质、美观、可实现跨度大等特点，在大量公共建筑中得到了运用，如报告厅、图书馆、机场航站楼、火车站等大型建筑2。复杂多变的外观形状、跨度等给施工安装带来了大量的技术难题，如何做好大跨度网架屋盖的安装过程，对于工程建设的安全性、经济性、科学性等均有着重要意义3。本文基于实际工程案例出发，对其施工方法、施工工艺、安全验算等内容进行了具体分析，以期能够为类似工程提供借鉴。1 工程概况本工程位于陕西省西安市，建筑名称为风雨操场，其下部结构采用钢筋混凝土框架结构，上部结构为螺栓球网架结构。该建筑室内为运动场地与地下停车场，总建筑面积为14,160.21m2，地下1层，地上1层，整体立面效果与屋盖网架布置见图1。本工程屋盖结构采用螺栓球网架形式，支座为框架柱顶。网架最大跨度达到48.26m，跨中无支撑点；网架采用变截面，结构找坡形式，其厚度为1.95m3.20m，檐口高度为17.05m，采用下弦支撑形式；网架支座采用橡胶支座形式，其屋盖使用保温夹心板，双面彩钢板厚度为0.6mm；考虑温度对结构的影响，本工程要求施工合拢温度控制在10，避免温度过高或过低，造成结构温度应力不良的影响。2 施工重难点分析2.1起重臂长与吊装高度本工程钢网架屋盖吊装采用整体吊装和高空散装结合的方式施工，其技术难点之一在于吊装高度较高，再加上吊索伸缩高度，起重机提升高度要达到39.06m左右。另外，由于下部框架土建结构施工完成后才能安装上部网架，其整体吊装过程要求起重机设备伸臂长度足够长。施工整体吊装部分网架时，其伸臂长度最大要达到46.89m。吊装过程要求起重机伸臂与地面夹角保持不变，并控制其伸臂不与下部建筑发生碰撞。2.2高空散装法施工技术难点本工程施工除网架总体分成多片整体吊装施工外，（b）屋盖网架平面布置图图1风雨操场项目设计（a）风雨操场立面效果图ANZHUANG2023年第2期34机 电 安 装 Electromechanical Installation需使用高空散装作业的方式配合完成。由于项目整体杆件规格型号复杂多变、拼装节点也各不相同，除地面安装之外，多处杆件与节点安装需要高空散装完成。高空作业中，要求严格控制杆件安装的角度、节点连接强度等，并要求做好安装精度、质量等的控制，直接加大了施工难度。2.3施工方法与施工顺序本工程屋盖网架安装施工面临着吊装重量大、高度高、场地受限等方面问题，现场施工方法需要结合具体安装区段的特点和现场情况确定。项目总体施工按照整体吊装和局部散装组合的方式作业，受到网架整体自重、现场场地等因素限制，本工程不适合采取整体提升、高空滑移施工方法。整体吊装法吊装作业起始段从端部开始，由地面完成网架的拼装，并通过起重机将网架一步提升到位。受到场地条件限制，除边跨外，其余部分采用高空散装方法施工。本工程施工总体流程如下：16-18轴整体吊装14-15轴高空散装搭设中间支撑井字架4-13轴高空散装1-3轴整体吊装3-4轴高空散装。项目安装方向见图2。15t，尺寸为11.67m55.6m，吊点布置采取均匀对称的布置方式。根据吊车起重特性与索具承载力，整体吊装选用4吊点，各吊点要求与网架下弦螺栓球可靠连接，尽可能保证网架符合其设计受力特征，并通过同济大学研发的3D3S软件进行杆件应力与变形验算（见图3）。图2网架安装方向示意图施工全过程要求对完成施工后的网架安装标高、尺寸等基本信息进行复测，偏差超出误差允许范围的应立即进行调整，避免影响后续网架安装的精度。3 整体吊装施工工艺3.1吊装点布置本工程选用吊车2台，吊点的位置需要结合网架支座设计与自重确定。16-18轴部分网架与1-3轴网架相同，杆件对称布置，其所选吊点一致。整体吊装网架自重约通过吊点验算可以看出，采用2吊车每侧4吊点的吊装方式网架杆件应力变化及其变形量最大值为48.55mm，出现在端部悬挑部分。其挠度变形控制在JGJ 7-2010空间网格结构技术规程第3.5.1条要求的L/250（222.4mm）以内，满足规范要求4。吊装过程中，最大内力出现在支座部位，应做好局部加强措施。通过应力比计算结果统计可以看出，构件的应力比最大值均达到0.61.0，可以判断屋盖网架构件的强度、稳定性均满足钢结构标准5和网格技术规程的要求。（a）吊点布置（b）吊装过程变形验算（c）构件内力（d）构件应力比统计图3吊点布置与吊装计算35INSTALLATION2023.2Electromechanical Installation 机 电 安 装3.2起重机规格选取基于吊点验算发现，2台吊车同时作业即可完成初始段的施工作业。吊装过程，要求起重机额定功率满足超出起重量的1.25倍以上。根据网架自重，起重机最小起重量计算公式如下：网架自重1.25/2=1501.25/2=93.75kN。通过现场检测，吊钩部位实际所需起重荷载大小为111kN。在吊车臂长和仰角能够满足吊装要求的前提下，要求控制在吊车能力的75以内。计算公式为：111/75%=148kN。根据上述计算结果，本工程选用规格为QY130k的起重汽车吊车，其伸臂长度由主臂和辅臂组成，最长可达到86m，满足本工程所需的伸臂长度46.89m的要求；该设备最大提升高度可以达到86m，通过现场放样满足吊升高度的需求。起重机设备的技术参数见表1。（3）完成吊点固定之后应及时进行吊装前的试吊，起吊距离地面0.5m的部位，静置不少于10min，并对索具、吊点、应力、变形等状态进行监测，监测结果与预期结果一致后再缓慢放下，检查无问题后再正式吊装。3.4整体吊装过程该项目网架屋盖正式起吊阶段，吊车停机部位距离边跨间距为10m，吊臂要求与水平线呈45 夹角，起吊过程最大提升高度要求达到17.0m。该项目现场吊装示意图见图4。表1QY130k起重机设备基本技术参数表分类主要项目参数主要性能参数最大额定总起重量/t130回转半径/mm4600支腿间距纵向/m7.56横向/m7.6提升高度基本臂长/m13最大主臂/m58主臂+辅臂（28m）86起重臂长度基本臂长/m13最大主臂/m58主臂+辅臂（28m）/m86速度参数起重臂变幅时间起臂/s60起重臂伸缩时间全伸/s420全缩/s400最大回转速度/（ms-1）1.8提升速度主臂提升机构（空载工况）/（mmin-1）115辅臂提升机构（空载工况）/（mmin-1）1153.3吊点固定和试吊（1）整体吊装过程中，为保证吊点的均匀受力，吊装螺栓球下端布置18a托架，保证吊装过程网架下部均匀受力。此外，通过3D3S验算，保证吊装各部分构件应力均控制在1.0以内。并在吊装前对关键杆件周围布置应变片，通过监控应变结果避免实际工况造成构件应力过大。（2）吊车吊索选用标准（619）直径为24.5mm的钢丝绳；起吊开始前应对所使用的索具进行检查，确保各索具极限承载力不得低于50kN，同时通过20#卡绳进行固定。（b）网架就位图4现场整体吊装过程（a）网架起吊整体吊装过程应控制好吊车吊升的速度、旋转角度、提升高度等指标，精准控制支座定位；吊装过程上部人员处于高空时应控制吊车不得卸载；为控制整体吊装卸载前吊车跨中的变形，跨中部分通过设置临时支撑点来减小挠度；吊装网架卸载后应使用水准仪进行4分点挠度检测，确保不超过规范允许的L/250。4 高空散装过程高空散装使用拔杆吊方式施工。起吊前应进行试吊，确保受力点、缆风绳、索具等的可靠性。散装吊装单元对接节点均采用双扣安全带，高挂低用。吊装到位后，首先将上弦水平杆件进行对接，保证网格水平尺寸准确性，随后进行腹杆对接处理，保证四角锥基本单元的安装精度。ANZHUANG2023年第2期36机 电 安 装 Electromechanical Installation4.1散装单元拼装对于散装基本单元的划分和拼装，根据本工程网格设计尺寸，基本单元通过单根杆件、单球节点、一球一杆、两球一杆等拼装完成。通过杆件与螺栓球的地面拼装形成散装单元，基本单元主要包括：四角锥单元、一球四节点单元、一球三杆件单元等（见图5）。5 结语高空散装与整体吊装均为大跨度钢网架屋盖结构常用的施工方法，具体方法的选用需要结合项目的具体情况，如现场场地条件、网架设计概况、起重机设备配备情况等。（1）整体吊装在地面完成网架拼装，施工速度快、质量有保证，对于现场场地条件没有限制的项目可以以该方法为主。但应控制好吊点选择、吊装设备选取、吊装过程安全管理等工作。（2）高空散装法施工基于网架基本单元为吊装对象，减少了整体吊装需要大型起重设备的危险性，但需要配合脚手架、支撑搭设等工作。该方法可以弥补整体吊装的不足，对于不便于整体吊装的部位安装比较便捷。（3）大跨度屋盖结构施工应做好整体施工部署，整体吊装区域和拼装区域的规划，并对关键施工工艺进行模拟施工验算，确保施工方案的可行性。参考文献：1郑润来.多支点平板网架整体吊装施工技术探讨J.安装，2021（10）：51-53.2赛福鼎，乃吉木.试论钢网架结构设计方法及其优化措施J.科技创新与应用，2017（4）：250.3程浩，苏铁斌，邹义任.大跨度钢网架与钢桁架组合结构整体提升技术J.钢结构，2014，29（2）：57-61.4空间网格结构技术规程：JGJ7-2010S.北京：中国建筑工业出版社，2010.5钢结构设计标准：GB50017-2017S.北京：中国建筑工业出版社，2017.四角锥单元 边榀一球四杆 一球三杆图5散装单元构成4.2网架单元的拼装（1）网架单元通过散装单元完成组装，并通过拔杆吊实现拼装单元的吊装就位。安装顺序从16轴向左进行，并做到全程跟踪检测安装质量，保证单元定位、安装角度、节点强度满足要求。（2）高强螺栓与螺栓球连接节点应使用专用扭矩扳手检查是否拧紧到位，不得松动。（3）网架安装完成后应及时对其上下弦标高、挠度变形进行测量，保证其控制在偏差允许范围。（4）完成网架安装后应及时进行顶部檩托安装，保证支座螺栓紧固可靠。（5）完成散装拼装作业之后，应及时进行现场质量检查和验收工作，完成相关作业后方可卸荷拆除临时支撑。江苏和润安装防腐工程有限公司是一家拥有建筑机电安装工程专业承包壹级、防水防腐保温工程专业承包壹级、消防设施工程专业承包贰级、建筑装修装饰工程专业承包贰级、环保工程专业承包叁级、施工劳务专业承包、石油化工工程施工总承包叁级、市政公用工程施工总承包叁级、建筑工程施工总承包叁级、压力管道GB2、GC2、中国石化工程建设诚信体系考核合格证书、中国石油天然气集团工程建设承包商准入证等资质的现代化企业。公司注册资金6569万元。公司被江苏省安装行业协会授予2005-2022度品牌企业、中国工业防腐蚀协会理事单位授予2005-2022度全国防腐蚀行业优秀施工作业称号和江苏省“信用AAA级资信证书”。公司将秉承诚信、优质的服务宗旨，竭力为广大新老客户服务。欢迎大家友情合作、互惠共赢!地址：江苏省徐州市煤港路50号邮编：221007总经理：张明义13852436271电