一种异形大跨度网架高空定位分块安装方法与流程

本发明涉及一种异形大跨度网架高空定位分块安装方法，尤其是适用于异形、拱壳式，跨度为30～120m网架、网壳及同类型桁架等钢屋架安装施工。
背景技术：
：目前，网架结构是一种造型方便、受力合理、屋盖安装及吊顶技术成熟的空间结构。异形大跨度网架通常是体育场馆、公共建筑等首选结构。其特点是跨度大，造型复杂，高空拼装作业多，安装精度要求高。选择更合理的安装顺序、减少安装应力、保证安装的精确度、安全高效施工是本工法的目的。包括安装方案的确定、节点坐标的控制、劳动力组织和测量技术。实际应用中，在质量、安全、经济和社会效益等方面获得了成功，在同类结构的安装中值得借鉴。特点：1根据网架结构特点，分三部分进行安装：支座部分安装、主承力带部分和各区域拱壳的安装。有利于控制支座定位精度、网架安装精度和构件的安装质量。2利用网架结构通用设计分析软件选择主承力带，确保主承力带刚度，有利于控制网架结构的安装精度。3设置测点用全站仪或经纬仪和水准仪随时进行测量调整，提高安装精度，有利于减小安装内力，保证安装质量。4安装顺序合理，利用网架自身结构特点形成稳定的空间体系，便于分区域组织劳动力对称、平行作业，施工安全高效，易于保证构件安装质量，大大缩短高空施工工期，经济性好。5根据结构形状，搭设仿形台阶式满堂脚手架，节省大型吊车台班，定位精度高，避免强行就位，高空拼装作业安全，操作方便。技术实现要素：本发明的目的是提供一种异形大跨度网架高空定位分块安装方法，解决异形大跨度网架高空定位分块安装过程中跨度大，造型复杂，高空拼装作业多，安装精度要求高问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种异形大跨度网架高空定位分块安装方法，是利用网架或网壳的三角锥或四角锥几何不变体系的稳定性，选择一定刚度的主承力带，利用主承力带先行安装合拢，再将较大覆盖面积的网架或网壳分割成多个作业区域，再组织分区域平行、对称安装；先安装主承力支座，再安装主承力带1，然后分区域按2，3，4顺序安装，分区域安装时，每条网格带从中央向外缘依次安装，具体包括以下：1）主承力带确定：采用MST2004网架设计分析软件或其他网架设计分析软件，在MST2004网架设计分析软件中建立网架模型，按设计要求施加恒、活、风等荷载，按各工况组合计算，确定网架构件截面；1．1）卸除结构上恒、活、风荷载，按施工荷载和自重状况，视结构形状，由主承力支座处或规整的壳形网架等分支座处选择上弦二格、下弦一格网格作为主承力带，根据不同的网架结构形状，一般考虑将网格分成对称的四等分或六等分；1．2）删除主承力带以外的各区域网格构件，断开主承力带，添加临时支撑构成验算模型；1．3）在主承力带悬臂最远处施加调整水平力和竖向力，一般施力为5吨为限，计算分析要求主承力带与特征点能同步位移，位移量偏差不大于2mm，并表示网架主承力带具备一定的刚度；1．4）主承力带刚度不足，则选择上弦三格下弦二格再行受力分析，同样要求位移量偏差不大于2mm，确定主承力带网格；2）施工准备2．1）按主承力支座→主承力带→各区域网架构件的安装顺序组织构件制作、运输；2．2）构件辅放场地及进场道路回填，铺石子平整并压实；2．3）根据计划准备齐所需劳动力及工机具，满足现场需要；2．4）完成各工种的技术、安全培训及数据交底；3）测量复测3．1）检查预埋件的轴线尺寸、标高、平整度是否满足设计及规范要求；3．2）记录复测结果，办理基础支撑面交接手续；3．3）对预埋件偏差过大的在安装前提出解决办法，经设计确认后实施；确保支座偏差处于规程要求的理论设计位置范围内；4）脚手架搭设4．1）采用扣件式钢管或碗扣式钢管搭设满堂脚手架，上铺脚手板，脚手架立杆间距及步距应经验算以2mm为限；4．2）脚手板较网架下弦低30cm，脚手架的承载能力为3KN/m2；4．3）脚手架搭设完毕需按JGJ130《建筑施工扣体式钢管脚手架安全技术规程》验收交接；5）安装准备5．1）通过土建搭设的塔吊或龙门式吊车运输构件到脚手架操作平面上，均匀摊放；5．2）检查各构件符合验收规范和拼装要求；5．3）完成杆件组合拉力试验和螺栓球组合拉力试验，并达到设计及规范要求；6）支座安装6．1）对支座进行受力分析，确定受力合理、传力明确而又方便调整的固定支座的临时结构，临时支撑防支座倾覆；6．2）将支座向两边延伸安装至邻近的两个辅助支座，该两处辅助支座在确定主承力带时即已选定，形成三个支座的稳定结构主承力带在此稳定结构上向前延伸安装，固主承力带仅上弦二、三格，下弦一、二格，相对很轻，故每前伸一个格后即架于架杆支撑临时固定；6．3）采用脚手架临时支撑支座及主承力带时，因主承力带尚未合拢，网架结构尚未形成稳定结构，因此采用脚手架临时支撑防止主承力带X、Y、Z三个方向的位移和倾覆；7）现场测量7．1）在主承力带安装出支座处，形成两至三格时开始特征点的测量，7．2）选择主承力带轴线位置上在建筑物中央场地易观测的球节点为特征测量点，架全站仪于中央平面层；7．3）测量如采用经纬仪、水平仪，则需在建筑物中央场地上定出几个已知距离点，架经纬仪于两点上，用交汇法测出特征球节点的X、Y坐标，用水准仪测出特征球节点的Z坐标，7．4）在MST2004网架设计分析软件或相应的设计软件已建立的模型中查找特征球节点的理论坐标，比较安装位置与理论位置的偏差；8）主承力带安装、调整8．1）网架采用高空散装法安装：主承力支座和主承力带安装顺序是：在柱支座支撑位置放好支座→按安装图的编号垫实下弦球平面，将下弦杆件与球连接并拧紧到位→腹杆与上弦球连接并拧紧到位，腹杆与上弦球形成一个四角锥或三角锥如图六→腹杆与下弦球连接，但不一次拧到位→上弦杆安装顺序由支座向外延伸，上弦杆与球拧紧、腹杆和下弦球拧紧依次进行→连其他腹杆并拧紧，形成主承力带，8．2）网架主承力带特征球节点测量后，按安装实物位置与理论位置偏差进行调整，调整采用葫芦和千斤顶，借助脚手架进行调整，调整时不允许将脚手架钢管拉弯和顶弯，脚手架作用点处采用支撑加固，一般作用点四面均需加支撑，受力作用点必须在脚手架节点上，不许作用在杆件上；8．3）调整后再次测量，待安装位置与理论位置偏差不超出规程要求时，继续向中央搭设主承力带直至中央处；此过程中要注意下弦球的临时支垫，防侧移和倾覆；9）主承力带合拢；最后测量特征球节点，并调整误差，待安装位置与理论位置偏差不超出规程要求时，中央主承力带实施合拢，合拢后主承力带接头处螺栓拧紧到位，检查全部主承力带螺栓是否拧紧，不允许套筒接触面有肉眼可观察到的缝隙，操作时以销钉发生微小变形，松开后能回弹为拧紧到位标志，杜绝野蛮安装合拢；10）分区域构件拼装10．1）按图三所示，分四个区域组织对称、平行施工。每个区域2个组，每组6人，实施找杆、安装、检查；10．2）四个区域网格构件安装基本处于轴对称状态延伸，方向为由中央向四周沿口发展，以确保安装过程中网架结构受力均匀，避免产生施工应力，减小施工变形；10．3）安装完毕后，测量每个特征球节点实际位置，与理论位置对比分析安装偏差，也可以沿网架中央球工艺孔引一吊锤观测网架中心与建筑物中心偏差，要求符合规程。10．4）拆除下弦球临时支撑。本发明的有益效果：施工工艺简单、施工顺序合理，充分利用现场条件和自身结构特点，且施工新颖独特、安全可靠，可保证安装精度、减小构件安装应力，保证安装质量，可大大缩短工期，经济效益可观，易于推广。以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。附图说明图1为发明安装结构示意图。图2为本发明的操作流程图。图3为本发明测量主体结构的结构示意图。图4为发明主承力支座安装结构示意图。图5为发明四角锥的结构安装图。图6为发明三角锥的结构安装图。图7为发明实施结构的平面图。图8为发明实施结构的立体图。具体实施方式如图7、8所示，该工程屋面外形为沿X、Y轴对称分布的四瓣花瓣，每瓣花瓣由二部分球面组成。网架结构坐落在24个支座上，支座轴线呈椭圆形分布，最大跨度57.04m×70.2m，其中四个主承力支座跨度为47m×57.04m，20个辅助支座为橡胶支座。柱顶标高从7.4m到19.8m不等。网架结构为三角锥体系，网架矢高为2.0m～2.3m不等。网架最高脊处为25.15m，网架坐落在体育馆三层楼面上，中央为二层篮球场平面。网架构件制作主要包括：螺栓球、杆件组合、支座等。构件制作顺序应按安装顺序先行组织支座部分、主承力带部分生产和运输，然后再组织分区域网架构件、支座运输。螺栓球的螺孔角度、端面偏差，钢管与封板或锥头杆件组合长度偏差必须严格按JGJ7-91《网架结构设计与施工规程》控制，检验合格后方能发往施工现场。钢管与封板或锥头的焊缝必须进行抗拉强度试验，其承载力必须符合JGJ7-91《网架结构设计与施工规程》要求。螺栓球螺纹尺寸精度应达到6H标准，用螺纹塞规逐个检查，合格后方能发往施工现场。螺纹连接强度通过螺栓-球组合拉力试验检查，其承载力必须符合《网架结构设计与施工规程》。支座球焊接的焊条必须采用E5O系列焊条，焊缝达到3级焊缝标准，焊缝高度按设计要求保证；支座底板平整度误差＞3mm；螺栓球弦杆孔与底座板的角度误差不大于20′；螺栓球中心与支座底板中心偏差不大于5mm。实施例1：如图1、2所示，一种异形大跨度网架高空定位分块安装方法，是利用网架或网壳的三角锥或四角锥几何不变体系的稳定性，选择一定刚度的主承力带，利用主承力带先行安装合拢，再将较大覆盖面积的网架或网壳分割成多个作业区域，再组织分区域平行、对称安装；先安装主承力支座，再安装主承力带1，然后分区域按2，3，4顺序安装，分区域安装时，每条网格带从中央向外缘依次安装，具体包括以下：1）主承力带确定：采用MST2004网架设计分析软件或其他网架设计分析软件，在MST2004网架设计分析软件中建立网架模型，按设计要求施加恒、活、风等荷载，按各工况组合计算，确定网架构件截面；1．1）卸除结构上恒、活、风荷载，按施工荷载和自重状况，视结构形状，由主承力支座处或规整的壳形网架等分支座处选择上弦二格、下弦一格网格作为主承力带，根据不同的网架结构形状，一般考虑将网格分成对称的四等分或六等分；1．2）删除主承力带以外的各区域网格构件，断开主承力带，添加临时支撑构成验算模型；1．3）在主承力带悬臂最远处施加调整水平力和竖向力，一般施力为5吨为限，计算分析要求主承力带与特征点能同步位移，位移量偏差不大于2mm，并表示网架主承力带具备一定的刚度；1．4）主承力带刚度不足，则选择上弦三格下弦二格再行受力分析，同样要求位移量偏差不大于2mm，确定主承力带网格；2）施工准备2．1）按主承力支座→主承力带→各区域网架构件的安装顺序组织构件制作、运输；2．2）构件辅放场地及进场道路回填，铺石子平整并压实；2．3）根据计划准备齐所需劳动力及工机具，满足现场需要；2．4）完成各工种的技术、安全培训及数据交底；3）测量复测3．1）检查预埋件的轴线尺寸、标高、平整度是否满足设计及规范要求；3．2）记录复测结果，办理基础支撑面交接手续；3．3）对预埋件偏差过大的在安装前提出解决办法，经设计确认后实施；确保支座偏差处于规程要求的理论设计位置范围内；4）脚手架搭设4．1）采用扣件式钢管或碗扣式钢管搭设满堂脚手架，上铺脚手板，脚手架立杆间距及步距应经验算以2mm为限；4．2）脚手板较网架下弦低30cm，脚手架的承载能力为3KN/m2；4．3）脚手架搭设完毕需按JGJ130《建筑施工扣体式钢管脚手架安全技术规程》验收交接；5）安装准备如图3所示，5．1）通过土建搭设的塔吊或龙门式吊车运输构件到脚手架操作平面上，均匀摊放；5．2）检查各构件符合验收规范和拼装要求；5．3）完成杆件组合拉力试验和螺栓球组合拉力试验，并达到设计及规范要求；6）支座安装如图4所示，6．1）对支座进行受力分析，确定受力合理、传力明确而又方便调整的固定支座的临时结构，临时支撑防支座倾覆；6．2）将支座向两边延伸安装至邻近的两个辅助支座，该两处辅助支座在确定主承力带时即已选定，形成三个支座的稳定结构主承力带在此稳定结构上向前延伸安装，固主承力带仅上弦二、三格，下弦一、二格，相对很轻，故每前伸一个格后即架于架杆支撑临时固定；6．3）采用脚手架临时支撑支座及主承力带时，因主承力带尚未合拢，网架结构尚未形成稳定结构，因此采用脚手架临时支撑防止主承力带X、Y、Z三个方向的位移和倾覆；7）现场测量7．1）在主承力带安装出支座处，形成两至三格时开始特征点的测量，7．2）选择主承力带轴线位置上在建筑物中央场地易观测的球节点为特征测量点，架全站仪于中央平面层；7．3）测量如采用经纬仪、水平仪，则需在建筑物中央场地上定出几个已知距离点，架经纬仪于两点上，用交汇法测出特征球节点的X、Y坐标，用水准仪测出特征球节点的Z坐标，7．4）在MST2004网架设计分析软件或相应的设计软件已建立的模型中查找特征球节点的理论坐标，比较安装位置与理论位置的偏差；8）主承力带安装、调整如图5、6所示，8．1）网架采用高空散装法安装：主承力支座和主承力带安装顺序是：在柱支座支撑位置放好支座→按安装图的编号垫实下弦球平面，将下弦杆件与球连接并拧紧到位→腹杆与上弦球连接并拧紧到位，腹杆与上弦球形成一个四角锥或三角锥如图六→腹杆与下弦球连接，但不一次拧到位→上弦杆安装顺序由支座向外延伸，上弦杆与球拧紧、腹杆和下弦球拧紧依次进行→连其他腹杆并拧紧，形成主承力带，8．2）网架主承力带特征球节点测量后，按安装实物位置与理论位置偏差进行调整，调整采用葫芦和千斤顶，借助脚手架进行调整，调整时不允许将脚手架钢管拉弯和顶弯，脚手架作用点处采用支撑加固，一般作用点四面均需加支撑，受力作用点必须在脚手架节点上，不许作用在杆件上；8．3）调整后再次测量，待安装位置与理论位置偏差不超出规程要求时，继续向中央搭设主承力带直至中央处；此过程中要注意下弦球的临时支垫，防侧移和倾覆；9）主承力带合拢；最后测量特征球节点，并调整误差，待安装位置与理论位置偏差不超出规程要求时，中央主承力带实施合拢，合拢后主承力带接头处螺栓拧紧到位，检查全部主承力带螺栓是否拧紧，不允许套筒接触面有肉眼可观察到的缝隙，操作时以销钉发生微小变形，松开后能回弹为拧紧到位标志，杜绝野蛮安装合拢；10）分区域构件拼装10．1）按图三所示，分四个区域组织对称、平行施工。每个区域2个组，每组6人，实施找杆、安装、检查；10．2）四个区域网格构件安装基本处于轴对称状态延伸，方向为由中央向四周沿口发展，以确保安装过程中网架结构受力均匀，避免产生施工应力，减小施工变形；10．3）安装完毕后，测量每个特征球节点实际位置，与理论位置对比分析安装偏差，也可以沿网架中央球工艺孔引一吊锤观测网架中心与建筑物中心偏差，要求符合规程。10．4）拆除下弦球临时支撑。机具设备：施工机具、设备一览表：检测器具一览表：序号名称规格单位数量备注1数字全站仪DTS-608SC台12水准仪DSJ-D2台2用全站仪时不用3经纬仪J2台2用全站仪时不用4超声波探伤仪CST-2000台2焊缝检查5电脑涂层测厚仪ECC-24台2涂层测厚劳动力组成及安全劳动力组织由于安装的重要性和复杂性、作业面广、交叉配合作业多且安装要求高等因素，为保证施工的协调安排、进度及质量安全要求，制定劳动组织机构：工作划分网架设计员：分析确定主承力带、查找特征球节点坐标。安装技术员：安装主承力带调正及安装中技术处理。运输班：工厂、工地及操作平台间构件运输。拼装班：网架构件安装。焊工班：支座、檩条等焊接。劳动力配备见下表：安全要求工程防护内容工程防护包括构件变形和现场安全防护，构件放置要摊铺，不允许堆放，网架螺栓球要用钢框运送；吊运构件时吊装区域拉警戒绳封闭，设警戒标志，并派专职安全巡查员检查，无关人员不得进入现场。安全要求各工机具进场要全面检查，保证处于良好状态，工机具要有防雨、防雷接地等措施，遇有雨、雾、雪天或风力大于5级以上时不得进行吊装作业。吊运作业前，要对施工人员集中进行安全教育，各工种严格按照安全操作规程作业，不得违章作业，不得酒后作业。脚手架搭设后使用前须交接验收，交接人员签字。台阶脚手架台阶边缘加设踢脚板。脚手架上醒目位置应设置限载标志：3KN/m2。空中传递工具、构件必须有专人监控，不准抛掷或空中扔下。按高处作业要求设置防护网、佩带安全带、安全帽。施工中遇有方案变动或材料代用，必须经技术负责人签字同意。质量要求本方法必须遵照执行的标准、规范：（1）《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91（2）《网壳结构技术规程》JGJ61-2003、JGJ258-2003（3）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》JGJ130-2001（4）《钢结构工程施工验收规范》GB50205-2001（5）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（6）《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221-95本方法必须符合的其他要求杆件安装后不允许存在肉眼可观察到的弯曲，如有发生，必须查明原因，清除故障后再安装。保持已装杆件表面清洁，对号准确，不错装、不变形。支座预埋件要求表面平整不歪斜。中心水平尺寸偏差不大于20mm，最大尺寸偏差不大于±15mm，相邻预埋件高差不大于10mm，预埋件最大高差不大于30mm。网架挠度应控制在设计挠度的1.15倍以内，空载控制在L/800之内，L为短边长度。拼装及安装尺寸偏差严格按安装要求控制。效益分析技术经济效益施工工艺简单、施工顺序合理，充分利用现场条件和自身结构特点，且施工新颖独特、安全可靠，可保证安装精度、减小构件安装应力，保证安装质量，可大大缩短工期，经济效益可观，易于推广。社会效益整个安装过程基本一次性完成，没割过一根杆和更换过一个螺栓球，就位精度高，为建筑物内装潢赢得了时间，受到业主、监理及兄弟单位好评，结果施工质量被评定为“优良”，工程获中国钢结构协会空间结构分会“优秀工程”三等奖。为企业赢得了信誉，创造了良好的社会效益，并积累了经验，为同类型的桁架、杆索结构安装提供了值得借鉴的经验。工程实例本方法承建淮北体育馆网架结构工程中，采用本工法安装双层网壳，直径φ90m，标高36m，覆盖面积约9000m2，安装共用70天。本方法承建海螺集团预均化堆场网壳（落地双层网壳），直径φ110m，标高20多米，采用本工法安装十座，平均缩短工期27天。安装工艺简单，施工顺序合理，优质快速，经济性好，为同类结构安装提供了一条新途径，具推广价值。以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。当前第1页1 2 3