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1、浅谈曲面球型螺栓节点钢结构网架施工工艺技术李海（淮北市第二建筑安装有限责任公司，安徽淮北 235000）摘要：本文浅析曲面球型螺栓节点钢结构网架施工工艺技术的特点及其适用范围、施工工艺原理、施工工艺程序与方法、劳动组织与施工方式、机具设备的布置与配备、工程质量控制、安全技术保障措施，以及施工效果分析等。关键词：曲面球型螺栓节点；钢结构网架；施工工艺技术；分析1 引言随着目前国内网架钢结构在大型公共建筑、场馆建筑的广泛应用，对网架结构的安装也提出了更高的要求。而球形螺栓节点网架结构的特点是跨度大，自重轻，支撑体系设计复杂，技术含量高，但施工难度大。所以，研究曲面球形钢结构网架施工工艺及其质量通病
2、的防治，对于同类型工程的设计、施工和使用都具有重要的意义。2 工艺特点及其适用范围1）钢结构构件可工厂化加工制作，机械化生产，运到工地直接进行就位现场拼装即可，其安装效率也高。2）自重轻，成本低，安装更加便捷。3）该施工法建设周期短，造型美观，抗震性能又好。4）工程质量要求高，采用钢结构网架与稳定性较高的支撑体系共同作用，各构件间采用高强螺栓连接，与主体砼拱间局部采用焊接连接。该施工方法适用于跨度大、高度高、空间结构复杂的钢结构网架建筑。3 施工工艺原理其钢网架结构是一个由很多构件组成的空间体系，它主要包括不同型号的杆件、螺栓球、支座、檩条、马道等。这些所用的零部件可委托专业厂家进行生产，而杆
3、件采用高频电焊钢管，螺栓球节点采用45号钢。钢结构网架安装采用高空散装法，借助于吊车等吊装工具分类分区就位堆放。根据施工图纸的平面尺寸、空间结构特点，轴线标高控制线在施工现场进行拼装。其安装顺序为：先安装中区，然后安装东、西两侧。每个独立分区安装的顺序均由建筑物对称轴H轴向两侧推进安装，单元间拼装完成时，可采用倒链和千斤顶进行安装精度调整与校正。4 施工工艺程序与方法1）主要施工工艺流程为：测量放线定位调整预埋件支撑体系搭设半成品堆放安装对称轴上的构件调整杆件位置对称轴局部网架调整向两侧对称推进支座焊接马道安装支托安装主檩条安装天沟安装涂装屋面底板安装次檩安装。2）施工工艺方法：测量放线工作主
4、要包括对建筑物轴线的复核和预埋件偏移情况的检查，尤其是工程中标高较复杂，控制标高的引测工作更为重要。由于工程中预埋件种类较多，拱内侧及东、西区弧梁上为平板埋件，拱下为预埋螺栓，各处标高均不同。在安装钢结构前，需要认真的进行复核，若有偏差，需要及时进行处理。支撑体系的选择与优化。支撑体系是施工中需要重点研究的课题之一，在选用时应考虑其安全性、稳定性、可操作性和经济性等综合因素，同时还要考虑与钢网架结构安装工作的衔接问题。支撑体系采用扣件式脚手架，应编制相应的搭设方案，并根据图纸将网架标高控制点搭成井字架，支撑点设在下弦节点处。半成品运至现场后，经探伤合格后再吊至作业区。对所有材料应分类分区堆放在
5、脚手架作业平台上，不允许集中荷载堆放。杆件及配件应根据编号按图纸进行安装，并按对称轴由一侧向另一侧安装。在安装过程中，应不断复核各点位置。施工安装过程中，一旦发生偏差，应立即进行调整。标高用千斤顶上下调整即可，平面位置应将千斤顶支成75左右角度，向图纸位置校正，直至调整到正确位置为止。在确认无误后可向两侧对称推进，并进行大面积安装。在安装过程中，要严格复检杆件尺寸及螺栓球偏差。对每三根杆件应复查其总尺寸，并随时检查基准轴线、位置、标高及垂直偏差，还应及时校正。安装完成并复核无误后，可进行支座焊接工作。焊接顺序同安装顺序，采用围焊。檩条与螺栓球上部安装的支托焊接，安装时要确保平直成线。单元平面保
6、持在同一个平面内。涂装工程。对所有钢构件表面喷射或抛射除锈，等级为Sa2.5级。除锈后应立即涂装防腐；涂装前应对涂料验收，确认符合设计要求，然后开桶、搅拌、配比、熟化、稀释、过滤。涂装、遍数、涂层厚度均应符合设计要求。涂装时的环境温度和相对温度应符合涂料产品说明书的要求。如有的使用水性无机富锌底漆一道，厚度50m，环氧云铁漆一道，厚度30m，丙烯酸聚氨酯面漆两道，而每道厚为50m。在对钢构件防火涂层时，其防火涂料耐火极限不小于1.5小时，另在涂装前构件表面不得有焊渣、焊瘤、油污、水、毛刺等。涂装应均匀，色泽一致，无明显其皱、淋挂、附着应良好。本工程采用天沟自然排水。5 劳动组织与施工方式当方案
7、制定后，可进行了劳动组织，通过分析后选择最佳施工方式。比如某工程，一共需要组织焊工5人，安装工35人，架子工24人，吊装共7人。开工时正值正直冬季，焊接工作实施时比较困难。加上地区多风，而且风力较大，其钢板导热系数大，中区两侧预埋件钢板又全部镶嵌在混凝土中。预热后，热量很快就会散失，使用其它保温方法又投入过大，而且焊缝为立焊和部分仰焊。同时，在低温下操作质量很难保证，连续的低温天气，以致造成拱混凝土强度增长过慢。通过调整计划，将网架安装顺序改为东区、中区、西区依次进行，其余不调整。而东、西区预埋板焊缝为平焊，施工难度较小，防风保温措施也比较容易。支撑体系经反复核算后，决定采用增加节点构造，减少
8、立杆用量的方式，也就是在网架球节点处增加格构式立杆，而将其余立杆间距增大为1800mm，在保证安全的前提下，可尽量减少周转料的投入。6 机具设备的布置与配备为了便于施工，在开工之际，必须配齐相应的一些施工机械。某工程在施工过程中，主要配备与布置的机械设备见表1所列。表1 主要机具配备表序号设备名称数量（台）规格型号备注1半自动切割机3CG1-3000A下料2交流焊机5BX1-300焊接3开坡口机1焊接边缘加工4抛丸机1WRM-2抛丸除锈5汽车吊1QY-8构件安装6卷扬机1构件吊装7水准仪1AL328-A抄平8经纬仪2BTD-2定位轴线9漆膜测厚仪1CMI100测量涂装厚度10超声波探伤仪1CT
9、S-22焊缝无损检测7 工程质量控制1）工程技术准备。一是针对工程的实际情况，制定出针对性的施工方案、技术交底，并请专家对施工方案进行技术性评估与指导；二是对技术工人进行技术培训，合理组织安排劳力；三是建立QC全面质量管理体系，并全员参加。针对施工中的技术难点展开讨论，及时配合试验并可发现实际操作中存在一些问题，相应也可得到一一的解决。2) 工程质量标准。在工艺施工过程中，所掌握的质量控制标准，即执行相关设计要求及钢结构工程施工质量验收规范等。3）质量保证措施。组织工程技术人员，要认真阅读图纸，确定施工中的关键工序，编制好施工方案，并进行评定。在制作前对所有构件在钢平台上放样，量去实际尺寸。在
10、钢结构制作安装过程中，要严格执行自检、互检、专检制度，期中每道工序必须在自检达到标准后才能进入下一道工序。要将检验工作落实到人，对不符合质量目标的构件及时标识返修，坚决杜绝不合格品流入下道工序。要严格按照设计图纸进行施工，并认真贯彻落实技术岗位责任制度和技术交底制度，其技术交底要简明易懂。要制定严格的材料管理制度，对工程所需的原材料、半成品，必须是合格供应商提供的优质产品，对无证产品一律不得进场。在网架安装时，施工单位应在平台上弹出网架杆件安装控制线和支座的轴线，于下弦节点位置设置垫木，并对其顶面进行抄平。使下弦球节点搁置在垫木之后，其标高和安装标高应保持一致。当组装完毕撤去垫木后，其网架直接
11、搁置到支承面上与支座焊接连接，最后再对焊接接头质量进行检查。8 安全技术保障措施1）要严格执行建筑施工安全检查标准(JGJ5999)规定的建筑施工现场安全防护标准，现场又明显的安全标志牌。2）当负距地面2m以上作业时要有防护杆、挡脚板或安全网，期架设安全网有专人检查监护，发现不符合要求时，应停止使用并立即撤换或整改。3）对临时配电线路，要按规范要求进行敷设整齐，其架空线采用绝缘导线，不得采用塑胶软线，也不得成束架空敷设，也不得沿地面明敷设。4）配电系统应实行分级配电，各类配电箱、开关箱安装和内部设置必须符合有关规定，开关电器应标明用途。各类配电箱、开关箱外观完整、牢固、防雨、防尘，箱体涂有安全
12、色标，统一编号，箱内无杂物。停止使用时切断电源，需箱门上锁。线路不得任意接长和调换，工具的外绝缘要完好无损，维护和保管要由专人负责。5）对所有的施工机械设备必须做到定期检查，施工机械不得带病工作，非专业人员不得开启机械。6）大型机械的吊装必须符合规定要求，并办理验收手续，经验收合格后方可使用。9 施工效果分析在采用曲面球形钢结构网架施工工艺上，与其他网架安装方法相比，它又以下几方面优点：根据多例施工经验证实，施工工期可比计划工期提前3-4天，这样就节省施工工期，为后续工序的施工创造了有利的条件。采用此工艺施工，由于施工工期提前了3-4天，一般可减少租赁材料使用费近5万元左右，显然其经济效益也是
13、非常可观的。10 结束语曲面球型螺栓节点钢结构网架施工工艺具有独特的优点，在应用此技术施工过程中，只要根据其特点，合理布置和配置相应完好齐全的施工机械，合理组织好劳动力施工，制定和执行好安全质量控制便准，并严格按照标准进行操作，就能将施工质量得以提高，并将工期提前，相应也节省了租赁设备、材料等费用，效果较好。该技术值得推广应用。参考文献1陈绍蕃.钢结构设计原理.北京:科学出版社,19872赵熙元.建筑钢结构设计手册.北京:冶金工业出版社,19953陈绍蕃.钢结构.北京:中国建筑工业出版社,19964陈琢如.我国高层钢结构房屋及用钢概况.钢结构,1996(2)5高层建筑结构方案优选M.中国建筑工业出版社,1996-06.6陆卫东,丘国雄,门楷.对高层建筑基础设计优化的探讨J.中国工程咨询,2004.11.7周坚.高层建筑结构力学M.机械工业出版社,2006-01.8中华人民共和国国家标准.冷弯薄壁型钢结构技术规范(GBJ18-87).5
