大跨度螺栓球型网架结构高空吊装的关键技术研究

鲁兵 曹太然

摘 要：在工程应用中，螺栓球型网架结构是一种常用的大跨度结构，因此，高空吊装工艺也成为施工团队常用的工艺方式。本文首先介紹了螺栓球型网架结构，并介绍了其优点；其次介绍了高空吊装的工艺，并着重介绍了吊装的相关关键技术，包括吊装同步性控制、结构应力应变的测量、结构的变形监测；最后介绍了吊装的管理。

关键词：螺栓球型；网架结构；高空吊装

1 引言

随着社会经济的快速发展，在工程应用中，钢筋混凝土结构逐渐被网架结构所代替。由于网架结构的运用，工程量明显下降，安装技术也得到了简化，节约劳力、施工方便，并且在工厂中网架的杆件和节点都可以生产。在我国，大跨度螺栓球型网架技术也得到了快速的发展，对大跨度螺栓球型网架进行的制作、设计、安装，专业施工队伍都可以很好的运作。一套具有中国特色的安装技术也随着技术的不断完善而应运而生。

2 大跨度螺栓球型网架结构

螺栓球型网架属于多次超静定空间结构体系，它改变了一般平面架结构的受力状态，能够承受来自各方面的荷载，是一种新型的屋盖承重结构。这种网架的优点有：网格划一、结构新颖美观、杆件规律性强、抗震性能好、整体性好、螺栓是杆件之间的唯一连接方式、空间刚度大、安装方便，简便操作，明确的受力等等。这种网架在餐厅、体育馆、候车室、展览厅、单层多跨的工业厂房及仓库等屋盖承重结构中广泛运用。

网架结构的优点：

（1）耗钢量小：根据空间受力分析，充分的利用了各杆件的材料力学性能，受力合理。（2）高次超静定结构，屋面整体的刚度均匀，传力明确。由于传力环节少，在变柱距后能有效地调整受力的不均衡。（3）抗震性能好。（4）建筑造型美观，降低空间高度。网架屋面不仅减轻结构自重，使整个屋盖轻巧，而且矢高为钢屋架的3/5～4/5，仓库的高度得到了降低。（5）网架结构抗震性能好。（6）网架结构规格少、杆件类型、节点简单而种类少。（7）网架结构工期短，小型机械即可安装。（8）平面钢桁架的特点：平面受力体系（常规的屋面体系），复杂的支撑体系用来保证平面外的刚度及稳定，不能充分的发挥出支撑杆件的强度，因而规格繁多、杆件类型、耗钢量大；节点种类复杂并且多、节点连接部分薄弱、传力路线长、应力容易集中，抗震及抵抗行车的水平力不利。

3 高空吊装

3.1 高空吊装工艺

关于吊装工艺，国外的吊装工艺和国内的吊装工艺存在不同，在以前国内多采用分段吊装的方法，而国外多采用整体吊装的方法。根据实践验证，整体吊装方法的优点要比分段吊装的优点更多，因此国内开始采用大型设备进行整体吊装（包括大型的石油化工设备）。采用分段吊装时会使施工人员高空作业的时间增加（包括梯子、仪表等附加设备），使发生危险事故的概率无形中增加。整体吊装的优点是，地面安装的效率高，效率得到了整体提升，工期也缩短。

大型网架结构的安装必须考虑安装环境，在恶劣环境下施工（如荒漠、湿地等），工作效率就会大大的降低。所以，首先要进行实地考察、了解情况，根据分段分模块的方式在厂里生产出需要的工件，然后进行试运行和微调工作，各项工作准备停当后，最后到施工现场进行组装。运用这种方式能大大的降低施工现场的施工量，工作难度降低，因此工作效率得到了提高。

3.2 关键技术的应用

3.2.1 吊装同步性控制。在吊装时采用的吊装机不同，导致同步性控制的方法也有所不同。在吊车进行吊装时，吊车必须同步缓慢提升，每提升大约1米就要用水准仪观测约5-10分钟的平衡度，同步的协调吊车的提升高度，使结构单元平衡偏差小于2%，直到提升过程结束。

为了提高提升系统的安全性，油压传感器布置在每个提升吊点处，主控计算机可以通过传感器，对每个提升吊点现场实时网络监测载荷变化情况。当提升吊点的载荷有异常的变化，则计算机会自动报警示意并自动停机。

3.2.2 测量结构应力应变。考虑到结构整体吊装过程的可靠性和安全性，因此，结构中主要受力杆件的应力应变在吊装过程中应实时的监控，对吊装过程提供科学的数据。

在吊装时，测量所选取的监测点的应变数据，当提升一定的距离就进行一次测量并记录应变数据。最后整理整个吊装阶段的应变数据，并选取典型测点，做出其应力随结构安装过程变化的曲线。

3.2.3 结构的变形监测。在整体吊装施工中，在对结构变形测量时，要求将变形测量点分为三类：工作基点、基准点和变形观测点。各变形测量点的布置的要求：

（1）设置三个以上可靠、稳固的基准点。（2）在有些基准点上直接对变形观测点进行测定，因此可以不设立工作基点，比如观测项目不多或观测条件较好的工程。（3）在能够反映变形特征的位置设立变形观测点。根据观测等级的要求、结构的特征以及工程地质条件等多种因素综合考虑变形测量的观测周期，在观测过程中，在进行调整时应该根据变形量的变化情况来决定。观测路线和观测方法在每次观测时应保证采用的相同，观测人员及仪器和设备也应该固定。

在整体吊装过程中需要采取的安全保证措施如下：

（1）障碍物不能在结构提升空间内。（2）委派专人观察钢绞线、地锚等机具的工作状况，如果有异常直接通知控制中心。（3）在未被经许的情况下，施工现场不得擅自进入。（4）使用液压提升时，严禁烟火，配备灭火设备；派专门人员负责露天放置的液压提升设备，确保安全保卫工作。（5）应备有灾害天气的应急措施。

3.3 吊装管理

在国内外业界致力于保证吊装的各个细节都在可控制范围内，为此，各国都有相应的管理规章制度，严格控制施工人员的资质，吊装设备的质量要求也很严格，相关部门严格的验证吊索的质量，国外执行力度比国内的要好，因此国内更应该加强管理力度。

首先对吊装人员的管理必须做好。高超的专业技术和实践经历是吊装人员必须必备的。吊装工程师的要求必须严格，因为，作为经验丰富的吊装工程师对吊装工程的顺利完成非常重要，在吊装现场吊装工程师的作用是非常大的，在吊装工程师不允许的情况下，不能擅自改动工程的进度。

国外的雇员只选设备质量过硬、实力强的企业，他们的自我保护意识强，一般不考虑小型公司。在国内，类似的企业一般是国企，设备质量和企业规模比较高，企业由于过度看重工程师称号，因而工程师的实际能力并不是很强。

国外对司机、指挥员的要求非常高，不仅要拥有相关的学历证明，而且也要通过相关的考试。在聘用司机的时候，需要通过严格的身体健康检查、保证操作安全以及操作中间不会出现中断现象等。对于指挥员有级别区分的（包括一级、二级、三级），一级指挥员要求最高，不仅需要拥有非常高的学历以及丰富的实践经验，而且还要通过后期的考试。反而国内在这方面的要求没有国外严格，门槛比较低，因此，需要加强相关工作的严格监督。

4 结束语

螺栓球型网架结构对安装精度要求很高，网架结构是三维的空间结构，由许多杆件构成，并且按一定规律组成，在每根端部带有螺栓，拧入球中形成螺栓球型网架，或者将杆件焊在球上形成焊接节点网架。此结构抗震效果好、形式稳定，而且螺栓球型网架结构建筑具有造型美观、简洁、施工周期短等特点，是一种常用的大跨度结构。

参考文献

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[2]刘国峰.螺栓球钢网架结构的质量检测与控制[J].福建建筑，2012（32）.

[3]王建.螺栓球钢网架结构施工质量控制的探讨[J].山西建筑，2011（7）.