螺栓球节点网架屋面安装施工技术

王利军

河钢股份有限公司邯郸分公司物流有限公司设备动力科 河北邯郸 056000

1 工程概况

县医院餐厅屋顶结构是螺栓球节点网架结构，整体网架结构呈现四周锥型样，网架结构四坡起拱，起拱高度为150mm，网格尺寸为3．5M×3．5m，其网架结构支撑模式为下弦式支撑，抗震设防烈度系数为6度。网架轴张总尺寸为90m×45m，螺栓球节点和套筒均使用35#钢，网架节点螺栓采用40Cr钢，节点网架的杆筒、网架节点支座及支托都是使用A3钢，网架结构屋顶共拓用30个弧形支座为压力承受点，其网架结构的节点都是螺栓球节点， 弧形支座选用金属弹簧抗震支座。

2 网架工程施工特点及其难点

餐厅屋架结构是由主架呈纵向走向、悬挑横架及其支托组成的网架结构。网架结构高空安装过程中，在网架杆件没有安装前都计算核定好每个杆件的受力状况，根据受力状况进行网架杆件受力设计。而且网架工程具有网架跨度大、其重量大、构件尺寸大等特点，在高空拼装前要充分核算网架结构的支撑强度、结构稳定性及其杆件受力等情况，对于一些受力过重的部件要采用一定的加固措施。餐厅屋顶网架结构的构件长度多达90m，其截面尺寸达到90×45m，这些网架部件都必须在施工现场进行。所以，复杂繁重的工程施工需事前合理设计施工组织方案、搞好生产调度、所需构件的运输等施工环节，保证工程施工不受影响，能够顺利完成网架拼装工作。该网架工程的难点在于如何调控网架结构的下沉量。网架结构的构件重量巨大，施工时要根据网架结构的拼装方案进行工况核算，要保障整体网架在拆除临时支撑部件后能承受其整体压力。屋顶网架拼装完毕后，拆除其临时支撑部件，其中点挠度数要不大于19cm。

3 网架结构施工方法

3.1 钢球及钢杆件的加工

网架结构的拼装质量受网架材料与施工方法等因素影响，为了保证网架结构的拼装质量，所有的网架构件都在工厂集中加工，保证其构件质量。其网架的节点钢球使用35号钢，采取胎膜方式进行加工。节点钢球加工充许公差为：钢球直径出入不能超过1mm，其钢球圆度误差在1mm内。钢杆件的长度误差一般也要求在1mm之内，保证钢管杆件截面必须垂直，其误差应在钢管半径的0．5%内。

3.2 网架结构的拼装

（1）施工前的准备工作。网架结构拼装前，要做好施工前的准备工作，可以利用VR技术制定细致的网架结构施工方案。准备好拼装人员所必备的资料，例如，施工图纸、材料配比单、技术施工规范、网架拼装合同、材料发货单、拼装验收单等。拼装人员要索取网架场地的土建记录清单，土建方要向并拼装方提供夯实的施工平台，并提供一些必要的材料。拼装团队根据土建方提供的有关资料，做好核算、检测、验收工作，并将有关事项具体记录在案存档。通过复查合格后，拼装方就可以清理施工现场进入现场工作。

（2）组装网架结构施工平台。依据网架结构工程施工特点及其网架施工现场情况，在施工场地搭建施工平台—脚手架工作平台。拼装队进入现场施工，首先将施工现场地面夯实平整施工地基，要确保施工平台的地基能够承受所压力要求后，再搭设脚手架施工平台，顶面采用1cm厚木板平铺，平台平面尺寸应大于网架1m左右，施工平台顶面标高应低于下层网架标高300mm。

（3）起步单元的组拼。直接将单根杆件、单个节点拼装成网架，在拼装过程中每个节点的位置都应测量复核。起步单元的网架安装完成后，立即进行自检，保证所有节点处的螺栓紧固到位。进行定位电焊(每个支座处焊接3点)，以保证网架在后面的安装过程中不产生位移。然后分别以起步单元为中心向两个方向同时拼装。

（4）基本单元的拼装。起步单元以外的网架采用空中散装法进行拼装， 首先拼装小单元，然后再总拼成网架，拼装时把网架根据实际情况合理地分割成小单元体，最后形成整个网架。首先选择1个上弦三角锥，用1根上弦水平杆、3根腹杆和1个上弦球拼出1个符合设计要求的单元锥体(见图2)。拼装时应将单元锥体节点球处的所有螺栓全部拧到位。拼完此锥体后应进行校正，下弦矩形对角线误差不应超过1mm，符合上述规定即为合格，可以进行下一步施工。

（5）网架的整体拼装。拼完单元锥体之后即可进行整体网架的组拼。首先按照设计要求安装下弦节点，再安装水平杆件，调整无误后拧紧螺栓。安装下弦节点球时，为了防止网架下垂，应先在下弦节点球处搭设临时支撑架，对于有起拱的位置其临时支撑架顶面应符合设计标高要求。安装完下弦杆件即可安装上弦杆件，利用已经拼装好的单元锥体进行拼装，最后再安装斜杆，经调整无误后拧紧螺栓，这样就拼出一个完整的整体单元了。之后以此类推，拼出整体网架。拼装过程中应随时校正尺寸，确认符合设计要求后方可进行下一整体单元的安装。

4 网架施工工序的质量控制

4.1 施工原材料

屋架使用的各种材料必须有原材料质量证明书和出厂合格证。钢材还应有机械性能、化学成分分析报告。对材料的规格、外观质量、标志、炉号、批号认真进行验收。

4.2 测量

为了保证整个施工过程的误差处于受控状态，施工中采用了全过程定点跟踪测量方法，每部分结构都设置了测量控制点。在杆件安装、螺栓球安装过程中，每天早、中、晚各进行1次测量并记录控制点的轴线标高和垂直度误差结果，将结果在分析之后提交给施工人员，以便及时调整、控制误差。

5 结语

本工程在施工过程中应用了许多新工艺、新材料，通过上述措施，钢屋架的安装精度和焊接质量均达到有关国家标准和设计要求。