大跨度球节点球面网架群拔杆吊装施工工法的制作方法

本发明涉及起重、吊装技术领域，具体为大跨度球节点球面网架群拔杆吊装施工工法。

背景技术：

由于现有场馆建筑、仓储建筑跨度越来越大，过去大跨度网架屋面，采用搭设满堂脚手架作为施工操作平台，费工、建设周期长、隐患多；若采用吊车吊装，机械费用高，且因受力不均，易导致网架变形。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种大跨度球节点球面网架群拔杆吊装施工工法。

本发明是采用如下的技术方案实现的：大跨度球节点球面网架群拔杆吊装施工工法，包括以下步骤：制作小拼单元并向四周扩散拼装、第一阶段提升、球面网架向外拼装、拔杆集群的安装、第二阶段提升，球面网架向外拼装和球面网架的固定；

其中，第一阶段提升采用三脚架将球面网架提升，提升高度以满足下一排下弦杆件及球节点的安装高度为准；

拔杆集群的安装包括场地平整压实、钢管制作成拔杆、拔杆定位、缆风绳锚坑定位开挖、缆风地锚埋设、拔杆组立校正、缆风绳调校张紧、拔杆滑轮组安装和起重绞磨安装；

第二阶段提升采用拔杆集群，将多组滑轮组与球面网架各吊点吊索相连接，由绞磨组合牵引各组滑轮组，带动球面网架同步上升，将球面网架整体均匀提升到超过柱顶标高；

球面网架的固定利用一侧绞磨拉的钢丝绳放松，另一侧绞磨锁住不动，将球面网架整体移位对准柱顶，再用全部绞磨将网架下降到柱顶上，并加以调节固定。

上述的大跨度球节点球面网架群拔杆吊装施工工法，制作小拼单元的具体步骤为依球节点坐标将四个下弦球的空间位置进行放线、找平、规方，使四个下弦球在同一个水平面上，依次安装四根下弦杆，连接形成下弦网格，其对角线偏差不超过3mm，而后以其中相邻的两个球节点及相连的下弦杆为安装模板，将锥体的上弦球及相邻的两根腹杆，拼装成“人”字，随后与另外两根腹杆一起安装到四个下弦球节点上，形成一个基本的小拼单元。

上述的大跨度球节点球面网架群拔杆吊装施工工法，第二阶段提升中采用吊尺法进行观测，在周边下弦球下面悬挂同种钢尺各一把，钢尺一端拴在球面网架杆件上，底端固定在地面，然后用水准仪对每个钢尺进行观测，在球面网架提升的同时网架会将钢尺抽出，观测人员通过观测钢尺的读数判断起吊是否同步。

本发明利用网架中心开始对称外扩拼装形成空间单元，以拔杆相互拉结形成稳定体系为承重机构，用滑轮组为提升装置，使网架外扩拼装与提升交替进行，各组拔杆逐步接力提升，将网架提升到指定位置，减轻了劳动强度，提高了工作效率，降低了劳动成本。

附图说明

图1为小拼单元的结构示意图。

图2为小拼单元向四周扩散拼装后的结构示意图。

图3为拔杆上滑轮组的安装示意图。

图4为球面网架吊装示意图。

图中：1-定滑轮组，2-动滑轮组，3-跑绳，4-导向滑轮，5-地锚，6-缆风绳，7-拔杆，8-吊索，9-球面网架，10-混凝土柱子，11-电子吊秤。

具体实施方式

大跨度球节点球面网架群拔杆吊装施工工法，包括以下步骤：制作小拼单元并向四周扩散拼装、第一阶段提升、球面网架向外拼装、拔杆集群的安装、第二阶段提升，球面网架向外拼装和球面网架的固定；其中，第一阶段提升采用三脚架将球面网架提升，提升高度以满足下一排下弦杆件及球节点的安装高度为准；拔杆集群的安装包括场地平整压实、钢管制作成拔杆、拔杆定位、缆风绳锚坑定位开挖、缆风地锚埋设、拔杆组立校正、缆风绳调校张紧、拔杆滑轮组安装和起重绞磨安装；第二阶段提升采用拔杆集群，将多组滑轮组与球面网架各吊点吊索相连接，由绞磨组合牵引各组滑轮组，带动球面网架同步上升，将球面网架整体均匀提升到超过柱顶标高；球面网架的固定利用一侧绞磨拉的钢丝绳徐徐放松，另一侧绞磨锁住不动，将球面网架整体移位对准柱顶，再用全部绞磨将网架下降到柱顶上，并加以调节固定。

具体实施时，制作小拼单元：将球面网架中心部位的一个锥体单元作为最基本的组装单元，依节点坐标将四个下弦球的空间位置进行放线、找平、规方，使四个下弦球在同一个水平面上，依次安装四根下弦杆，连接形成下弦网格，其对角线偏差不超过3mm，而后以其中相邻的两个球节点及相连的下弦为安装模板，将锥体的上弦球及相邻的两根腹杆，拼装成“人”字，随后与另外两根腹杆一起安装到四个下弦球节点上，形成一个基本的小拼单元，如附图1所示。以此小拼单元作为拼装模板，向四周对称扩散拼装。所有下弦球加设支撑，拼装过程中应以支座的位置、标高为基准，来控制其它节点的位置，并应随时检查纠正，保证安装精度，减少累积误差，如附图2所示。

第一阶段三脚架提升及拼装：第一阶段提升采用三角架设立10个吊点，10个5吨倒链提升，提升高度以满足下一排下弦杆件及钢球的安装高度为准，提升速度配合网架施工进度要求，拼装完成至拔杆位置后连接拔杆吊点。

安装拔杆集群

安装拔杆集群工艺流程：场地平整压实→钢管制作成拔杆→拔杆定位→缆风绳锚坑定位开挖→缆风地锚埋设→拔杆组立校正→缆风绳调校张紧→拔杆滑轮组安装→起重绞磨安装。

钢管制作成拔杆：拔杆采用φ402×12mm钢管做提升支撑，每根拔杆长24m，在地面进行对接组装，将钢管端部开设坡口，按接缝处内加衬管（长=150mm，厚=拔杆壁厚=12mm）或外加劲板,按单面焊接双面成型的工艺施焊，使接口处形成V型坡口，焊接前应将整体拔杆调直，进行点固定焊，确保拔杆焊接后的平直度，在拔杆的端部和根部分别焊接用于固定滑轮的吊耳，并加设肋板；顶部吊耳使用贯穿法与拔杆焊接，吊耳板厚度是拔杆壁厚的2.0倍，长度以超出拔杆外不小于400㎜为宜，板宽不小于250mm，滑车悬挂点距吊耳板边边缘不小于孔直径。拔杆顶缆风绳系点要与缆风绳在一条直线上，吊耳板与拔杆底座上的倒向滑车系点在平行与拔杆的平面内。拔杆组合完成后，将滑轮组固定在拔杆上并穿入主绳。并将缆风绳按联系角度连接卡固。用缆风绳固定垂直，并将拔杆的缆风绳互相联系张紧。外围缆风绳根据现场情况分别固定地锚处。

立拔杆：经计算立拔杆可用汽车起重机和绞磨人工配合，拔杆底座用尺寸为600×600 mm×70 mm，拔杆底座由20 mm厚钢板与12根0.6m长φ50×3.5mm钢管制作，拔杆所在位置的地面应进行地基处理，保证承载力大于150KN/m²，可采用厚度大于500mm三七灰土垫层或300厚砼垫层，处理范围大于拔杆底座外卡轮廓500mm。拔杆顶部安装吊装双耳及拴临时缆风绳，进行临时固定，待所有拔杆立起后，把所有水平及斜拉缆风绳全部拉好，并达到设计要求后，把临时缆风绳撤掉，并配专人24小时监管，以防现场有过往车辆碰挂缆风绳，调整至设计位置，并且保证拔杆垂直度。拔杆垂直后开始安装滑轮组，滑轮组的安装如图3所示，拔杆高度根据网架吊装时的就位标高及整体高度进行设计。连接组装拔杆制作成吊装柱，网架吊装完成后将拔杆分段拆除。滑轮组采用花穿法，每组拔杆设置两套滑轮组拴4个吊点，利用两台5吨绞磨进行吊装。

挖设地锚：根据现场施工条件，挖设地锚坑（地锚坑挖开之后应检查土质条件是否满足设计要求）。地锚坑的尺寸为2000×700mm，地锚坑深2500mm，埋设2根φ165×10mm钢管沿锚坑长度方向，底部两侧挖洞，沿锚坑横向在钢管上方再加四根φ140×5mm的钢管，两侧挖洞埋设，以便于稳定下方主受力钢管，把主受力钢管埋于底部，地锚绳为双股直径为φ21.5mm的钢丝绳，地锚绳与水平地面的角度要与缆风绳的角度匹配，沿地锚坑横向的中间部位铲出斜坡，以保证与缆风绳同一角度，地锚坑回填土要选择粘性土，不能选沙土且不能有石块及杂质，回填每250mm一步且人工夯实到顶部。

地锚受力计算。地锚受力稳定与否，是整个吊装方案成败之关键，由于地锚的受力又决定于地锚的构造及当地土质条件，目前，虽有各种理论计算公式，但均难以确定实际受力值，因此，重要受力地锚应做试验，检验其稳定安全系数（k≥2）。根据网架整体吊装特点。固定斜缆风的地锚应采用斜向受力地锚和垂直护板加固斜向受力地锚。

针对吊装过程中，拴吊索绳时，每根钢丝绳必须保证钢丝绳相互不压死且受力点穿过球心；保证钢丝绳在网架吊装过程中，不碰到杆件，且吊索绳与拔杆的夹角≯5°，双向对称布置。吊索绳与吊点球的夹角≮45°。

第二阶段拔杆提升及拼装，第二阶段采用10根Ф402×12mm拔杆及20台绞磨作为主要吊装设备。

试吊是全面落实和检验整个吊装方案完善性的重要保证，试吊的目的有三个：一是检验起重设备的安全可靠性，二是检查吊点对网架刚度的影响，三是协调从指挥到起吊、缆风、溜绳和绞磨操作的总演习。网架拼装焊接完毕经检验合格后即可开始网架整体吊装。吊装前要进行试吊。

试吊的做法：首先将绞磨固定牢固，调整缆风绳使拔杆垂直，慢慢推动绞磨，使网架离支撑，如果网架向一侧偏移，则停止吊装，调整缆风绳松紧后，再吊装、调整直到网架没有水平位移，网架吊装离开支撑300mm后停止提升，对吊装机具进行全面检查，将所有问题全部解决，确保万无一失。检查项目包括拔杆是否垂直，缆风绳是否已张紧，拔杆上、下所有卡环是否拧紧，缆风绳卡数量、拧紧程度，有无损坏及滑动松脱，跑绳是否有松动，绞磨位置及就位倒链等一系列与吊装有关的机具现场情况。

网架整体吊装：试吊检查无误后，设专职总指挥一人，观察员若干名，分工明确，责任到人，即可正式起吊。网架在提升过程中须根据网架各吊点坐标差值做到同步协调起吊（各吊点的提升速度根据各吊点的坐标差值调整），确保相邻两个吊装点升差值控制在相邻吊点距离的1/400内，相邻点提升高差控制在100mm以下较合适，随时检查各吊点处的实际受力状况及各锚固点安全程度，待网架达到设计要求的高度后停止提升，将全部绞磨锁死，开始周边一圈杆件的散装，全部散装杆件拼装完成，支座焊接完毕后，本次吊装全部完成，进行悬挑部分的杆件的拼装。

网架整体吊装时，应保证各吊点起升及下降的同步性。保持网架始终水平上升或下降是十分重要的，否则将使网架本身产生扭曲变形，引起吊装机构负荷的急骤变化，甚至影响整个工作的成功与否。因此必须采取下列措施、确保吊装同步。

同步措施：起重滑轮组钢丝绳的缠绕方法以及滑轮门数应一致；起重钢丝绳的直径应选用同一规格（同一强度等级），因为起重钢丝绳的直径会影响到绞磨的直径，并直接影响绞磨钢丝绳的线速度；起吊绞磨卷筒上钢丝绳的初始缠绕数和长度最好能统一，并在正式起吊前将钢丝绳的张力控制在同一数值。吊装使用的20台电动绞磨须设置控制同步提升的总开关控制器和各绞磨微调时使用的分路开关控制器，吊装时根据实际提升高度差进行微调，每个吊点分别悬挂20吨无线电子吊秤，将每时每刻的吊装荷载分别传至每个分路控制器上，吊装总指挥可通过总控制台观测每个分路控制器上荷载的变化是否同步，发现失重时，及时进行微调，保证网架同步提升。

在正式起吊前必须进行同步操作训练，使绞磨的操作能统一，即在集中统一指挥下同时操作。

采用吊尺法进行观测，在周边下弦球下面悬挂5米的同种钢尺各一把，钢尺一端拴在网架杆件上，底端固定在地面（标高一致），然后用水准仪对每个钢尺进行观测（每提升500mm测量一次），在网架提升的同时网架会将钢尺抽出，观测人员通过观测钢尺的读数向吊装总指挥人员汇报起吊是否同步，以便总指挥及时调整各拔杆的起升速度。

吊装过程中的微调控制将利用滑车组进行，在所有需要调整的部位调整滑车组配合测控仪器进行微调控制。由于采用四轮滑车组，所以在吊装网架的过程中，吊装动力装置运动8L距离，网架移动L距离，所以通过调整吊装装置就可以实现吊装网架的高度微调；吊装网架水平角度的微调，可以通过连接网架吊装点与吊装滑车组之间的微调滑车组实现。

当网架安装至支座处，将网架提升超过支座并满足安装悬挑端网架即可，在支座处搭设活动脚手架作为施工平台，来完成最外侧一圈网架，活动脚手架随焊接部位的完成而移动。

吊装拔杆拆除采用50t汽车起重机配合，将拔杆从架设位置垂直提升至超过网架标高，然后水平旋转将拔杆放置到地面的方法进行拆除。采用一点正吊，在拔杆顶部设置一个吊点，保证拔杆拆卸过程中保持垂直状态。吊车提升，吊索吃力，使拔杆大部分自重荷载由吊车承担。相邻位置拔杆设置临时缆风绳，防止其倾斜，松开拟拆除拔杆与其他拔杆顶端连接的绷头绳和缆风绳。拔杆整体提升，从网架上部抽出拔杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：球形网架是一种新型的屋盖承重结构，属于多次超静定空间结构体系，它改变了平面屋架结构的受力状态，能够承受来至各方的荷载。它结构新颖美观，工作传力途径简捷，杆件规律性强，自重轻，空间大，跨度大。杆件之间全部采用焊接连接，降低造价、操作简便。本发明采用新工艺、新技术、新设备、新材料的四新技术，利用先进的设备、先进的技术等有效的控制了大跨度球形网架在杆件加工制作，杆件组装，拼装过程的质量通病，减轻了劳动强度，提高了工作效率，降低了劳动成本，节约了材料。