論文：新型多面體懸空大跨度鋼網(wǎng)架施工技術.doc

新型多面體懸空大跨度鋼網(wǎng)架施工技術吳勉和 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、杠件、啞鈴式構件、網(wǎng)架塊狀單元體制作及現(xiàn)場分塊安裝、整體拼裝施工技術。關鍵詞：球節(jié)點、啞鈴式構件、單元體、拼裝1.工程概況和施工方案蘇州工業(yè)園區(qū)中新科技城屋蓋設計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，腹標采用832、512；球節(jié)點采用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)點頂管為702，頂板為-140mm6mm，所有的鋼材均采用Q235號鋼，焊接設計指定采用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。設計原起拱為雙向起拱，施工時制作比較困難，與設計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行計算。圖1-1 正放四角錐平板網(wǎng)架球節(jié)點制作采用熱壓工藝，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，在加工場進行制作和焊接。網(wǎng)架鋼板桿件采用機床下料，桿件長度在下料時須預加焊接收縮量，每條焊縫放1.5mm。上弦和下弦在短跨方向，盡量將球節(jié)點與上弦或下弦桿件焊接或“啞鈴式”的單元，以免減少現(xiàn)場焊接工作量。根據(jù)現(xiàn)場塔吊提升能力的限制，施工組織設計采用分塊安裝法，將網(wǎng)架分成六塊，每塊在地面上組裝，然后在廠房現(xiàn)場將這六塊網(wǎng)架在高空就位擱置，并進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)點處，由于每塊網(wǎng)架具有相當大的鋼度，僅設置一至二個支撐點或拼裝支架（圖1-2），合攏時用千斤頂和3t的倒鏈，將網(wǎng)架單元塊頂?shù)皆O計標高和平面坐標后進行拼接。圖1-2 網(wǎng)架平裝支架布置2.準備工作2.1材料2.1.1鋼材（1）鋼管：Q235號鋼，無縫鋼管。（2）鋼板：Q235號鋼。鋼材須有出廠合格證，并經(jīng)公司實驗室進行材料實驗。鋼材斷口不得有分層、表面銹蝕、麻點、裂縫、劃縫等缺陷，鋼管壁厚和鋼板厚不得有負偏差。2.1.2焊接E4316，須有出廠合格證等質量證明，凡藥皮脫落、焊接生銹的焊條嚴禁使用。2.1.3涂料防腐調合漆應符合國家標準的規(guī)定，并須有產品質量證明書。油漆顏色與建設單位商定后定為乳白色。2.2現(xiàn)場作業(yè)準備（1）交流電焊機。（2）現(xiàn)場塊狀網(wǎng)架制作胎模。（3）拼裝支架。（4）技術準備：焊接工人進行焊接考核，并將試件抽件要求材料抗壓與抗拉試驗。 設計要求對球節(jié)點進行試驗，包括無加肋板球節(jié)點，肋板平行與受力方向球節(jié)點和肋板垂直與受力方向球節(jié)點的試驗，如圖2-1所示，其破壞力應符合設計要求。圖2-1 球節(jié)點試驗3.球節(jié)點制作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，下模內經(jīng)D2=293mm。下?？趹龀蓤A角，因尖角將增加模具對鋼板滑移的磨阻力，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，在正式?jīng)_壓前，反復用燒紅的鐵板進行多次試沖壓，使上模底部呈藍色，溫度大約達到400后進行正式?jīng)_壓。沖壓成型的半球應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，應用車床進行切割口，其半球的口邊應切成30的坡口，口邊不得有毛刺。3.4焊接成型帶肋的節(jié)點球應先將肋板與一個半球點焊，焊點為68點，再與另一個半球對裝焊接。因本鋼球壁較薄，用細焊條進行焊接，分兩遍焊成，焊接順序見圖3-1。焊口凸出與凹進應小于0.3mm，若大于此值應用砂輪打平。在焊接時，可將對裝好的球體放在槽鋼上，由焊工邊焊邊轉。焊成的球點其表面應光滑平整，不能有局部凸起與褶皺，且應進行隨機抽樣檢驗。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的球心，采用車床切割下料?？紤]到以后網(wǎng)架安裝對接時的誤差，桿件長度不足，按鋼管加工表預先加工一部分襯管，長為100mm，襯管外徑比鋼管的內徑小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。每種桿件進行分類編號，掛牌堆放。5.啞鈴式構件制作胎模如圖5-1所示，C為螺栓，使短鋼管B可移動，調到網(wǎng)架兩球接點所要求的尺寸，用螺栓C扭緊固定，P1為調節(jié)不同管徑的鋼管高度的鋼板。胎?；A為磚基，50號機制磚，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胎模中，在兩個鋼球之間放入鋼管，調節(jié)P1使鋼管與鋼球對中，鋼管與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,由焊工進行施焊,并由焊工自己操作轉動手把,邊焊邊轉。此項工序在加工廠內制作。啞鈴式構件按施工組織設計中構件分類編號掛牌堆放。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件由加工廠運到現(xiàn)場后應分類編號進行堆放，不得混雜堆放，以免在安裝網(wǎng)架時因錯用、錯放而造成重大質量事故。所有鋼球、鋼管和啞鈴式構件不得露天堆放，不得放在有積水的和潮濕的地方。塊狀單元體在現(xiàn)場制作，為了使塊狀單元體幾何尺寸達到設計的精度要求，在現(xiàn)場制作塊狀體拼裝胎模，每一個球節(jié)點均用鋼管作支承點，見圖6-1所示，上弦節(jié)點大支承桿還用10鋼筋拉桿和花藍螺栓調整其平面位置。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)架能否順利進行整體拼裝的關鍵，故采取以下技術措施：6.1胎膜基礎要牢固，因本地為濕陷性黃土地區(qū)，地基不得泡水，地表水應及時引入雨水溝中。地面做一層C10混凝土面層，厚為80mm。6.2上下兩層球節(jié)點的球頂面標高要嚴格控制，按設計圖紙和施工方案的具體數(shù)據(jù)，用水準儀進行測設，其誤差不得超過1mm。6.3球節(jié)點之間的水平距離，用鋼尺進行丈量，鋼尺要經(jīng)過計量部門的檢驗，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，其外邊長要滿足設計要求。6.4由于上弦球點平面位置容易移動，在拼裝過程中，要及時檢查，在點焊之間，應用倒鏈或花籃螺栓調整其平面位置。6.5由于網(wǎng)架起拱的影響，每個塊狀單元體的幾何尺寸均不相同，特別是標高，在制作單元體時，嚴格按圖進行量測，由工長進行檢查，現(xiàn)場工程師進行復測，并進行測量記錄和簽字，確認無誤后方可進行電焊和施焊。網(wǎng)架制作注意事項：6.5.1鋼管下料時要反復核實，每一種規(guī)格應一次完成下料，下料完成要掛牌成堆放置，以免發(fā)生錯亂，特別是鋼管直徑和壁厚不得出現(xiàn)差錯。6.5.2鋼球制作時，沖壓模具使用前要進行檢查，包括模具的曲率半徑、光潔度，其誤差應在0.1mm之內。下?？诒仨殲閳A角，其圓角半徑為18mm，曲面要光滑。上模在沖壓前應加熱，大約為400，呈藍色。6.5.3鋼管和啞鈴式桿件在運輸中不得發(fā)生變形，嚴禁任意扔下和野蠻裝卸。運到現(xiàn)場后要按加工標牌成堆放置，地面應干燥，不得受潮生銹，放入指定的庫房內。6.5.4塊狀單元體網(wǎng)架制作是，應嚴格控制尺寸，胎膜應經(jīng)檢查后方可使用。7.網(wǎng)架現(xiàn)場整體拼裝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定位置。7.2在吊裝前應預先搭設鋼管拼接支架，見圖7-1所示，上鋪設鋼跳板，用手動油壓千斤頂調整網(wǎng)架下弦節(jié)點標高，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整網(wǎng)架四周鋼筋混凝土支承大梁在施工時應預埋鐵件，網(wǎng)架安裝隊應在大梁施工前提交預埋件的預埋要求，并親臨現(xiàn)場檢查，以免發(fā)生遺漏和錯位，待混凝土達到設計強度70時，在預埋鋼板上量出網(wǎng)架支座的平面位置和量測標高，若有差錯及時調整，再將網(wǎng)架支座安裝好，待網(wǎng)架整體組裝時作最后調整。7.4待塊狀單元體網(wǎng)架都安放在預定位置上后，量測連接上弦節(jié)點之間、下弦節(jié)點之間的距離，其誤差是否在允許誤差3mm之內，若超過此誤差范圍，應進行處理，若連接鋼管過長應在現(xiàn)場車間加工切削，若過短應用襯管處理。7.5將連接球點和鋼管安置在預定位置上，鋼管與球節(jié)之間有1mm左右的間隙，然后進行施焊。7.6焊接上弦節(jié)點頂座，包括鋼管和頂板。網(wǎng)架拼接注意事項：7.6.1塊狀單元體網(wǎng)架起吊，其吊點必須是上弦球節(jié)點處，不得在上弦中間設吊點，吊點設4個，受力應均勻，繩索應對稱，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，應先將網(wǎng)架單元體吊離地面300mm左右，看起吊是否有異常現(xiàn)象，若有應將網(wǎng)架放下，一切正常才將網(wǎng)架吊到預定位置的上方，然后緩緩地降下，要找準平面位置，盡量減少支座的中心偏差。7.6.2拼裝用的鋼管支撐，在使用之前應進行檢查，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整網(wǎng)架的高差，此時應用水準儀來控制網(wǎng)架上弦節(jié)點的標高，使上弦節(jié)點的標高之差應符合設計的要求和在本交底的誤差范圍之內。在用倒鏈調整塊狀網(wǎng)架的平面位置時用力不能太猛，不能強行就位，以免發(fā)生網(wǎng)架變形。7.6.4網(wǎng)架最后固定應符合設計要求，各支撐點為簡支，不得焊接成為固定支座。在調整時，各支座的平面位置應滿足設計要求，其平面位置與高差應符合本交底的要求。8.油漆作業(yè)在網(wǎng)架下弦桿之間鋪設木板進行油漆作業(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，焊接電流暫定為5560A，焊接進行現(xiàn)場試焊再自行調整焊接參數(shù)。9.3所有焊條焊接之前必須烘干，否則不允許使用，因為使用受潮焊條會使電弧的穩(wěn)定性變差，焊渣飛濺增大，且易產生氣孔、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，其接頭方法同上，應注意先把熔池上的熔渣清除干凈后方可引弧。9.7收弧時到起焊點向前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位焊工同時向4個方向進行焊接，以減少由于焊接溫度高產生網(wǎng)架整體不均勻收縮產生誤差。9.10在焊接之前，鋼管與鋼球之間應有1mm左右的間隙。對于這種環(huán)型焊縫的可采用習慣操作順序，這種焊縫的特點為斜、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)繞半徑進行。10.拆除整體組裝拼裝支架從中間開始逐個放松千斤頂，用水準儀量測各拼裝支架上網(wǎng)架下弦節(jié)點撓度變化值，若網(wǎng)架因自重下?lián)隙瘸^30mm，應停止放松千頂，由現(xiàn)場主管工程師分析原因，若不是施工原因所致，應及時書面通知網(wǎng)架設計人員到現(xiàn)場進行原因分析和處理。在設計人員未做出處理之前，不得放松千斤頂和拆除支架，現(xiàn)場對網(wǎng)架個施工部位進行再次檢查，以免發(fā)生重大事故。網(wǎng)架的撓度在設計允許范圍之內，且進行24h的觀測，可按正常程序由長方向兩邊逐個拆除拼裝支架。圖10-1 球節(jié)點示意圖圖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計指定的部位，吊裝順序為從網(wǎng)架邊緣向中心一圈圈進行。11.2每一塊玻璃面板安放就位后，四角應平穩(wěn)，并須焊接；每一塊屋面板四個支點，須有三個以上焊接點，即與網(wǎng)架三個上弦節(jié)點上的頂座平板進行焊接；每一個支點兩個方向的焊縫長不小于40mm。11.3在玻璃面板安裝過程中，應對網(wǎng)架中心的撓度進行觀測，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