大跨度不等矢高螺栓球网架安装技术

邢 亮 韩 伟 韦昌盛 段向荣 李鹏俊

中国建筑第八工程局有限公司 上海 200125

平板网架结构近年来发展迅速，其由多根杆件依网格形式通过螺栓球或焊接球节点连接，形成空间结构。其以质轻、刚度大、空间传力明确的主要优点，广泛应用于各类场馆、机场、高铁站等，特别适合于大跨度结构。目前，平板网架有四角锥、三角锥、桁架型结构等形式，安装网架的方法采取整体提升、整体顶升和滑移较多，高空散拼因技措量大、搭拆繁琐，近年来采用较少，逐渐退出主流的安装方法。本文对第十四届全运会网球馆屋面正放四角锥构造形式的大跨度平板网架安装技术和施工安全进行了研究[1-4]。

1 工程概况

杨凌网球运动中心网球馆网架工程量约5 141 m2，总质量约262 t。网架长度102 m，跨度50.4 m，轴网由A ～ L 轴交①～ 轴（横⑨轴纵 轴），网架支座中心高度15 m，网架矢高2.500～3.745 m，下弦周圈支撑在网架四面墙混凝土柱顶的网架支座上，柱顶标高＋19.00 m。网架布置如图1所示。

图1 网架布置图示意

网格数量为17×34，单元网格尺寸是2.8 m×2.7 m。网架杆件规格有φ60 mm×3.5 mm、φ75.5 mm×3.75 mm、φ88.5 mm×4 mm、φ114 mm×4 mm、φ159 mm× 6 mm、φ 159 mm×8 mm、φ 159 mm×10 mm，共5 040根，材质为Q235B，高频焊管；螺栓球规格有BS100～BS400，共1 314个，材质为45钢；高强螺栓规格有M22～M56，10 080副，材质为40Cr；橡胶垫与支座顶部节点、底部过渡板组装成网架支座，橡胶垫规格72 mm×300 mm×300 mm，材质为氯丁橡胶，计50个，其中带锚栓的过渡板将橡胶垫和支座顶部节点贯穿，网架支座通过底部过渡板与柱顶埋板围焊固定（图2）。

图2 网架支座示意

2 施工技术

2.1 钢网架安装方法和安装顺序

本工程施工时，网球馆内四周混凝土框架结构均已完成，场内地面平整。结合场地条件，针对本网架结构特点，网架工程边长≥70 m，总质量50～300 t，单体建筑面积200～6 000 m2，跨度50.4 m，属于大规模网架工程。考虑当地经济社会发展水平和周边资源，确定采用“场地内A ～L/⑥～⑧轴线区的网架地面拼装成起步架，两侧剩余网架下设支撑高空按单元对称散装”的安装方法进行网架施工，安装顺序从起步架向两侧边跨安装（图3、图4）。

图3 起步网架吊装示意

图4 网架安装顺序示意

2.2 网架起步架分步拼装高空合拢安装

起步网架平面尺寸50 m×12 m，实际质量约为26.6 t。网球馆内场地平整硬化并进行了碾压、夯实，用全站仪在地面放出“网架”的正投影线，将支撑位置在网架安装过程中按支撑点变化情况放线。起步架在跨度范围内由地面区域网架（E ～L/⑥～⑧轴）、二层3.9 m平台区域网架（B ～E/⑥～⑧轴）、15.5 m合拢区网架（A ～B/⑥～⑧轴）组成。

1）在安装位置投影正下方位置进行拼装，利用2台100 t汽车吊（QY100K、19.2 t配重、工作幅度12 m、起吊高度25 m）统一指挥，同时起吊地面区域网架（ E ～L/⑥～⑧轴），抬至标高3.9 m二层平台，靠近E 轴一端搁置在二层平台上，再在F/⑦、K/⑦轴处用6 m高支撑固定，加固后汽车吊不松钩。

2）将E ～L/⑥～⑧轴起步架与3.9 m平台区域网架（ B ～E/⑥～⑧轴）拼装连接，组成起步网架（ E ～L/⑥～⑧轴）。

3）起步网架（E ～L/⑥～⑧轴）用2台100 t汽车吊提高至设计标高，网架L 轴一端支撑在柱顶网架支座上，再在B/⑦、G/⑦轴处用16 m高支撑固定。

4）合拢区网架杆件（A ～B/⑥～⑧轴）在地面组装成三角锥体，分两单元沿B →A轴方向用25 t汽车吊吊装就位后拼接，合拢完成后就位，将下弦螺栓球卡位在支座十字板顶槽内加固，调整相关轴线，整体校正后焊接加固，完成起步架安装。起步架分区如图5所示，起步架完成如图6所示。

图5 网架起步架三块区域示意

图6 网架起步架就位示意

2.3 起步架两侧剩余网架按单元对称散装

1）起步架完成后，根据图纸在地面将网架构件拼成一个个锥体，每个锥体的质量不大于0.9 t，按照节点所在轴线和水平分布位置顺序排列，使用25 t汽车吊（QY25A）进行小锥体安装（图7），吊至设计位置进行高空安装。起步架两侧剩余网架按单元对称散装，2台汽车吊独立流水安装，先上弦一圈，然后下弦一圈。

图7 剩余网架按小锥体单元高空安装

2）在高空散装时，为控制网架挠度，必须每隔2排下弦球设置支撑，支撑点位置沿网架跨中G 轴向两侧移动，支撑点移动如图8所示。支撑顶部平台利用30 t千斤顶设置在下弦球底，缓慢卸载，拆除支撑后间隔2条轴线（2根柱）再安装支撑，依次循环，直到网架拼装完成（图9）。

图8 网架支撑点移动示意

图9 网架安装完成示意

3 网架安装施工安全措施

3.1 临时支撑设置

网架临时支撑使用杆件组装成格构式支撑，受力验算合格后设置（图10）。

图10 临时支撑

3.2 网架下设安全网

由于网架高空分单元组拼，高处作业安装人员会处于网架球上作业，作业时工人必须佩戴五点式双钩安全带，挂钩系挂于网架杆件上弦上。张拉安全平网，两端固定在混凝土框架梁上，如图11所示。

3.3 作业面下方地面放置安全气囊

在作业面下方安放安全气囊，下方设专人随安装进度和工人施工移动位置移动气囊。安全气囊长8 m，宽6 m，充气后高度2 m，如图12所示。

图11 网架安全网、安全气囊设置示意

图12 安全气囊示意

3.4 网架安装变形测量控制

1）起步网架安装监测。起步网架测量，搭设球支撑，用全站仪放出胎架的标高和网架球的轴线，就位后便可使起步网架达到其预定坐标。起步吊装完成后，将网架吊装到设计标高。

2）网架临时支撑卸载后测控。网架安装过程中，要对整个屋面网架进行监测。根据工程结构的受力特点进行分析，在网架的重要节点和易变形的位置设监测点，贴上反光片，便于监测。卸载前，对每个监测点进行观测，并做好记录。之后定期观测，根据每次的变化量，来确定沉降、位移和变形的情况。

4 现场实施效果

本工程大跨度平板网架采用“场地内网架地面拼装成起步架，两侧剩余网架下设支撑高空按单元对称散装”的方法和顺序施工，网架安装后轴线、尺寸、标注均满足设计和规范要求。

施工过程中临时支撑满足支撑要求，监测变形无异常点。网架下设安全网、作业面下方地面放置安全气囊，效果良好，到得设计、业主和质检站等单位的一致好评。起步架安装完成现场效果如图13所示，网架安装完成现场效果如图14所示。

图13 起步架安装完成现场效果

图14 网架安装完成现场效果

5 结语

本文研究了大跨度平板螺栓球网架安装技术和施工安全措施，采用“场地内网架地面拼装成起步架，两侧剩余网架下设支撑高空按单元对称散装”的施工方法和顺序，成功地实现了网架安装，解决了大跨度网架在现场外架未拆除的不利工况下安装的难题，现场实施效果良好。根据验收要求，现场分别在网架安装后、屋面施工荷载加设后、施工一年后，分3次检测了网架的挠度，结果均符合设计要求[5]。

该网架施工技术在国内项目中不多见。将该研究结果应用于本项目中不仅符合设计及规范要求，同时也节约了施工时间，为后续工作的开展奠定了良好的基础，对类似项目具有一定的借鉴意义。