大跨度焊接球网架结构施工技术

王洁

摘 要：对网状的定位、施工气候、温度对材料的影响、可信赖的操作平台、对网架结构形状控制、预应力的张拉、网架的拼装以及焊接技术、网架、主体结构连接制定质量控制措施。施工结束后对网架形状进行观察与分析、测量结果是否达到设计要求。

关键词：网架结构；预应力；焊接球；形状

1 引言

介绍了空心球焊接和检测方法及钢管的下料等，阐述了钢网架的拼装、焊接及吊装，提出了网架结构涂装的注意事项及焊接球网架结构施工中应注意的安全问题，以全面提高大跨度焊接球网架结构施工技术。

2 施工准备

2.1 网架支座埋件安装

要遵循网架节间距离的规定，把支座埋件置于网架周边主体框架梁的挑檐上，并根据主体施工中所用的闭合控制线准则正确确定位置，此时还要多次检查各埋件间的相对位置。埋件被安装时，要把锚筋与大梁的架立筋固定，以防在混凝土浇筑过程中埋件移动。埋件的标高偏差以及水平位置要控制在±3mm左右。

2.2 通过主体施工控制线

確定网架长向与短向最外端的轴线以此来对网架定位，由这4条闭合轴线组成网架的水平控制线。又考虑到气候、温度的变化对网架结构总尺寸的影响，应该通过网架的水平控制线来确定网架以及其他轴线的位置，以使来使误差减少到最小将轴线标记在支座埋件上，并检查埋件位置偏移情况及标高误差，核查无误后方可进行网架施工。

2.3 网架的工厂预制

所有杆件和焊接球材质为Q235B，均采用机械下料，管材加工采用机床切割，加工完成后再运到现场拼装、焊接。

（1）杆件网架下弦杆和腹杆采用无缝钢管，两端均有坡口，下料长度应考虑现场焊接前后温度变化及网架下挠对杆件尺寸的影响。下料后除两端坡口附近外，杆身均涂刷防锈漆。

（2）焊接球上下弦焊接球均为不加肋空心球。因下弦设置钢绞线，下弦球与短跨方向下弦钢管的球管焊接节点处应开口（称为穿膛钢球）。穿膛钢球开口时，圆外侧加坡口7×45°。上弦球由球缺及圆形支撑板构成，穿膛钢球及球缺用热压工艺制作，先将钢板下料并加热至850～900℃，然后采用上下模具热压成半球形和球缺形，经检验圆度合格后，修切边缘及坡口，最后进行成品球及球缺与支撑板的焊接。位于支座上方的上弦球应与钢支座焊接在一起。

（3）钢筋混凝土板钢筋混凝土预制板，配筋采用Ⅲ级钢筋。为保证后续工序顺利进行，制作过程中须保证板的几何尺寸和四角埋件位置准确，混凝土应密实，板面应平整。

2.4 操作平台搭设在施工过程

可近似认为网架构件自重及施工荷载全部由操作平台承受。网架下弦穿膛钢球按2760mm×2658mm网格分布。经验算，操作平台架体按排距为1380mm×1329mm，步距为1500mm布置。应保证每个钢球节点下部都有1根立杆，尽量使立杆轴心受压，偏心误差不应大于15mm。同时通过在球节点下方的立杆上布置斜拉杆，在大面架体上满布剪刀撑，架体四周与已有建筑物刚性拉结，距地面15mm布设扫地杆，以提高架体的整体稳定性。架体搭设完成后，沿长跨方向密铺脚手板构成操作平台。在操作平台下方0.5m处，满布中眼、密眼两道安全网。

3 网架现场施工

3.1 布设胎具在操作平台

利用已放出的轴线准确定出上下弦焊接球球心投影位置，并据此沿短跨方向通长铺设槽钢，槽钢上设置调节托架，用以支撑焊接球，并在网架拼装过程中调节球体标高。

3.2 网架预拼

（1）为防止拼装过程中的误差积累，先在网架长跨和短跨方向的中间各预拼出1榀网架，预拼时随时用经纬仪和水准仪校验整榀网架及各构件位置，将误差调整到既定的允许范围内，然后以预拼完成的一榀短跨网架为中心，沿长跨方向向两侧对称进行各榀网架的预拼。施工中亦应随时检验网架整体、各榀网架及各构件的水平位置、标高情况，及时进行调整。

（2）各榀网架预拼遵循“先下弦穿膛钢球及下弦·370·杆，后上弦球缺及腹杆”的原则。上弦球缺用临时系杆固定。网架沿短跨方向单向起拱，跨中起拱50mm，支座与跨中间各节点起拱呈线性变化。

（3）预拼采用点焊方式，沿钢管周边均布3～4个焊点。

3.3 网架焊接及检验预拼

完成8榀网架，并检验各榀位置准确后，开始进行焊接。网架焊接顺序与预拼顺序相同。 应遵循由中间向两端的原则，以减少焊接时由于温度变化产生的应力及变形。同时注意施焊至少应滞后于预拼4榀，以防变形后难以合龙。对于较厚焊缝，需分2～3遍焊完，每遍施焊后及时清理药皮。本工程焊缝等级为一级，对于全部焊缝均采用CTS-22型超声波探伤仪进行探伤检验，检验结果应符合规范JBJ/T3034.1和JGJ81的要求。

3.4 钢筋混凝土预制板的安装

每块预制板四角分别平放在4块上弦焊接球支撑板上，通过角部埋件与支撑板接触面满焊。实现与上弦球固接，代替上弦杆的作用。支撑板板面除留出板缝的面积外，均分为4部分，放置4块预制板的各1个角。由于预制板四边均为斜面，板缝呈楔形，下宽50mm，上宽80mm。安装预制板前，先在支撑板上弹出4个角的位置线，吊装时应严格按位置线摆放。待支撑板与预制板埋件焊接完成后，在其正上方预制板面上安放夹板，夹板与预制板埋件焊接，使所有预制板连成整体。夹板规格与支撑板相同，预制板埋件与支撑板及夹板焊接过程中，由于焊缝较厚较长，为防止埋件附近混凝土受高温及发生爆裂，须分段分层焊接。焊接完成后，要对全部焊缝进行探伤检验，合格后再在板缝中绑扎钢筋，浇筑比预制板混凝土强度高两个等级（冬施期间）并掺微膨胀剂的细石混凝土。

3.5 预应力施工在沿短跨方向

所有14道下弦杆中布设无粘结预应力拉索，拉索穿过下弦各穿膛钢球，采用5束1×715.24（fptk=1860MPa）高强低松弛钢绞线、VM拉索专用夹片式锚具。待板缝细石混凝土强度达到75%设计强度后再进行预应力张拉。张拉遵循“从中间向两边对称进行，相邻拉索张拉端错开”的原则，防止网架由于不均匀受力而发生变形。采用YCN23型千斤顶进行张拉。施加预应力的程序为：0→10%设计值（拉直）→记录伸长值起始点→50%设计值（150kN）→静停观察构件及锚具咬合是否正常（若有异常情况及时卸荷进行处理）→102%设计值（306kN）→记录伸长值ΔL，锚固→气割甩头（外露长度≥300mm）→用钢套管封堵外露钢绞线。伸长值按公式ΔL=P设计值×L/（AES）进行计算。其中P设计值=300kN，ES=1.95×105Nmm2，L为结构内部预应力钢筋长度（mm），A为预应力钢绞线的截面积。

3.6 防锈、防火处理张拉结束

对未涂刷防锈漆的部分（包括上下球节点、焊口部分及施工过程中防锈漆受损的部分）进行涂刷，经检验符合规范和设计要求后，再涂刷3遍防火涂料。待这些工作完成并检验合格后，由中间向两边松动胎具中的可调螺栓，拆除操作平台。

3.7 变形观测在操作平台

拆除后、网架找平层及装饰层施工过程中、建筑物投入使用后，采用LeicaNA2+GPM3水准仪不间断地对网架下弦节点进行精密水准仪测量，测量结果符合设计要求。大跨度复合预应力焊接球网架结构施工技术网架；预应力；焊接球；变形采用大跨度预应力焊接球网架，施工中抓住各关键点：网架定位、冬期施工温度对材料的影响、可靠的操作平台、网架结构的变形控制、网架拼装焊接技术、预应力张拉、网架结构与主体结构连接等制定质量控制措施。施工后，对网架变形进行观测及分析，测量结果满足设计要求。

参考文献：

[1] 郭少先，姜忠国，何文杰，等.北航体育馆网架施工[J].建筑技术，2013（5）：360～361.

[2] 陈惠玲.高效预应力结构设计施工实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2017.