网架施工总结.doc

1. 前 言钢网架结构具有强度高、单构件重量轻、整体性好和外形简洁流畅等特点，同时还具有施工快捷、迅速的特点。而且钢网架结构完全能够满足大跨度结构的需求，弥补了普通门式钢框架跨度小的不足，并可以大大增加结构的整体稳定性。奥运会附属工程北京市危险废物处置中心刚性填埋坑钢网架工程占地面积大8400m2，且工期短现场施工时间仅有45天时间，所以用通常的施工工艺势必无法按时完工，我方通过研究采用了滑移脚手架操作平台的方法，经本次工程的实践检验本工艺能够满足大部分网架结构的施工技术需求，而且工程造价相对低于其他的网架施工工艺，安全可靠度高；我方在施工工程中掌握了部分关键技术，积累了一定的实际经验，为丰富钢网架结构施工技术做出了贡献。2. 工程概况北京市危险废物处置中心填埋库区（场）占地8400m2,填埋场为一个净空138m60m12m钢筋混凝土池。刚性填埋坑防雨罩棚的网架为正四角锥螺栓球网架，平面尺寸为144m66.5m，网架高上下弦杆高差为3.024m，网架座落在坑边设置的埋件上，节点外侧设置支撑网架的箱形钢柱，柱间距为4m，防雨罩棚沿东西向呈弧形起拱，中间起拱高度为6.815m，网架最高处标高为15.665m。现场实拍照片如下图所示：3. 网架施工方法简介3.1 高空拼装法 简介高空拼装法即通过预先地面拼装成小的吊装单元后，通过汽车吊吊装，高空散装人员辅助构件就位，如下图所示:图一 ： 高空拼装构件小拼吊装单元体：吊装单元体图二 ： 汽车吊吊装，施工人员辅助就位 吊装单元体汽车吊本工艺仅适用于局部范围的网架结构，且在无法搭设脚手架以及其他辅助设施的情况下采用。 优点施工工艺简单，准备工期短， 缺点工程施工危险性大，对构件的加工精度要求高，施工工期比较长。 高空拼装法不适用于本工程由于本工程的施工周期短，工程施工面积大，且高空拼装的危险性高，所以此方法不适用于本工程。3.2 高空散装法 简介高空散装法是指小拼单元或散件在设计位置进行总拼的方法。高空散装法有全支架（即满堂脚手架）法和悬挑法两种。全支架法多用于散件拼装，而悬挑法则多用于小拼单元在高空总拼。这种施工方法不需要大型起重设备，但需搭设大规模的拼装支架，需耗用大量材料。图三：高空散装法：满堂红脚手架拼装平台 优点施工工艺简单，施工质量及安全容易保障。 缺点工程造价高，施工准备工期长。 高空散装法不适用于本工程由于本工程的建筑面积为8400m2，占地面积大，同时净高度25米，搭设满堂红脚手架作为施工拼装平台，势必会影响工程的工期同时工程成本也大幅提高，所以这种施工工艺并不适用与本工程。3.3 分条或分块安装法 简介这种方法是根据网架组成的特点及起重设备的能力，先将网架在地面拼成条状或块状单元，分别由起重机吊装至高空设计位置就位，然后再拼装成整体的安装方法。所谓分条，是指网架沿长跨方向分割为若干区段，而每个区段宽度为一个网格以上，其长度则为短跨的跨度。所谓分块是指网架沿纵横方向分割后的单元形状为矩形或正方形。分条或分块划分大小原则是以每个单元的重量与现场现有起重设备相适应。如下图所示：图四：两向正交正放网架条状单元划分方法示例：注：实线部分为条状单元，虚线部分为高空后拼装的杆件 优点施工工艺较为简单，大部分焊接、拼装工作量在地面进行，有利于提高工程施工质量。 缺点分条分块单元如需运输时，容易产生网架变形的情况。部分杆件需要高空拼装，施工人员存在一定的安全风险。 分条或分块安装法不适用于本工程由于本工程的网架结构为拱形结构，且跨度大（66.5米）；汽车吊吊装难度大，而且由于是拱形结构吊装过程中的挠度变形情况无法得到有效的控制。3.4 高空滑移法 简介高空滑移法是指分条的网架单元在事先设置的滑轨上单条滑移到设计位置拼装成整体的安装方法。此条状单元可以在地面拼成后用起重机吊至支架上，如设备能力不足或其他因素，也可用小拼单元甚至散件在高空拼装平台上拼装成条状单元。高空支架一般设在建筑物的一端，滑移时网架的条状单元由一端滑向另一端。高空滑移法按滑移方式可分为以下两种：1.单条滑移法：将条状单元一条一条地分别从一端滑移到另一端就位安装，各条之间分别在高空进行连接，即逐条滑移，逐条连成整体。如图五所示2.逐条积累滑移法：先将条状单元滑移一段距离后（能拼装后第二单元的宽度即可），连接好第二条单元后，两条一起再滑移一段距离，再连接第三条，三条又一起滑移一段距离，如此循环操作直至接上最后一条单元为止。如图六所示：图五 单条滑移法 图六 逐条累计滑移法 优点由于在土建完成框架、圈梁以后进行，而且网架是架空作业的，因此对建筑物内部施工没有影响，网架安装与下部土建施工可以平行立体作业缩短了工期。此外，高空滑移法对起重设备、牵引设备要求不高，可用小型起重机或卷扬机。而且只需搭设局部的拼装支架。 缺点单条滑移时，对于条状单元体的网架跨中挠度有一定的影响，在结构的滑移过程中无法施加控制。网架滑移同步要求高，两端不同步值不应大于50mm。牵引速度应控制在1m/min左右。由于在整个滑移过程中，结构一直处于静止与运动的反复交替状态，此时结构上存在了设计初期并不会考虑的额外动荷载，这势必是一个潜在的安全隐患。 高空滑移法不适用于本工程考虑到以上的种种因素：一单条滑移时结构挠度的控制难度大；二额外的动荷载施加在结构上，影响了结构的安全性，考虑到之前有个别工程出现结构在滑移过程中坍塌的现象，所以本工艺不适合用于本工程。3.5 整体提升法 简介整体提升法是将网架在地面就地拼装，在结构柱上或借助桅杆等安装提升设备提升网架，或在提升网架的同时进行柱子滑模的施工方法。如图七：整体提升法所示； 优点这种施工方法利用小机（如升板机、液压滑模千斤顶）群等安装大网架，使吊装成本降低，其次是提升设备能力较大，提升时可将网架的屋面板、防水层、采暖通风及电气设备等全部在地面施工后，然后再提升到设计标高。 缺点网架提升的同步控制是保证工程质量的一个重要环节，对于大面积的网架结构提升点较多的情况下很难保证整体结构的同步提升；同时施工过程中存在多项安全隐患。 整体提升法不适合用于本工程本工程的基坑低到网架跨度中的最大高度为30米，整个网架结构的面积为8400m2，需要的吊点多，同步提升的控制难度大；而且主体结构距埋件的高度为12米，主体结构提升就位后，考虑到结构整体的稳定性以及安全性应立即安装网架结构的钢管柱，使其与基础埋件连接，形成稳定的结构整体，但由于钢管柱的数量众多（60根），短期内根本无法安装完毕，施工时又正处于冬季阶段，同时基坑底部有防渗施工，两工种交叉作业，无形中增加了许多潜在的安全隐患，所以整体提升法并不适用于本工程。4 本工程所采用的施工工艺4.1 此项施工工艺制定的原则： 便于工程质量的控制与监控； 便于施工过程中施工人员人身安全的控制与监控； 在能够提高工程施工效率的前提下，最大程度的降低施工成本； 保证结构本身的安全可靠； 最大限度的降低工程中的危险源。4.2 工艺简介根据以上原则我们综合了以往的施工经验，在维护原有结构的情况下我们通过滑动脚手架操作平台，安装网架结构。 脚手架操作平台的搭设方法及计算书根据施工场地和网架支座位置的情况，在网架的基坑一端搭设60.512 m的脚手架操作平台，此平台又可分为独立的3段，根据网架的曲率搭设成阶梯状的网架操作平台，平台高度距离网架下弦球中心300mm。在基坑底设置9道滑移通道，网架在脚手架平台上组装成整体后，将球下方支座移开，利用滑道，采用5t手拉葫芦将三段独立的操作平台依次滑移到下一个安装单元；再进行下一个安装单元的组装，如此循环，直至网架全部安装到设计位置，完成安装任务。网架支座外侧应设置宽度不小于1.5m的安全通道，确保网架安装操作人员高空安全作业。如下图所示：一段二段三段实际工程中的情况如下所示：网架拼装实拍图A计算参数信息: 脚手架参数满堂红脚手架搭设高度为 22.2 米，立杆采用单立管；搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.50米，立杆的横距为1.50米，大小横杆的步距为1.50 米；脚手架纵向长度为 60.5 米；横向长度为 12 米；采用的普通钢管483.5； 横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为 0.80； 活荷载参数施工均布活荷载标准值:3.000 kN/m2；脚手架用途:结构脚手架；同时施工层数:1 层； 风荷载参数本工程地处北京市，基本风压为0.45 kN/m2；风荷载高度变化系数z为1.42，风荷载体型系数s为0.65；脚手架计算中考虑风荷载作用； 静荷载参数每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m2):0.1350；脚手板自重标准值(kN/m2):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m2):0.110；安全设施与安全网(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:1；脚手板类别:木脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、冲压钢脚手板挡板；每米脚手架钢管自重标准值(kN/m2):0.038； 地基参数地基承载力标准值(kN/m2):500.00；立杆基础底面面积(m2):0.09；B. 横杆的计算:横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，横杆在大横杆的上面。 按照横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算横杆的最大弯矩和变形。 均布荷载值计算横杆的自重标准值: P1= 0.038 kN/m ；脚手板的荷载标准值: P2= 0.3501.500/3=0.175 kN/m ；活荷载标准值: Q=3.0001.500/3=1.500 kN/m；荷载的计算值: q=1.50.038+1.50.175+1.51.500 =2.57 kN/m； 横杆计算简图 强度计算最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，计算公式如下: 最大弯矩 Mqmax =2.571.5002/8 = 0.723 kN.m；最大应力计算值 = Mqmax/W =142.3 N/mm2；横杆的最大应力计算值 =142.3N/mm2 小于 横杆的抗压强度设计值 f=205.0 N/mm2，满足要求！ 挠度计算:最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度荷载标准值q=0.038+0.1750+1.500 = 1.7 kN/m ； 最大挠度 V = 5.01.71500.04/(3842.060105121900.0)=4.47 mm；横杆的最大挠度 4.47 mm 小于 横杆的最大容许挠度 1500.0 / 150=10.00 mm，满足要求！C. 扣件抗滑力的计算:直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算 R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取6.40 kN；R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；横杆的自重标准值: P1 = 0.0381.5002/2=0.057 kN；脚手板的自重标准值: P3 = 0.3501.5001.500/2=0.394 kN；活荷载标准值: Q = 3.0001.5001.500 /2 = 3.375kN；荷载的设计值: R=1.2(0.0576+0.394)+1.43.375=5.27kN；R 6.40 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! D. 脚手架立杆荷载计算: 作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容： 每米立杆承受的结构自重标准值(kN)，为0.143NG1 = 0.143+(1.502/2+1.502)0.038/1.5022.20 = 5.7； 脚手板的自重标准值(kN/m2)；采用木脚手板，标准值为0.35 NG2= 0.35041.500(1.500+0.3)/2 = 1.890 kN； 栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；采用栏杆、木脚手板，标准值为0.11 NG3 = 0.11041.500/2 = 0.33 kN； 吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005 NG4 = 0.0051.50022.200 = 0.167 kN；经计算得到，静荷载标准值 NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 8.087 kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值 NQ= 3.0001.5001.500/2 = 3.375 kN；风荷载标准值按照以下公式计算 其中 Wo - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用： Wo = 0.450 kN/m2； Uz - 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用： Uz= 0.840 ； Us - 风荷载体型系数：取值为0.649；经计算得到，风荷载标准值 Wk = 0.7 0.4500.8400.649 = 0.172 kN/m2；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG+1.4NQ= 1.28.087+ 1.43.375= 14.425 kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N = 1.2 NG+0.851.4NQ = 1.28.087+ 0.851.43.375= 13.72 kN；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为 Mw = 0.85 1.4WkLah2/10 =0.850 1.40.1721.500 1.5002/10 = 0.069 kN.m；E. 立杆的稳定性计算: 不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为： 立杆的轴向压力设计值 ：N =1z kN；计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；计算长度附加系数参照扣件式规范表5.3.3得 ：k = 1.155 ；计算长度系数参照扣件式规范表5.3.3得 ： = 1.530 ；计算长度 ,由公式 lo = kh 确定 ：l0 = 2.474 m；长细比 Lo/i = 157.000 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的计算结果查表得到 ：= 0.284 ；立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205.000 N/mm2； = 13720/(0.284489.000)=100.2 N/mm2；立杆稳定性计算 = 100.2 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205.000 N/mm2，满足要求！考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 立杆的轴心压力设计值 ：N =13.72kN；计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；计算长度附加系数参照扣件式规范表5.3.3得 ： k = 1.155 ；计算长度系数参照扣件式规范表5.3.3得 ： = 1.530 ；计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 2.474 m；长细比: L0/i = 157.000 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.284立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205.000 N/mm2； = 13720/(0.284489.000)+69000/5080.000 = 113.8N/mm2；立杆稳定性计算 = 113.8N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205.000 N/mm2，满足要求！F. 立杆的地基承载力计算: 立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 p fg 地基承载力设计值:fg = fgkkc = 500.000 kN/m2； 其中，地基承载力标准值：fgk= 500.000 kN/m2 ； 脚手架地基承载力调整系数：kc = 1.000 ； 立杆基础底面的平均压力：p = N/A =152.44 kN/m2 ；其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N = 13.72 kN；基础底面面积 ：A = 0.090 m2 。p=152.44 fg=500.000 kN/m2 。地基承载力满足要求！经验算脚手架满足施工需求！4.3 网架施工顺序网架安装按照自北向南的施工顺序，安装过程主要如下： 搭设网架安装的滑移工作平台； 采用现场塔吊将网架材料提升到工作面上，安装工进行网架安装。 网架分段安装完成后，进行屋面檩条的安装； 利用5t手动葫芦同步牵引脚手架平台，进行脚手架平台滑移； 如此反复进行，直至所有网架结构安装完毕。4.4 滑移轨道的设置网壳的安装主要采用滑移工作平台，因此滑移轨道和滑移系统的设计非常重要。整个滑移系统主要由：轨道（槽钢）、滚动轴承、手动葫芦、卡套、插销等组成。如下图所示：架子管卡套滚轴插销滑轨现场实际图示三维设计图 滑移轨道设置数量及位置。综合分析技术及经济效果，本工程共设9条滑移轨道。 滑移轨道用材。滑移轨道用材应根据轨道数量、网架重量和滑移方式选用。本工程滑移轨道选用10#槽钢。 滑移轨道的质量标准。滑移轨道的铺设质量关系到滑移施工的安全和网架工程质量，其允许误差必须符合以下规定： 滑轨顶面标高差1mm；且滑移前进方向无阻挡的正偏差； 滑轨中心线错位3mm（指滑轨接头处）； 同列相邻滑轨间顶面高