悬挑施工技术在不同形状螺栓球节点网架安装中的实际应用

时间：2024-05-18

张景信

（河南能源化工集团规划发展部，河南郑州 450000）

张景信

（河南能源化工集团规划发展部，河南郑州 450000）

本文简要介绍了壳型螺栓球节点网架的特点，阐述了壳型螺栓球节点网架悬挑施工的基本思路和施工工艺，以及该技术的优点。文中对两种常见的壳型螺栓球节点网架——柱壳和球壳的悬挑安装操作方法进行了分析比对，指出因网壳形状不同稳定的基本环带网格位置不同，进而造成脚手架搭设位置不同和安装次序不同，通过效益分析指出该技术优点,便于该技术进一步的推广和应用。

螺栓球节点网架；悬挑拼装；稳定环带网格；小拼单元

1 壳型螺栓球节点网架的特点

螺栓球节点网架，杆件之间全部采用螺栓连接，现场安装简便，广泛用于大跨度、大空间的建筑结构中。近年来，工业厂房屋盖结构（如原料均化库、干料库和成品库等）使用柱面壳型和球面壳型螺栓球节点网架的工程实例逐渐增多起来。对于板型螺栓球节点网架施工，可搭设脚手架高空组装，也可在地面完成整个网架组装后整体吊装，或者分条块组装后再吊装至空中组对；而对于壳型螺栓球节点网架而言，由于结构和外形的特殊性，必须借助搭设的脚手架体系才能完成整个网架的组装。

2 悬挑拼装方法的基本思路和施工工艺

壳型螺栓球节点网架悬挑拼装的基本思路是，综合考虑网架形状、支承情况和现场场地状况，先借助脚手架体系拼装形成初始稳定结构的若干连续的基本环带网格（以下简称“稳定的基本环带网格”或“基本环带网格”），再在此基础上悬挑组装其他环带网格。为确保每次悬挑安装后仍形成稳定体系，单个的节点球必须和与它相连的杆件按一定的规律在地面预先拼装成一球多杆的小拼单元组合件（以下简称“小拼单元”），用吊车送至相应的安装位置进行悬挑安装。其根本出发点是将壳型网架空中安装作业最大限度地移到地面来完成。而稳定的基本环带网格是实施悬挑拼装的基础和前提条件，其位置确定时，既要考虑易于生根，又要便于脚手架搭设。

壳型螺栓球节点网架悬挑拼装的施工工艺流程是：施工准备→搭设组装基本环带网格用的脚手架→散装法安装稳定的基本环带网格→拆除脚手架（需经验算满足下步悬挑施工需要）→地面拼装球杆小拼单元件→在稳定环带网格上逐排悬挑拼装其他环带网格→网架安装完成检查调整。

3 施工准备

3.1 螺栓球和杆件等工件在工厂流水生产线条件下加工制作，出厂前编好序号，进场时进行检查验收。

3.2 对网架平面图与基础平面图进行复核，保证网架支座位置与基础相吻合。检查支承面和预埋件的尺寸、位置是否符合设计和施工规范要求，以及地面平整密实情况是否满足要求。

3.3 综合考虑网架结构形状、支承情况和现场场地状况等因素，分析确定基本环带网格位置。对于柱面壳型网架，取柱壳中间部位座于4个支承点之上的几条横向连续环带网格作为基本环带网格；对于球面壳型网架，取球壳最下部座于所有支承点之上的2条完整的环带网格作为基本环带网格。

3.4 安排脚手架的架杆和扣件进场，并复查其质量情况。

4 搭设脚手架

4.1 在基本环带网格位置处搭设相应的脚手架。对于柱面壳型网架，可在柱壳任一个可形成稳定的基本环带网格（座于4个支承点之上的横向连续环带网格）位置的下部空间搭设满堂脚手架；对于球面壳型网架沿着球壳最下部二个环带网格搭设一圈脚手架。

4.2 脚手架设计时，其承载力和稳定性应满足散装基本环带网壳的要求。

4.3 脚手架搭设时必须符合规范要求，搭设高度与下弦杆顶标高位置基本齐平，顶部的脚手板要满铺、可靠固定，顶部四周设置防护栏杆。

5 组装稳定的基本环带网格

5.1 当土建支承面和脚手架验收合格后，方可开始在脚手架上拼装基本环带网格，拼装成的基本环带网格必须是稳定的结构体系，支座处不得少于4个支承点。

5.2 拼装基本环带网格时，先按支承面轴线位置安放支座，铺放下弦球和下弦杆时，在每个下弦节点处加一临时支承或调平器，使它处于设计的水平位置，紧接着安装腹杆，然后安装上弦杆和上弦球。

5.3 基本环带网格拼装完成以后，对其位置、标高以及支座位置、标高进行测量校正，并检查所有套筒螺母是否拧紧、高强螺栓是否到位，符合要求后，将支座点焊或螺栓连接临时固定。

5.4 基本环带网格验收合格后，经验算满足悬挑施工下一个环带网格的需要，这时候可以拆除脚手架，以腾出相应的场地和空间。

6 小拼单元地面组装

6.1 小拼单元划分。划分应把握的基本原则是：悬挑安装后形成稳定的结构体系，单个的球节点与杆件连接在一起拼装，尽量减少高空作业量。实际划分时应综合考虑网架结构类型、悬挑安装位置、安装后的结构稳定性、施工条件等因素，将网架的各个螺栓球节点和与它相连的杆件有规律地划分成一球多杆的小拼单元件，在图纸上编好序号。由于网架结构形式和网格位置的不同以及安装次序的不同，拼装小拼单元件时每一个螺栓球节点对应的杆件数可能不完全相同，如对于四角锥体单元组成的网壳，小拼单元基准件是一球四杆，但对于每一个环带网格最先（最后）安装的上弦（下弦）节点均不是一球四杆小拼单元。

6.2 小拼单元地面拼装。小拼单元拼装在其设计实际投影附近的地面上进行，依照安装次序按图纸将每个螺栓球和相应的杆件拼装成一个个的一球多杆的小拼单元，拼装完成后保持角度和尺寸，以防止杆件变形，并将螺栓拧紧，按图纸编号编好序号。

7 悬挑法拼装其他环带网架

7.1 悬挑拼装施工步骤。一是在已拼装好的基本环带网格的基础上，向一侧或两侧逐环带悬挑拼装其他网格，每次扩展一条环带网格。二是每个环带网格开始悬挑安装时，用吊车将一个个小拼单元送至相应的安装位置，边安装边测量网格的长度、高度和垂度，如发现偏差太大时，及时予以校正和调整，一条上弦环线上的螺栓球节点依次安装完成，进行调整、紧固，接着依次安装紧邻的一条下弦环线上的螺栓球节点，如此交替进行，直至该环带网格安装结束。实际施工时具体安装顺序可根据网架结构形式和吊车站位情况进行相应调整。三是一条环带网格悬挑拼装完成后，对该环带网格的位置、标高、几何尺寸、螺栓拧紧程度、挠度以及支座位置、标高进行校核，符合要求后，将支座点焊或螺栓连接临时固定。如果该环带网格没有设计支座，应设置临时支座，待设计支座安装后再将临时支座拆除。四是按上述工艺逐环带悬挑安装其他网格，环带网格安装越多形成的网壳越稳定。整个网架安装完成后，进行检查验收，不符合要求的部位进行调整，重新紧固连接螺栓。

7.2 柱面网壳悬挑安装的操作要点。一是柱面网壳悬挑安装施工时，从基本环带网格开始，沿纵向依次向两侧逐环带悬挑拼装各个环带网格。安装过程中，空中悬挑作业工人数与小拼单元杆件数保持一致。二是以四角锥体单元组成的柱壳为例。每个环带网格悬挑安装开始时，先从中部（顶部）开始安装第一个上弦球节点——由1个上弦球、1条上弦杆和2条腹杆组成的一球三杆的小拼单元，将其用吊车送至相应的安装位置，在其三根杆件对应的三个已安装螺栓球的位置上的三个工人，将杆件的另一端与对应的螺栓球连接，并拧紧螺栓，检测合格后第一个上弦球节点安装完成。按上述工艺向两侧依次安装由1个上弦球、2条上弦杆和2条腹杆组成的一球四杆小拼单元基准件，逐节点推进。最后安装环带端部的上弦球节点——由1个上弦球、2条上弦杆和1条腹杆组成的一球三杆小拼单元件。三是上弦球节点安装完成后，接着从环带中部（顶部）开始安装第一个下弦球节点——由1个下弦球、1条下弦杆和2条腹杆组成的一球三杆小拼单元，用吊车将其送至相应的安装位置，在其三根杆件对应的三个已安装螺栓球的位置上的三个工人，将杆件的另一端与对应的螺栓球连接，并拧紧螺栓。然后按上述工艺向两侧依次安装由1个下弦球、2条下弦杆和2条腹杆组成的一球四杆小拼单元，逐步推进。最后安装环带端部的下弦球节点——由1个下弦球、2条下弦杆和1条腹杆组成的一球三杆小拼单元件。

7.3 球面网壳悬挑安装的操作要点。从基本环带网格开始，沿竖向由球壳底部向壳顶收口式逐环带悬挑拼装各个环带网格。每个环带网格安装时，可从任意一个螺栓球节点位置开始，沿顺时针（或逆时针）方向依次悬挑安装该环带上弦球节点，拼装方法同柱面网壳节点悬挑拼装方法。上弦球节点全部安装完成后，再依次安装下弦球节点。对于以四角锥体单元组成的球壳，每个环带网格最先安装的一个上弦（下弦）节点是一球三杆小拼单元，每个环带中间部位安装的上弦（下弦）节点是一球四杆小拼基准件，每个环带安装的最后一个上弦（下弦）节点是一球五杆小拼单元。