双层螺栓球网架施工技术

常忠清

(山西省第三建筑工程公司公路桥梁工程处，山西长治 046011)

1 工程概况

长治县体育馆网架工程建设规模投影面积约5 762 m2，主体结构为框架结构。屋面系统为双层螺栓球网架结构。网架支撑条件为周边柱点支撑，支座形式为平板橡胶支座。网架钢管材质为Q235.B高频焊管，杆件的封板、锥头材质为Q235.B。高强度螺栓材质为GB 3077中的40Cr，等级符合GB/T 16939。螺栓球材质为45号钢。Q235.B钢材之间焊接采用E43XX焊条或焊丝，Q235.B与45号钢之间的焊接材料采用E50XX焊条或焊丝。

2 施工关键点

网架预埋件复测:土建施工完毕网架加工之前核对预埋件位置，与图纸设计位置吻合后方可加工;如有误差经设计院、甲方、监理、总包同意后调整。

网架加工:原材料、下料、零配件加工、焊接工程严格按照安装设计和施工规范执行，为保证工程质量打下物质基础。

网架安装:在网架安装施工过程中严格按照规范控制安装误差，采用切实可行的施工方案、方法保证安装质量。

网架安装要控制好下列工序的安全施工工作:安装平台搭拆，本工程需要搭设约1 400 m2安装平台，搭设过程中要注意脚手架的稳定性、立杆基座支撑面的坚固性、高空垂直运输管理、人员高空作业管理、高空落物、人员高空坠落预防工作;网架空中组装，注意高空落物、人员高空坠落预防工作、吊具吊索安全验算、正确使用;支座焊接、马道檩条施工时注意用电安全、动火作业措施完备，人员高空作业安全;涂料施工注意人员高空作业安全。

确保安全施工的技术条件:在分部分项工程施工时要先做好技术准备和交底工作，施工方案中施工技术措施及安全技术措施必须经过批准后方可进行施工。

3 施工工艺

3.1 网架制作

1)螺栓球加工。

螺栓球制作工艺流程如下:

圆钢下料→毛坯预锻→毛坯模锻→正火处理→基准孔平面与基准孔加工→水平孔平面与水平孔加工→仰角孔平面与仰角孔加工→检验→螺孔清洗、防锈→编号→入库。

2)杆件加工。

杆件加工工艺流程如下:

原材料进场检验→切割下料→坡口清理→高强螺栓、锥头、杆件焊接→焊缝返修→焊缝检验→抛丸除锈处理→涂装。

杆件长度偏差不大于±0.8 mm，锥头(封板)与钢管同轴度偏差不大于0.2 mm。

3)六角套筒(无纹螺母)、封板与锥头加工。

工艺流程如下:

下料→加热→锻造成形→机械加工→检验→包装→入库。

套筒外形尺寸应符合扳手开口系列，端部要求平整，内孔可比螺栓直径大1 mm。并保证套筒任何截面均具有足够的抗压强度。

封板宜采用切削加工。

锥头宜采用模锻成形，锥头底端面及止口的切削加工需用专用夹具以保证其几何尺寸的准确性;锥头内壁与内底面的过渡圆角半径R不允许减小，严禁加工成直角。

4)紧定螺钉加工。

紧定螺钉采用40Cr，螺纹在仪表车床上加工。螺钉热处理后硬度应为HRC36～42，螺钉表面应发黑处理。

5)高强螺栓加工。

高强螺栓采用高强40Cr钢，必须符合现行国家标准GB 197普通螺纹—基纹—公差与配合粗牙普通螺纹规定。

高强螺栓必须经过以下试验，符合规范要求时方可出厂:

a.材料、炉号、制作批号、化学成分与机械性能证明和试验数据。

b.螺栓的楔负荷试验。

c.螺母的保证荷载试验。

d.螺母及垫圈的硬度试验。

高强螺栓加工工艺流程:

高强螺栓轴力、扭矩试验→连接件摩擦系数试验→检查连接面→安装构件就位→临时螺栓固定→校正预留偏差→紧固临时螺栓、冲孔→检查缝隙→安装高强螺栓→初拧、终拧→检查验收。

6)支座。

本工程支座的形式为板式橡胶支座。

支座的小立板拼焊应在专用焊接模具上进行，应对称施焊以减小变形，并应按图纸要求切出放置螺栓球的圆弧，为减少钢板焊接变形，焊接时应采用反变形措施，或施焊后对底面进行机械加工。

支座与螺栓球焊接时先在定位夹具上点焊定位，应按中碳钢与低碳钢的焊接要求焊接，焊前须将螺栓球预热150℃～2 000℃，再在转动架上转动烧焊。支座整体拼焊应在专用焊接定位架上进行，并对螺栓球的螺孔进行塞孔保护，防止飞溅物损坏螺纹。

支座焊好后认真清理飞溅物及药皮，受破坏的螺纹必须及时修复。

7)网架表面的防锈处理。

杆件焊好并经质量检验合格后，进行防锈处理，首先应将杆件表面的毛刺、铁锈、油污及附着物清除干净，然后再涂(刷)两度防锈底漆。涂装时的温度应在5℃ ～38℃之间，湿度不应大于85%，杆件表面有结露时，不宜作业。涂后4 h内严防雨淋。

8)涂装。

涂料和涂层厚度应符合设计要求，涂刷两道防锈漆(其中现场涂刷一道防锈漆)，漆装厚度应不小于70 μm。结构安装完涂刷2遍面漆，漆装总厚度应不小于1 250 μm。

9)材料包装和运输。

运输时杆件用特制夹具固定，网架杆件包装成捆，螺栓球及零部件均用专用工具包装，节点、支托、支座均包装成箱，确保运输过程及现场堆放不会散失。包装应在涂层干燥后进行，包装应保护构件涂层不受损伤。包装箱上应填写包装清单，标注构件和零件的名称、编号、重量、重心和吊点位置等。

3.2 网架安装

根据本工程的施工特点，从安全性、经济性及质量要求等因素考虑，确定采用钢网架高空散装法和高空单锥体提升法安装。下面简单介绍一下这两种方法。

钢网架高空散装法:即在网架安装位置下面搭设一个工作平台，将单根杆件及单个节点在支架上总拼，或以一个网格为小拼单元在高空总拼组装。

高空单锥体提升法:在地面将网架以单锥体作为安装单元组装好，利用已安装成形的网架作为受力平台，将吊装架固定在网架上，吊装到位在高空进行拼装。

1)网架安装前的准备。

a.复测土建预埋件轴线尺寸及高低差;

b.清点网架零部件并分类放好，以便安装;

c.将杆件中螺栓拉出，安装无纹螺母;

d.检查预埋件或预埋螺栓的平面位置和标高;

e.对使用的机具和测量仪器进行检验，并验收合格。

2)网架安装工艺流程。

钢网架高空散装法工艺流程:

施工准备→构件检查验收→搭设工作平台→检查→总体安装→临时支座拆除。

高空单锥体提升法工艺流程:

安装准备→网架组装→结构验收→搭设提升设施→试提升检查→正式提升→支座就位。

3)钢网架高空散装法安装过程中控制要点。

a.拼装支架的设置:拼装支架具有足够的强度和刚度，并且具有稳定的沉降量，由于拼装支架容易产生水平位移和沉降，在构件拼装过程中应该经常观察支架变形情况并及时调整，确保拼装精度。

b.拼装顺序应根据构件形式、支承类型、结构受力特征、杆件小拼单元、施工机械设备的性能和施工场地情况等诸多因素综合确定。

c.螺栓球节点网架，应从一端开始，以一个网格为一排，逐步进行。拼装顺序为:下弦节点→下弦杆→腹杆及上弦节点→上弦杆→校正→全部拧紧螺栓。

d.临时支座拆除顺序和方法:由中间向四周，以中心对称进行，而防止个别支撑点集中受力，宜采用分区分阶段按比例下降或用每次不大于10 mm等步下降法拆除临时支撑点。

4)高空单锥体提升法安装过程中控制要点。

a.网架在正式提升前必须进行试提升，提升三角锥时，扒杆需固定在节点处，防止杆件受压弯曲。提升整个过程中，各监测点应及时监测其受力、标高和速度等参数并通过控制系数进行调整。

b.在安装过程中，尽量使杆件始终保持在非受剪切力状态，还要保证杆件的高强螺栓拧紧到位，拧紧螺栓用的扳手为专用工具，不可将扳手手柄接长或多人用力，以免力矩过大。如遇拧不进去的现象，不可强行拧入，应及时查明原因修理螺纹或更换零件。安装过程中应设专人进行检查，如发现问题及时整改。

3.3 防火涂料涂装施工

涂料使用钢结构专用超薄微膨胀防火涂料。

1)施工前准备。

a.现有钢结构表面预处理和清洁。使用压缩空气和毛刷扫除的方法清除钢材表面污渍、灰尘等杂物，使涂刷层表面干净、清洁。对于表面已经氧化的部分重新处理达到设计要求。

b.施工现场作业环境。

环境温度控制在5℃ ～38℃之间，防止低温、高温气候影响涂层成形。施工时空气湿度不宜大于85%，涂刷层表面有结露时不得施工。

2)涂装施工。

本工程施工方法采用滚涂方法。施工工艺流程:结构检查→基底处理→防火涂料涂装。

涂装顺序应按先上后下、自左至右、从内而外、先难后易的顺序纵横交错进行。

依据本工程的耐火等级为二级，耐火时间不小于1.5 h，要求厚度不小于1.18 mm，涂刷遍数为4道～5道。

每层涂刷厚度控制在0.3 mm，不得超过0.5 mm。

两次涂装间隔控制在12 h～24 h之间，即上一道实干后方可进行下一道施工。

3)防火涂层修补。

在施工过程中防火涂层如出现碰坏和损伤，必需及时修补。修补时应在损伤面的10 mm～20 mm距离处进行修补，使涂层有一定斜度，以确保涂层的平整度。修补按施工工艺和程序进行修补。

4)注意事项。

施工过程中应按涂料使用量控制涂层质量，每一道涂层施工完毕后都得进行检查。

必须使用与涂料配套的溶剂，涂料和溶剂应专项回收处理，严禁乱倒乱撒，污染环境。