特大跨度柱面网壳施工方法与流程

本发明涉及一种施工方法，尤其是一种钢结构网格施工方法，具体地说是一种跨度在140米以上的特大跨度柱面网壳施工方法。

背景技术：

目前，特大跨度柱面网壳被广泛地应用在煤炭、电力、水泥、钢铁等行业，是为了保护堆取料机及露天存放的煤炭等物料，并减少其对周围环境污染而专门建造的，特别是在原有场地不允许建造多连跨柱面网壳结构的情况下，而后建的一种特大单跨度柱面网壳。

目前，对于柱面网壳，施工的关键工序就在于起步单元的安装，起步单元施工的好坏将直接影响后续网壳的安装，以至影响整个工程的成败。对于这种特大跨度双层焊接球柱面网壳，三层螺栓球柱面网壳，常用的施工方法是以满堂脚手架作为施工平台，进行起步单元安装，后续网壳施工采用累积滑移法或者滑移平台施工。

采用满堂脚手架进行网壳的安装主要不足之处有如下几点：①、满堂脚手架搭拆和租赁费用高； ②、满堂脚手架搭拆周期长，对工期影响大； ③、高空作业时间加长，增加安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的特大跨度柱面网壳施工难度大，成本高，周期长的问题，发明一种用“螺栓球网壳平台”来代替满堂脚手架平台进行网壳的起步单元安装作业，后续网壳采用累计滑移法或者滑移平台的方法进行安装的特大跨度柱面网壳施工方法。

本发明的技术方案是：

一种特大跨度柱面网壳施工方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，根据结构的特点及场地情况，选择起步单元的位置；根据当地风荷载标准值及安装时的温度情况，经过设计验算结果选择起步单元的大小，以满足起步单元作为独立支承结构的要求；

其次，根据起步单元的大小及传递给支撑平台荷载的大小来设计下部螺栓球网壳支撑平台，支撑平台宽度方向（即沿柱面网壳轴向）每侧各长出起步单元网壳1m左右，以方便安装人员行走；

第三，分块地面拼装支撑平台，空中对接就位后，安装操作平台，并用全站仪进行支撑点位的放样；设置好支撑点位后，将拼装好的起步单元分块吊装至设计点位，空中对接就位；当起步单元安装完成后，对起步单元的卸载过程进行仿真验算，按照仿真验算结果，分批逐步卸载支撑千斤顶；

最后，滑移柱面网壳或支撑平台进行后续网壳单元的施工。

所述的柱面网壳跨度不小于140m。

所述的支撑平台为螺栓球网壳平台以方便支撑平台的安装和拆卸，操作平台柱通过支托与支撑平台连接，操作平台柱与支托焊接连接，操作平台梁与操作平台柱螺栓连接，支撑梁与操作平台梁螺栓连接。

对于后续网架采用累计滑移法施工时，螺栓球网壳支撑平台柱设计成井字形柱的形式，采用滑移平台施工后续网壳时，螺栓球网壳支撑平台柱设计成网架墙的形式。

所述的网壳由双层焊接球网架或三层螺栓球网架拼装而成，采用双层焊接球网架作为网壳时应在网壳内安装支撑柱以减少网壳的跨度防止因网壳过重而导致的变形或塌陷。

所述的支撑柱位于整个跨度方向1/3处。

本发明的有益效果：

本发明具有投资省、施工周期短，安全性高的优点。

本发明突显了作业过程占用场地少，施工速度快，费用低，安全风险低，施工质量高等特点。

附图说明

图1是本发明的双层焊接球网架支撑立面示意。

图2是本发明的双层焊接球网壳平台柱及网壳柱安装示意。

图3是本发明的双层焊接球网壳平台与平台柱对接顺序示意。

图4是本发明的双层焊接球网壳对接顺序示意。

图5是本发明的三层螺栓球网架支撑立面。

图6是本发明的三层螺栓球网壳平台柱安装示意。

图7是本发明的三层螺栓球网壳平台与平台柱对接顺序示意。

图8是本发明的三层螺栓球网壳对接顺序示意。

图9是本发明的操作平台示意。

图9中1为上部网壳下弦，2支撑梁，3为操作平台柱，4为支撑千斤顶，5为支托，6为操作平台梁，7为底部网壳支撑平台。

图10是本发明的卸载顺序示意。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

一种特大跨度柱面网壳的施工方法，该方法的特点是采用螺栓球网壳平台进行安装作业，使得该作业过程占用场地少，施工速度快，费用低，安全风险低，其步骤如下：

第一，网壳基础各项参数复核。

第二，根据结构的特点及场地情况，选择起步单元的位置。根据当地风荷载标准值及安装时的温度情况，经过设计验算结果选择起步单元的大小，以满足起步单元作为独立支承结构的要求。

第三，根据起步单元的大小及传递给支撑平台荷载的大小来设计下部螺栓球网壳支撑平台，支撑平台宽度方向每侧各长出上部网壳1m左右，方便安装人员行走。

第四，根据设计图纸施工支撑平台基础，待基础达到设计要求强度后，进行后续网壳支撑平台的安装作业。

第五，地面分块拼装网壳支撑平台，然后分块吊装，空中对接就位。

第六，在支撑平台上部搭设操作平台，并采用全站仪进行支撑点的放样定位。

第七，地面分块拼装柱面网壳起步单元和后续的安装网格单元待用，根据安装进和分块吊装至支撑平台上，空中对接就位。

第八，当起步单元安装完成后，对起步单元的卸载过程进行仿真验算，按照仿真验算结果，分批逐步卸载支撑千斤顶。

第九，滑移柱面网壳或支撑平台进行后续网壳的施工。

以图1工程为例，本发明的有益效果如下表一：

表一 有益效果对比表

详述如下：

一、网壳基础复核

首先根据设计图纸，由总监理工程师组织设计、施工等单位对土建单位弹出的网壳基础十字线进行轴线尺寸、位置、水平度、标高及支座锚栓位置等参数，按照设计及施工规范要求进行复核，对不符合设计及施工规范要求的参数进行整改，对整改后的网壳基础进行复核无误后办理中间交接手续。支承面顶板的位置、标高、水平度以及支座锚栓的位置允许偏差应符合表二规定。

表二 支承面顶板、支座锚栓位置的允许偏差（mm）

二、起步单元选择

根据结构的特点及现场场地情况，首先对起步单元的位置及大小进行初步选择，起步单元高宽比一般不大于3，初步选定好起步单元后，对起步单元进行设计验算，起步单元在自重情况下满足风荷载和温度效应的共同作用时，起步单元的选择即可满足作为独立支撑结构的需要。

三、支撑平台的设计

为满足安装及拆除方便，将支撑平台设计成螺栓球网壳结构，支撑平台的宽度方向每侧一般比网壳起步单元宽出1m（柱面轴向）。根据起步单元的自重，并按照规范考虑相应的施工荷载、温度效应及风荷载的作用等，对支撑平台及平台基础进行设计，以满足支撑的需要。

四、支撑平台基础施工

根据平台基础设计图纸，以验收合格的网壳基础为基准首先进行支撑平台基础放线定位，然后进行土方开挖（降排水），再基础施工，最后进行土方回填，待基础强度满足施工规范要求后进行支撑平台安装。

五、支撑平台安装

支撑平台包括平台柱和平台（见图1和图5）两部分，图1采用的是双层焊接球架，图5采用的是三层螺栓球网架，施工顺序为先平台柱安装后平台安装。平台柱部分采用高空散装法施工（见图2和图6），平台部分采用地面块状单元拼装，然后整体吊装与平台柱高空对接就位的施工方法（见图3和图7）。

六、操作平台安装

操作平台由支托、操作平台柱、操作平台梁、支撑梁构造而成（见图9），为了便于操作平台的拆装，将操作平台柱与螺栓球网架支托焊接连接，将操作平台梁与操作平台柱螺栓连接，将支撑梁与操作平台梁螺栓连接，千斤顶安装在支撑梁上，网壳单元的下弦支撑在两个千斤顶上。安装时按照先柱后梁的顺序依次安装就位，并保证柱的垂直度与梁的水平度满足施工要求。

七、网壳起步单元安装

为了减少在操作平台上的定位难度，将网壳的起步单元划分为若干块状单元，块状单元采用就近的原则在平台附近地面拼装，然后分块吊装至操作平台，块状单元的定位采用免棱镜全站仪，块状单元的标高调整采用支撑梁顶部的千斤顶（见图9），为保证块状单元对接顺力，块状单元的拼装尺寸应符合设计及施工规范要求（见表三），对接时保证每个螺栓施拧或者焊管和球的装配间隙、角度等符合设计及施工规范要求。

表三 块状单元的允许偏差（mm）

八、网壳起步单元卸载

网壳起步单元卸载是起步单元施工成败的关键工序，根据类似项目卸载的成功案例，卸载前首先对起步单元进行仿真验算，卸载过程中根据验算结果对关键杆件进行应力监测，对关键球点进行位移监测，以便提前发现问题并及早作出预防措施。为了保证卸载时荷载分配的均匀性，卸载时采用两组人员从跨中支点位置往支座支点位置同时对称进行（见图10），千斤顶每次卸载的高度以2cm为宜，通过多次往复卸载作业，将千斤顶脱离下弦球位置。

九、网壳起步单元累计滑移或者滑移平台

当起步单元卸载完成后，利用累计滑移法或者滑移平台的方法将起步单元与支撑平台离开一定的距离，在支撑平台上继续后续网壳的安装作业，后续每完成一定区域后，先进行卸载工作，然后继续滑移，依此类推，完成整个网壳的滑移安装工作。

网壳可采用图1所示的双层焊接球网架或图5三层螺栓球网架拼装而成，采用双层焊接球网架作为网壳时应在网壳内安装支撑柱以减少网壳的跨度防止因网壳过重而导致的变形或塌陷，所述的支撑柱的设置一般位于整个跨度方向1/3处，如图1-4所示。

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。