大型网架工程安装技术探讨

范志忠

（福建省工业设备安装有限公司 福建福州 350011）

0 引言

网架结构广泛应用于高铁站站房、商业综合体、体育场、机场、大型车间厂房等大空间大跨度建筑屋顶［1］。科学的网架设计，可使同等条件下用钢量与钢筋砼结构耗钢量相近，减少砼的使用，减轻结构自重70%～80%。与一般钢结构比较，有效节约25%～50%钢材。网架结构靠杆件的轴力传递载荷，由于网架结构杆件之间的相互作用，材料强度得到充分利用，减轻了自重，节约了钢材，又使其具有整体性好、空间刚度大、结构稳定、建造成本低等特点［2］。

1 工程基本情况

某电厂主厂房采用网架结构，网架为Z 字型结构。低跨长41.25 m，宽56.15 m。高跨长24.65 m，宽度56.15 m，投影面积为3 700 m2。网架最高支座预埋件高度为49 m，最低支座预埋件高度为39.5 m，网架矢高最大为2.9 m，跨度56.15 m。柱距最大8.5 m。网架平面布置和立面图见图1、图2。

图1 网平面布置图

图2 网架立面布置图

本工程钢网架设计概况：①本工程安全等级为一级。设计基准期为50 a，主体结构设计使用年限为50 a。②建筑抗震设防类别为丙类，7 度抗震设防烈度。0.1 g 设计基本加速度，场地设计场地土类别Ⅱ类，地震组别第一组。③屋面荷载标准值。a.静荷载：上弦层0.3 kN/m2，下弦层0.15 kN/m2。b.活荷载：上弦层0.55 kN/m2（100 a 一遇基本雪压）。c.风荷载：基本风压值为0.4 kN/m2，地面粗糙度为B 类，风荷载体型系数取值按《建筑结构荷载规范》。d.6 度抗震设防烈度，0.05 g 设计基本地震加速度，场地类别Ⅱ类，设计地震组别为第一组；抗震设防类别为丙类；f.设计温差：±25°；g.杆件控制长细比：压杆150、拉杆200。

结构材料主要有：选用无缝钢管或高中频焊管Q235B 钢管；高强螺栓选用《合金结构钢》（GB/T3077—2015）的20Mn TiB 或40Cr，性能满足 《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》（GB/T16939—2016）要求；螺栓钢球采用《优质碳素结构钢》（GB/T699—2015）中的45 号钢锻造制成；封板锥头选用Q235钢，钢管直径≥75 mm 时采用圆锥头，焊接接头及锥头的任何截面应满足跟钢管母材强度相等，厚度应满足强度和变形的要求并避免应力集中；套筒材质选用45 号钢；焊条Q235B 选用E43XX 系列，Q345B 选用E50XX 系列。

2 网架结构现场安装方案

2.1 网架安装方案

根据现场施工场平，结合机具布置，通过施工方案优化，将本安装分为A-F 等6 个区域进行。A 区为正四角锥结构起步架网架，长15.55 m，宽15 m 展开面积233 m2。网架最高支座预埋件高度为49 m，网架矢高2.8 m，跨度15.55 m。本区域网架跨度较大、安装高度高，考虑成本及现场条件，采用满堂脚手架+杆件高空散装的方法。B 区、C 区均为正放四角锥结构网架，其中C 区为+字型结构，尺寸分别为长度15.55 m，宽度15 m 展开面积233.25 m2和长度15 m，投影宽度9 m，展开面积135 m2。网架支座预埋件高度均为49 m，网架矢高分别约2.8 m 和1.87 m。此两部分在A 区起步网架拼装完成后，采用地面拼锥+塔吊吊装椎体高空散装的方法。D 区、E 区均为正放四角锥结构，尺寸分别为长度41.25 m，宽度18 m，展开面积742.5 m2和长度41.5 m，宽度41.25 m，展开面积1 712 m2，本区域网架跨度大，中间无法设置临时支撑，安装难度大，需重点把控住网架挠度，采用地面拼锥+塔吊吊装椎体高空散装的方法。F 区为高低跨衔接Z 字型网架，长度41.5 m，投影宽度24.65 m。需待塔吊拆除后将杆件椎体拼装好后高空散装合拢，采用地面拼锥+吊车或卷扬机吊装椎体高空散装的方法。

2.2 重点、难点及措施

本工程网架跨度大，网架的挠度控制是工程难点之一。网架标高高、大型吊车无法进入施工现场，网架的拼装是工程难点之一［3］。各施工区、段，各工序（钢网架构件制作及进场、钢网架结构安装、结构涂装）之间的协调配合、安全、文明施工的执行及施工工序协调，各施工班组统筹协调，有序组织、交叉作业是项目管理的重点内容。工程点多面广量大，网架构件种类多，构件的加工试验检测、施工质量过程控制是本工程施工的重点。结构特殊，结构跨度大、施工高度高，存在着高风险作业面多，安全隐患复杂，如何做好安装现场风险管控、保证人身设备安全、预防事故发生是现场安全文明施工重中之重。现场场地条件局促，材料分拣等也是工程施工的重点。

加强技术管理，积极推广应用“四新”技术，实施样板引路、科学施工。每道工序施工前，技术人员一定要进行详细的技术交底，把施工流程、顺序、注意事项、质量控制标准向操作人员交代清楚。严格控制网架安装螺栓的安装质量、控制网架安装的尺寸进度、采用在弧度弦长方向拉钢丝绳限位、对工人进行培训、派遣高空作业熟练工人进行安装、并采用测量仪器监控等方法控制网架挠度。采用措施安装起步网架后使用塔吊进行吊装业主应提供充足的场地，施工人员应按安装进度需要分检与整理杆件，严格按设计编号分类。选派精兵强将，组建精干高效的项目管理班子，提高现场组织、协调与管理水平，确保多工序交叉作业时能够有条不紊的进行，增加熟练施工人数，加大资源投入。

2.3 安装工序

起步网架安装：

起步钢网架的施工工序：①网架预埋件轴线尺寸、标高复测；②满堂脚手架搭设顶上满铺跳板；③对应杆件吊至跳板上；④检查杆件尺寸合格后开始后续网架杆件安装工作。

（1）将第一个网格下弦支撑胎架定位在操作架平台上。依托支撑胎架完成第一个网格下弦杆件组装形成下弦单元。

（2）将一个上弦球和网架腹杆相连接并组装成整体，并将此整体与已就位的下弦单元整体拼装。

（3）开始下一单元格网架下弦构件组装。

（4）将一个上弦球、相连的网架腹杆和侧边的一根上弦杆组装成整体件，与已就位的下弦单元组装形成整体结构件。

（5）重复上述安装作业内容，继续逐步完成其余网格构件拼装，直至整个结构拼装完成（见图3）。起步网架安装完成后对网架尺寸、螺栓等进行全面检查，检查合格后拆除网架临时支撑，让网架恢复到同设计相同的支撑条件后在进行全面检查并合格后再进行后续杆件安装。

图3 局部钢网架拼装成型状态

高空散装剩余网架安装：

待起步网架安装完毕，进行验收见证，以已形成有一定强度的起步网架为基础，将小单元椎体采用塔吊吊装，在网架高空按照逐排逐个节点进行散装组合直至完成。调整网架支座轴线位置，支座采用临时措施固定，组装的网架已构成整体具有一定刚性。采用高空散装完成剩余部分网架的安装：先根据施工图纸编号顺序，在地面逐个拼装网架形成三角锥小单元椎体（见图4），其拼装方式为：以4 根杆件一只球为一小单元，两小单元组成一个网格，在地面上组装形成三角锥。采用塔吊逐个起吊至安装位置，然后在高空的进行节点对接安装。组装三角锥小单元时，按照设计图纸准备球和杆件，将两根弦杆插入球孔位置，用管钳或扳手拧紧套筒螺母，接着安装第三根弦杆（朝天杆）、第四根弦杆（翅膀），然后将网架支托就位安装。拧紧螺母时，可采用边拧边晃动杆件的方法，使杆件与球完全拧紧牢固结合。拼装完后对各螺栓连接情况进行检查和复紧。

图4 塔吊吊装网架三角锥体

2.4 技术保证措施

本工程网架截面为弧形结构，网架在安装过程中会因网架自重产生外张力，造成网架杆件容易变形、网架弧度变大、挠度过大现象。为消除网架因自重产生的外张力，防止网架变形，可在网架支座位置外侧进行限位。采取在网架支座外侧面焊接限位钢板，限制网架外移。另外采取在网架下弦沿弦长方向张拉钢丝绳，每隔三个网格张拉一道钢丝绳，必要时增加钢丝绳张拉数量，控制网架变形外张。

网架高空安装中应注意做好过程的检查测量工作，有问题随时调整紧固。检查的主要内容包括：网架横向、纵向长度，网格矢高，上、下弦网格对角线和尺寸。如有偏差应及时进行调整，在检查验收合格前各临时支点不得拆除。安装网架过程中应注意各临时支点下沉情况检查，如有异常应采取措施进行加固，防止下沉进一步扩展。网架检查调整后，应注意对高强度螺栓再次紧固。网架结构安装验收和屋面验收时，应对整体结构扰度值进行检查测量，确保挠度值符合设计要求，必要时可通过上、下弦尺寸的调整来控制挠度变化［4-6］。

3 结语

网架工程广泛应用于大型建筑屋顶，具有布置灵活、跨度大、结构稳定、建造成本低等优点。文中分析了网架工作安装的重点和扰度控制等难点，同时介绍了安装工序，起步网架安装方法、高空散装剩余网架安装方法和网架安装技术保证措施。科学合理的施工安装方案和工序安排有利于促进交叉作业满足工期，有利于保证网架安装质量，对同类型工程有较好的参考借鉴意义。