大跨度空间网架结构的施工探讨

刘宗琼

（贵州建工集团有限公司 贵州贵阳 550003）

大跨度空间网架结构的施工探讨

刘宗琼

（贵州建工集团有限公司 贵州贵阳 550003）

网架是由钢构件（钢管或角钢）及其连接配件组成的空间结构体系。网架结构的特点是刚度大，整体性好，抗震性能力强，自重轻，节约钢材，可适用于各种跨度及平面形状的建筑，加强对空间网架结构安装方法的研究，总结经验教训，为以后大跨度的安装提供有益的借鉴，是非常必要和有意义的。本文以具体工程实际为例，通过建立力学模型进行计算分析，运用切实可行的施工方法，工程施工达到预期效果。

大跨度；空间；网架结构；施工

1 引言

随着我国经济的发展和科学技术的不断进步，网架结构在建筑中的运用越来越广泛，目前主要应用于大、中型跨度的公共建筑中，如体育馆、飞机库、展览馆和候车大厅等，大跨度结构建筑物建造所采用的技术已成为衡量一个企业建筑技术水平的一个重要标志。

分段吊装技术在我国具有较早的发展历史，但随着网架结构跨度的增大，结构形式也更复杂，施工难度亦更大，特别是施工方案对工程质量、进度、成本的影响更大。我公司在对重庆市轻轨2号线白居寺项目施工的实践中，采用地面组装、整体吊装、高空散装相结合的方式，顺利地完成了该项目运用库的网架结构施工，取得了良好的效果。

2 工程概况

本工程运用库主要用于夜间停放轻轨车辆，地面共12条轨道。屋面为螺栓球节点双层正放四角锥网架结构，跨度为65.6m 与34.0m连续跨，向外分别悬挑10.5m与1.5m，总宽108.6m，总长264.6m。共23个轴线，按设计图分为一区（5～16轴）和二区（16～27轴），一区长132.6m、二区长132.0m。支座采用下弦对边支撑，支座高0.35m，支座为平板支座及橡胶支座。

3 施工工艺技术

3.1 网架安装工艺流程（如图1）

施工准备→支座复核→地面拼装三角架→起步网架安装→小单元吊装→校正→分块吊装→合拢→校正→支座焊接→涂漆→验收。

图1 吊装作业先后顺序流程图

3.2 网架安装施工方法

首先在地面拼装完成N-S轴/15-16轴部分，而后采用4台 30t的吊车将网架整体吊装就位，形成一区网架的起步架，而后采用2台30t的吊车，同时使用吊装三角锥方法进行高空散装A-N轴/15-16轴区域与N-S轴/14-15轴区域。

3.3 螺栓球节点网架拼装质量检查标准

网架结构相关节点、杆件、连接件的规格及焊接材料应满足设计规范要求。

网架整体安装完成后，应对螺栓球节点进行外观检查，同时对螺栓球未拧紧的部位，均应做好详细记录。

各杆件与节点连接时中心线应交汇于一点，螺栓球、焊接球应交汇于球心，其偏差值不得超过1mm。

网架结构总拼完后及屋面施工完后应分别测量其挠度值；所测的挠度值，不应超过设计值的1.15倍[1]。

3.4 质量技术保证措施

3.4.1 钢结构质量保证措施

所有原材料、零部件应具有产品合格报告，出厂检验报告，进场后均应进行复检，合格后方可使用。

网架在进行组装的过程中，应随时检查其基轴线位置、标高及垂直度，若发现偏差量超过设计及施工规范要求，应及时进行纠正。

网架安装应注意支座的受力情况，应按照设计要求和产品说明进行支座安装。

3.4.2 网架质量通病控制措施（如表1）

表1 网架质量通病控制措施

4 相关计算书

4.1 吊车型号选择计算书[3]

制约吊车型号选择的主要因素有：①单件组装网架的重量及几何尺寸；②专业分包单位重庆单轨公司安装地面轨道PC梁后的梁间尺寸；③网架的吊装高度；④吊车的最小工作幅度，确定了以上4点，吊车的选型即可确定，具体如表2。

表2 网架的安装方式、吊装重量及几何尺寸

故单台吊车的单件起吊重量最大值为：19.17/4=4.79t，含吊钩重量，则按5t考虑计算。

专业分包单位重庆市单轨公司室内地面轨道安装PC梁后的梁间尺寸：

PC梁安装完成后，经图上查询PC梁间可共吊车行进及回旋的宽度最窄处为6m（该尺寸已扣除PC梁的保护架体尺寸）。

网架的吊装高度：

柱顶支柱处标高10.15m，钢丝绳吊点与网架顶部高度2m，网架的高度4.7m，吊钩与吊车主臂的距离为2m，故吊臂的顶部距地面的高度为：10.15+2+4.7+2=18.85m。

吊车的最小工作幅度：

吊臂定部距地面18.85m，吊臂的仰角按65°考虑，吊车的工作幅度为：

L=18.85/tan65°=8.79m（选择9～10m的工作幅度）。

则主臂的长度：LZ=18.85/sin65°=20.79m（选择21m的主臂长度）。

故吊车的型号选择需满足：

工作幅度：9～10m、吊装高度：18.85m、主臂长度能达到21m、主臂仰角能达到65°、单件吊装重量需达到5t（含吊钩重量）、工作时的旋转半径3m内。

经查询，拟选用30t吊车进行吊装作业，该型号吊车旋转半径2.5m、在10m的工作幅度、主臂长度在24m时的起重量为6.95t，工作负荷为5/6.95=71.9%；符合要求。

4.2 钢丝绳选择计算书

4.2.1 吊装构件重量计算

吊装构件重量按最重的N-S轴整体吊装部分考虑，其单件吊装单台吊车分摊重量为：19.17/4=4.79t，含吊钩重量，按5t计算考虑。

4.2.2 钢丝绳拉力计算

式中：N-每根钢丝绳索具的受拉力；G-构件质量的一半；n-吊索根数；α-吊索钢丝绳与网架水平夹角；P-吊索钢丝绳的破断拉力；K1-吊装时动载系数，取1.2；K2-吊索钢丝绳的安全系数，取6。

构件质量G=50kN，α取45°。

拟选用6×37+1钢丝绳，钢丝绳直径φ26mm，公称抗拉强度1550N/mm2，破断拉力总和388.5kN。

钢丝绳容许拉力可按下式计算：

式中：[Fg]-钢丝绳的容许拉力（kN）；Fg-钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN），取Fg=388.5（kN）；α-考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，α=0.82；K-钢丝绳使用安全系数，取K=6。

经计算得[Fg]=0.82×388.5/6=53.10（kN）

故选用6×37+1钢丝绳，钢丝绳直径φ26mm，公称抗拉强度1550N/mm2，破断拉力总和388.5kN，钢丝绳满足要求。

4.3 吊车抗倾覆验算（如图2）

为保证汽车吊在吊装过程中的稳定，需进行抗倾覆验算，即需使稳定力矩大于倾覆力矩。以整体吊装构件为验算对象，查《起重机设计规范》可知：

式中：KG——自重加权系数，取1；KQ-起升荷载加权系数，取1.15；KW-风动载加权系数，取1；MG、MQ、MW-汽车吊自重、起升荷载、风动荷载对倾覆边的力矩，N·m。

图2 汽车吊工作时受力简图

图中：G-汽车吊自重，取32.2t；Q-起升物重量，考虑4台机抬吊，取5t；W-风动载，按起升物重量的20%考虑；a-汽车吊重心至支脚倾覆支点的距离，支腿全伸6.6m，故a取3.3m；R-汽车吊工作半径，最大取8.79m；h-风动载合力点高度。

故稳定性满足要求。

4.4 独立钢柱支撑稳定性验算[4]

钢柱支撑规格φ219×7mm，钢管截面积A=46.62cm2，惯性矩I=2605.11cm4，截面模量W=239.46cm3，回转半径i=7.48cm；并在其底部焊接3mm厚500mm×500mm钢板，钢柱支撑的单根长度为l0=12m，取最大跨布置间距为横向9m、纵向6m的进行验算。

该跨度钢柱支撑支撑的重量为：9×6×0.045=2.43t，共设置钢支撑4根，则分配至单根钢柱支撑的轴向力为：2.43×10/4= 6.1kN，钢柱受力按轴心受压考虑，另为确保安全，钢柱支撑的轴心压力再有意的考虑1.5的安全系数，则立杆的轴向力值为：N= 6.1×1.5=9.15kN。

长细比λ=l0/i=1200/7.48=160.43。

根据立杆稳定性计算公式：

式中：N-立杆轴向力值，N=9.15kN；φ-轴心受压构件的稳定系数，根据长细比查表得φ=0.274；f-钢材抗压强度；查表Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2。

故钢支撑稳定性满足要求。

5 结语

本工程运用库空间网架结构在施工过程中采用地面组装、整体吊装、高空散装相结合的方式，对施工组织管理、施工技术措施等方面进行了合理的优化，有效地保证了工程施工质量和施工进度。

[1]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2]王景文.钢结构工程施工与质量验收手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[3]丁克胜.土木工程施工[M].武汉：华中科技大学出版社，2009.

[4]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.

TU765

A

1673-0038（2015）24-0067-03

2015-5-20

刘宗琼（1970-），男，苗族，贵州松桃人，高级工程师，本科，主要从事工作和研究方向为建筑工程施工技术管理。