钢网架结构安装质量问题分析及预防措施

袁理智

忻州市工业学校（034100）

近年来，钢网架结构在我国建筑行业有较大的发展，其应用的范围也越来越广泛。由于钢网架结构具有刚度大、重量轻、抗震能力比较强及整体效果好，由多个杆件从不同方向有规律地连接组成一个完整的高次超静定空间结构，这种结构改变了常见的平面桁架受力体系，能够承受来自不同方向的各种荷载。因此被广泛用于一些机场航站楼、仓库、体育场馆、地铁、高铁站、厂房、加油站、码头、煤棚、科技馆、教育培训中心等。建筑外形状各异，可以是矩形、圆形或者扇形，也有的是马鞍形、飘带形等。但钢网架结构的安装质量问题，如安装累积误差、安装水平度、垂直度要求等，直接关系到工程质量，这就必须对一些安装过程中的质量问题进行认真分析，采取必要的防范措施，以确保工程质量。

1 钢网架结构的特点

1）钢网架结构最大的特点是其改进了直接点互相支撑作用，结构整体稳定性好，强度及抗震能力大幅提高。即使地基有不均匀沉降或者个别杆件受损的情况下，网架结构中内部杆件也能自动调节其内力分配，始终保持结构的完整安全。

2）钢网架结构是高次超静定空间结构，能够承受来自不同方向的荷载，可以有效地利用建筑空间。

3）钢网架结构的自重轻，用钢量少。

4）钢网架结构的适用性非常广，不仅适用于中小型跨度的工业与民用公共建筑，同时也适用于大跨度的工业与民用建筑。而且建筑物结构外形各异。

5）钢网架结构取材方便，杆件多采用高频焊管或无缝钢管或其他型钢，材质一般多采用Q235钢或Q345钢。

6）钢网架结构由于它的杆件、螺栓球、焊接球、锥头、高强螺栓等已标准化、系列化，有利于工厂化规模化生产，同时也能保证产品质量。

7）钢网架结构的设计计算已有通用的计算机计算程序和相当成熟的网架结构设计软件，可以同时制作施工图、查看制作材料表、查看内力分析和网架的安装示意图等[1]。

2 钢网架结构安装质量注意事项

1）安装前必须对钢网架支座点轴线与标高进行校验。轴线、标高要符合设计有关标准规定要求。

2）安装前，如果是混凝土柱则应对柱顶强度及标高进行校验，必须符合设计文件相关标准规定的要求。如果是钢结构柱，其制作及标高必须符合设计文件的要求，否则不能安装。

3）如果采用整体吊装或者局部吊装法时，应统一对提升装备进行检查，对设备的提升速度、吊点、高空合拢以及高空调整等工作做好部署，使其符合施工组织设计的要求。

4）采用高空散装法时，应搭设满堂脚手架，并按设计要求放线准确布置好各支点位置以及对应标高。当采用螺栓球高空散装法时，应设计布置好临时支点，临时支点的位置、数量应经过验算确定。

5）高空散装的临时支点应选用千斤顶为宜，这样就可以逐步调整网架高度。安装结束拆卸临时支架时，可以在各支点间同步下降，分段卸荷[2]。

3 钢网架结构安装质量工艺流程

3.1 螺栓球正方四角锥网架高空散装法

工艺流程:核验柱顶混凝土强度并较核标高→放线、验线→安装下弦平面网格→安装上弦倒三角网格→安装下弦正三角网格→调整、紧固→安装屋面帽头→一支座焊接、验收。

3.2 焊接球地面安装高空合拢法

工艺流程:柱顶放线、验线→焊接安装下弦平面网格→焊接安装立体网格→焊接安装上弦网格→钢网架整体提升→钢网架高空焊接合拢→钢网架整体验收[3]。

4 钢网架结构安装过程中常见质量问题分析与预防措施

4.1 钢网架安装时出现尺寸偏差

4.1.1 质量问题现象

钢网架结构安装尺寸偏大或者偏小。

4.1.2 原因分析

1）由于在焊接过程中焊缝的长度及厚度影响、当地气温高低、焊接时电流强度、焊接先后顺序以及每一个焊工师傅焊接技术能力等因素的影响，而形成累积误差。

2）在钢网架螺接或者焊接过程中由于测量钢尺本身存在误差影响，造成测量结果误差的累积，从而引起钢网架整体安装尺寸受到影响。

3）安装过程中，要求各杆件不能有变形现象，如果安装杆件变形就会造成整体尺寸偏差。

4.1.3 预防措施

1）经过试验研究，钢管球节点加衬管时，每条焊缝收缩量应为1.5~3.5mm，不加衬管时，每条焊缝收缩应为1.0~2.0mm，焊接钢板节点，每个节点收缩量应为2.0~3.0mm。所以钢网架结构在下料安装时，应首先考虑到上述收缩量对钢网架整体尺寸的影响。

2）钢网架结构在安装时钢尺必须经过统一校核后方可使用，同时还要考虑当地温度影响并及时进行修正。

3）为了实际控制其中间各单元尺寸偏差，要求小的单元一定要在模具上统一进行安装，中间大点的单元也应该在实际尺寸大样上进行安装或者是预安装。

4）有些网架结构在安装过程中，某些杆件由于倾斜放置或者其它不太好固定，此时为了保证网架整体尺寸精度，需要临时加装一些限制尺寸或者加固的杆件，安装完毕后再拆下来。

4.2 整体拼装出现变形

4.2.1 质量问题现象

安装好的钢网架结构整体拼装变形超过允许偏差值。

4.2.2 原因分析

1）由于安装顺序不对，造成钢网架结构整体累积误差超过允许值。

2）由于焊接顺序不对，造成各杆件累积误差超过允许值。

4.2.3 预防措施

1）对大面积的钢网架结构安装时，没有特殊情况一般采取从中间向两边顺序安装或者从中间向四周安装顺序，因为当杆件有一端是自由端时，能方便及时调整杆件拼装尺寸，可以减小来自多方向的应力与变形。

2）如果钢网架结构为螺栓球节点结构，杆件拼接顺序一般从一边向另一边安装，或者杆件从中间向两边安装顺序进行。整体顺序为先安装下弦杆件，其次安装中间斜杆，最后进行上弦杆件的安装。

3）如果钢网架结构为焊接球节点结构，杆件焊接顺序应为先焊接下弦节点，这时下弦杆件因为焊接高温而后冷却收缩变形向上拱起，然后再焊接中间腹杆，最后焊接上弦杆件。但要注意在杆件拼装焊接时应尽量避免形成封闭圈，否则由于焊接热变形而使应力加大使整体产生变形，也影响了结构的安全性。为了避免变形而往往采用对称循环焊接法，如果是节点板焊接顺序从边沿向中心焊接，必要时可用夹紧器夹紧后将各板件点焊定位再进行全面对称焊接。

4.3 高空散装标高误差

4.3.1 质量问题现象

钢网架结构将安装好的小单元或杆件直接在设计位置进行高空散装时，产生钢网架整体下沉及标高偏低现象。

4.3.2 原因分析

1）当采用满堂全支架法安装时，由于所搭支架材质刚度差，承载钢网架重量时支架弯曲变形造成网架下沉标高偏低。

2）当采用现场悬挑法安装时，钢网架结构在拼装过程中，一端杆件始终处于悬挑状态，由于各单元杆件自身不能承载自重，造成网架前端下挠，误差累积后整体标高偏低。

4.3.3 预防措施

1）通常如果钢网架结构有屋脊标志线，采用以屋脊线标高为准，一般从中间向两侧安装，使安装过程中产生的误差消除在结构边缘上。

2）满堂支架必须确保其有足够的刚度和稳定性，安装完成后支架总沉降量不得超过5mm。

3）当采用现场悬挑法安装时，由于网架单元自身不能承受自重，所以安装时要对网架进行必要的加固措施。

4.4 高空散装过程中杆件失稳

4.4.1 质量问题现象

钢网架某些拉杆起不到拉伸作用，造成压杆结构失稳而破坏。

4.4.2 原因分析

支撑网架的支架拆除方法不当，也可能是安装网架工艺不合理等质量问题造成杆件失稳。

4.4.3 预防措施

1）首先要分析网架自重挠度曲线，分区对称拆除支架并按比例降落。

2）分析网架自重结构特点，把握好网架多点、对称、同步下降，每步下降不得大于10mm，如此一步一步直到网架降落完毕。

4.5 网架单元安装挠度出现偏差

4.5.1 质量问题现象

钢网架采用先安装条状或块状单元，后将各单元连成整体的安装方法时，网架整体挠度值大于设计挠度值。

4.5.2 原因分析

各钢网架单元在合拢时，由于自身重量而下沉。

4.5.3 预防措施

一般在网架合拢处，必须要有足够刚度的支架，支架上装有调整网架挠度的螺旋千斤顶。要在施工时根据网架实际情况，进行必要的调整，使挠度值达到设计要求。

4.6 钢网架结构整体平面扭曲

4.6.1 质量问题现象

钢网架在地面安装后，整体吊装时，出现平面扭曲变形而破坏。

4.6.2 原因分析

1）钢网架结构设计时没有充分考虑实际施工吊装时网架整体所需要的刚度。

2）实际施工中钢网架多点提升时不同步，高差超过允许值。

4.6.3 预防措施

1）钢网架设计往往只是考虑正常使用时的荷载，实际施工中的荷载在设计中一般很难准确计入，所以在设计时，要充分考虑施工时多点吊装可能出现的最大提升高差值，来验算钢网架所需要的刚度，制作时要严格按照图纸施工。

2）在实际施工多点吊装时要尽量做到同步提升，严格控制网架提升高差。提升高差允许值一般可取两吊点间距的1/400，且不得超过100 mm。

4.7 钢网架整体顶升时产生偏移

4.7.1 质量问题现象

已经安装好的钢网架结构整体顶升到设计位置时，钢网架轴线不能与设计定位轴线重合而产生偏移现象。

4.7.2 原因分析

1）钢网架各点顶升不能同步进行。

2）钢网架各杆件及柱子材料刚度较差。

3）钢网架整体顶升时各点布置距离过大或者分配不合理。

4）对应钢网架顶升点顶升时超出允许高差范围。

5）在钢网架顶升过程中千斤顶合力偏移引起柱轴线产生偏移。

6）网架支座中心与柱轴线中心不能重合，产生偏移。

4.7.3 预防措施

1）钢网架整体提升时，应设专人指挥统一顶升速度，尽量达到同步顶升。

2）钢网架在顶升过程中，顶升点处以及柱子必须要有足够的刚度，必要时要设置一些缀条等加固措施。

3）钢网架在顶升过程中，顶升点距离的布置，应结合设计图纸，要避免杆件因承受不住压力而失稳。

4）顶升时，相邻的两个支承点的允许高差值应满足其支承点结构间距的1/1000，且不超过30 mm。但如果有两个或者多个千斤顶同时参与顶升时，其允许高差值必须满足不能超过千斤顶间距的1/200，且不得超过10mm。

5）顶升时，千斤顶合力的偏移而引起钢网架柱支承点的偏移量不能超过柱轴线5mm，千斤顶必须保持竖直方向顶升。

6）网架在顶升过程中，其支座中心相对钢柱基准轴线的水平方向偏移量，不得超过柱截面短边尺寸的1/50以及柱子实际高度的1/500[4]。

5 结语

综上所述，钢网架结构取材方便，造形各异，工程进度快，况且钢网架结构具有刚度大，重量轻，抗震能力强，整体效果好，再加上利用计算机软件的深化设计，结构合理、规范，出图效率高。但钢网架结构的安装质量直接关系到工程质量，因此必须对一些安装过程中的质量问题进行认真分析，采取必要的预防措施，以确保工程质量，为我国钢网架结构工程的健康发展提供有力保障。