复杂场地超大跨度螺栓球节点钢网架安装工法

1、复杂场地超大跨度螺栓球节点钢网架安装工法1前言随着国民经济的飞速发展，我国的建筑业得到了长足发展。钢网架结构建筑从无到有，从小变大，从单调走向了今天形式越来越多样，高度、规模跨度越来越大。目前，我国在体育场馆、机场、 加油站等等很多跨度较大公共建筑中屋面采用钢网架结构， 当前钢网架安装主要方法有满堂脚手架高空散装法、高空滑移法、分块安装高空对接、整体提升、高空散拼五种，但满堂脚手架高空散装法、 高空滑移法、 分块安装高空对接工法对场地宽度及平整度要求较高， 整体提升法对起重机械布置、 区域场地有特殊要求， 高空散拼需视现场情况设临时支撑。 华建集团土木工程有限公司在西安长安汽车迁建总装一车间钢

2、网架施工中，网架跨内可用场地狭窄且场地情况复杂，临时支撑难以设置，在此情况下大跨度螺栓球节点钢网架施工中便应用了局部整体吊装+高空散拼综合安装技术， 在有限场地条件下结合了整体吊装不设支撑和高空散拼工法的吊机灵活布置且快捷的优点。该工程网架设计跨度达到24m,总d416m,总重856.655t ,单根网架最大重量达到 41.382t ，在起重机械布置受限的情况下使用该工法取得了良好的效果，在保证了网架安装质量的同时，加快了施工进度，降低了施工成本，为今后类似工程施工提供借鉴，具有广阔的推广应用前景。2 工法特点2.0.1 该工法对场地条件要求低，局部整平、满足起重机等支腿支设条件后即可施工。2

3、.0.2起步单根网架完成吊装后即进行高空拼装施工，工艺简单，施工灵活，操作简便，同时结构受施工影响较小，有效的减少累计误差。2.0.3 施工工艺流程清晰，便于安装工掌握和操作，能提高工效，缩短工期。2.0.4 保护环境。 网架结构构件均按照图纸编号在工厂加工制作， 机械化生产程度高， 生产 精度高， 运至施工现场能立即按照图纸编号进行现场拼装； 施工时不产生废料、 垃圾， 现场整洁、 文明，利于绿色施工，保护环境。3 适用范围本工法适用于狭窄且复杂场地条件下螺栓球节点、 空心球节点及螺栓连接的网架安装； 也适 用于起重运输较困难的场地下小拼单元用起重机吊至设计位置的拼装方法。4 工艺原理根据场

4、地实际状况， 在无法单独采用整体吊装或全部散拼工况情况下， 结合吊装机械的各项参数、网架设计吊装高度和杆件重量等参数，综合考虑施工安全、便捷、经济性，划分整体吊装和高空散拼区域，其中整体吊装区域不宜过大，以单跨、双跨为优，在地面拼装起步网架（整体吊装区域），利用起重机先将其吊装稳固，再沿建筑物纵向，利用已装球节点自起步网架向另 端或两端延伸进行高空散装施工。5 .施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程图5.1工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 吊装区域划分确定因高空散拼作业比较灵活，对场地要求并不大，因此重点就在整体吊装区域（既起步网 架）部位的确定，整体吊装区域选取应遵循以下原则：优先

5、选择边跨；区域不宜过大，以 1-2跨（根）为优；尽量减少整体吊装和散装的衔接面，另因网架造型等导致散拼难度较大 的部位也可选用整体吊装，整体吊装区域和散拼区域的确定主要依据网架设计参数、场地具体作业条件、可选用机械来综合比选确定，具体选择要点如下：1）根据网架施工图纸，统计整理得到网架安装主要参数如：安装高度及跨度，每单元或每平米网架重量、 球节点螺栓及杆件的受力特性等作为后续计算基础。 在吊装条件相近的情况下，选取整体质量较小的区域为宜。2）了解现场实际情况。 通过现场实地踏勘或进度模拟， 掌握网架安装时场地的条件如：网架跨内外是否均具备起重设备作业条件，作业现场障碍物分布情况，场地承载力等

6、情况，并将相应数据整理汇总。 另需收集现场图像作参考， 有条件可采取航拍和现场建模更加有利布置。3）根据网架设计参数和现场实测数据，选择起重吊装机械，在现场条件允许情况下尽量选择起重能力较大的机械以确保施工安全。4）为减小拼装误差，整体施工顺序应为先整体吊装后散拼施工，在整体吊装区域选择时宜让后续散拼在平面上从一侧按顺序往另一侧施工， 或从中部往两侧施工， 尽量减少整体吊装和散装的衔接面，不宜出现整体吊装与散拼混合穿插施工。5.2.2 安装前准备工作（ 1）技术准备A 根据正式施工图纸及有关技术文件编制专项施工方案并审批；B 对使用的各种测量仪器及钢尺进行计算检验复验；C 根据土建提供的纵横轴

7、线和水准点， 对提供的标高及基准轴线位置数据进行复测， 进行验 线有关技术问题处理完毕。D 按照施工方案对相关作业人员进行技术交底，签字留底存档。（ 2）现场准备土建预埋件、工作平台、安全措施、提升条件等都需满足要求，网架原材料须通过质量验收及复试合格， 对构件进行编号并分类码放。 起重机械停放场地及网架拼装堆放场地要求平整夯实，若局部区域因场地原因难以实现夯实，可用钢板或枕木垫平。按施工平面布置图划分： 材料堆放区、 杆件制作区、 拼装区、 堆放区， 构件按吊装顺序进场。（ 3）起重机械选择与现场布置针对复杂的施工场地作业面狭窄， 起重机械起重量和摆臂范围受限的情况， 应由施工单位组织起重机

8、械租赁单位相关技术人员以及专业网架安装人员对现场进行实地踏勘测量， 有必要也可邀请设计单位提供现场协助， 主要针对起步网架及吊装半径较大的小单元构件初选起重机械进行桌面或建模模拟演示，并构图验算，制定吊装方案，方案通过监理单位审批后，再按方案进行现场机械布置。根据汽车吊布置灵活性能， 可采用汽车吊进行多机协调作业。 机械布置时规划好汽车吊及牛腿位置，尽量保证发挥机械的最大起重量和工作性能。5.2.3 整体吊装区域网架安装整体吊装区域网架既起步网架确定后，横向单根作为起步网架的由一边向另一边延伸或由中间向两边延伸，建筑一角区域作为起步的网架采用三角形向内延伸。起步网架采用地面拼装成型，整体吊装一

9、次安装到位，在起步网架安装时及时检查调整基准轴线位置、标高及垂直偏差。若出现偏差应及时采用千斤顶、挡块及垫铁纠正。1）起步网架吊点选择吊点的布置应尽量使网架吊装时的受力与网架工作状态受力基本相同。网架起吊前的重量、面积和吊点位置的选择要根据过程实际情况进行周密的计算，确保网架吊装的安全性。 绑好吊装绳索，检查完毕开始吊装。图5.2.3-1网架吊点大样图2）起步网架的试吊与吊装起步网架试吊，网架离地 50cm后进行吊点绳索、网架外形、起重设备、指挥信号等进行全面检查，再次确认一切正常，才能正式起吊，若网架变形严重，则应立即落地检查拼装质量、核算吊点后再进行试吊。正式吊装，一次吊装到位，将网架就位

10、于柱顶球支点。当网架提高到比柱顶高300mm寸，进行空中移位，网架中心对准网架支座中心时，四台起重机同时落钩，将网架落到柱顶就位，最后将球与球支座、球支座与支座全部段焊。起吊过程中吊臂与网架安全距离不得小于1s1 f NiWirfl群X蚱福后一图5.2.3-2支座大样图5.2.4 杆件拼装5.2.4.1 确定合理的高空拼装顺序高空拼装顺序应根据网架形式、支承类型、结构受力特征、杆件小拼单元，临时稳定的边界 条件、施工机械设备的性能和施工场地情况等诸多因素综合确定。选定的高空拼装顺序应能保证拼装的精度、减少积累误差。5.2.4.2 具体拼装要求拼装网架时，需要预先拼装好小单元， 再用起重机将小拼

11、单元吊至设计标高就位拼装，要求小单元堆放场地平整夯实，为保证小单元表面整洁无泥土污染，可在其堆放场地铺设模板或防雨布等。（1）螺栓球节点网架拼装时，一般是先拼下弦，将下弦的标高和轴线调整后，全部拧紧螺 栓，起定位作用。（2）开始连接腹杆，螺栓不宜拧紧，但必须使其与下弦连接端的螺栓吃上劲，如吃不上劲， 在周围螺栓都拧紧后，这个螺栓就可能偏歪，（因锥头或封板的孔较大）那时将无法拧紧。（3）连接上弦时，开始不能拧紧。当分条拼装时，安装好三行上弦球后，即可将前两行抄到中轴线，这时可通过调整下弦球的垫块高低进行，然后固定第一排锥体的两端支座，同时将第一排锥体的螺栓拧紧。按以上各条循环进行。（4）在整个网

12、架拼装完成后，必须进行一次全面检查，看螺栓是否拧紧。一球四杆（两上弦两熊杆） 一球四杼（四由椎） 一球三杆（两上弦一眼杆）图5.2.4-2杆件拼装单元1）下弦杆与球的组装根据安装球的编号先固定下弦球，找准中心连接下弦杆与另一头水准测量对角尺寸正确后拧 紧高强螺栓。2）腹杆与上弦球的组装腹杆与上弦球应形成一个向下四角锥，腹杆与上弦的连接必须一次拧紧到位，腹杆与下弦球的连接不能一次拧紧到位，主要是为安装上弦杆起松口作用。上弦杆安装顺序由内向外， 上弦杆 与球拧紧应与腹杆和下弦球拧紧依次进行。3）用以上方法安装一根进行一次检测如此方法直到全部安装结束，在整个网架安装过程中，要特别注意下弦球的垫实，轴

13、线的准 确、高强螺栓的拧紧程度、网架挠度及几何尺寸的控制。项目1复查土建弹出的周边柱顶支撑的轴线有无偏差，若有偏差应及时调整纠正。项目2对各项埋件的操平整度应满足设计规范要求。（1）对单立柱顶高差，可用水平仪作腰线检测，安装时便于随时检查调整。（2）网架在拼装初始单元时对及时检查调整基准轴线位置、标高及垂直偏差。若出现偏差应及时采用千斤顶、挡块及垫铁纠正。5.2.5 检查验收5.2.5.1 安装检查1）网架安装每形成一个单根后，应及时检测单根单元及网架单元长度允许偏差。以安装第一根开始检验，每一根检验一个单椎体是否符合设计要求，控制轴基准轴线位置、标高及垂直偏差，并及时纠正。具体检查内容如下：

14、A 对建筑物的定位轴线，即基准轴线、支座轴线和支承的标高、预埋螺栓（锚栓）位置进行检查，作出检查记录，办理交接验收手续。允许误差值如表5.1所示。表5.2,5支承面、预埋螺栓（锚栓）的允许误差项目允许偏差（mm）支承面标（Wj0 -30水平度L/1000 （L-短边长度）螺栓中心偏移5.0预埋长度螺栓露出长度30.0 0螺纹长度30,0 0预留孔中心偏移10.0检查数量按柱基数抽查10%,且不少于 3个B网架安装过程中，应对网架支座轴线、支承面标高（或网架下弦标高、网架屋脊线、檐口线位置和标高）进行跟踪控制。发现误差积累应及时纠正。C采用网片和小拼单元进行拼装时，要严格控制网片和小拼单元的定位

15、和垂直度。D各杆件与节点连接时中心线应汇于一点，螺栓球应汇于球心。E网架结构总拼完成后纵横向长度偏差、支座中心偏移、相邻支座偏移、相邻支座高差、 最低最高支座差等指标均符合网架规程要求。2）杆件不允许存在超过规定的弯曲。网架安装时高强螺栓拧紧到位，不允许套筒接触有肉 眼可观察到的缝隙，拧紧应用扳手初拧、终拧。拧紧顺序先压后拉，防止压杆顶死螺栓漏紧。3）已安装网架零部件表面清洁、完整、不损伤、不凹陷、不错装、对号准确，发现错误及 时更正。5.2.7.2验收及成品保护网架子分部完工后，在自检合格基础上，组织监理、建设设计等相关单位进行子分部验收， 验收合格后收集整理相资料存档。网架安装结束后，应做

16、好成品保护工作。检查螺栓球上的孔洞是否封闭，应用腻子将孔洞和 筒套的间隙填平后刷漆，防止水分渗入，使球、杆的丝扣锈蚀，并应及时涂刷防锈漆。6 .材料与设备6.1 材料6.1.1 主要结构材料1、钢管：Q345B级钢,高频焊管或无缝钢管。2、高强度螺栓：选用合金结构钢 GB3077规定的40Cr钢，性能等级应符合钢网架螺栓 球节点用高强度螺栓(GB16939-2016)要求。3、螺栓球节点：螺栓球采用模煨球坯，材料 45#钢，材质应符合优质碳素结构钢技术条件GB699的规定，不能有裂纹、过烧、夹层等缺陷。螺纹按6H级精度加工，中心线到螺孔端面距离偏差为土 0.2mm,螺栓球螺孔角度偏差为土 30

17、度。严格检测螺纹孔内径尺寸、螺纹粗糙度，螺纹精度检测应使用 6H级标准塞规、通规旋入至要求。有效旋入螺纹深度1.2d ,止规允许旋入 2个螺距。4、封板锥头：与钢管材质相同，钢管直径大于等于 75时须采用锥头，连接焊缝以及锥头封板 的任何截面承载力应不低于相连钢管的承载力，且应保证变形要求，并有试验报告。5、套筒：当套筒内孔径不大于 34mm寸选用Q235B级钢，其他采用 Q345B级钢。材质应符合 钢网架螺栓球节点用高强螺栓GB/T16939的规定。6、钢管、锥头、封板、套筒材质应符合碳素结构钢GB700和低合金高度结构钢GB/T1591 要求。7、焊条：焊条Q235钢与Q345钢之间选用E

18、43, Q235钢与45号之间选用E50。16图6.1杆件锥头图6.2高强螺栓图6.3套筒图6.4销子图6.5连接螺栓组装图图6.6螺栓球6.2 设备表6.2机具及设备需求表（以长安总装一车间工程为例）序 号名称规格型号数量用途1汽车式起重机25t 100t根据构件重而定5台杆件或拼装单元吊装2千斤顶10t、20t、30t4台调节拼装支点高度3螺旋式调节器510t3台调节拼装支点高度4全站仪项目自备1台轴线测量、支座定位5经纬仪项目自备2台轴线测量6水平仪项目自备2台标高测量7钢尺30 50m2把长度测量8液晶测厚仪精度0.1mm1台空心球壁厚测量9游标卡尺精度0.01mm1台测量构件壁厚及尺

19、寸10对讲机12W5-8支现场通讯11手动葫卢3t3支网架吊装时挠度控制7 .质量控制7.1 质量控制标准及验收规范7.1.1 钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001)7.1.2 钢结构焊接规范(GB50661-2011)7.1.3 钢网架螺栓球节点用高强螺栓(GB/T16936-2016)7.1.4 钢网架螺栓球节点(JG/T 10-2009 )7.1.5 空间网架结构技术规程(JGJ7-2010)7.1.6 建筑施工起重吊装安全技术规范(JGJ276-2012)7.1.7 建筑机械使用安全技术规程(JGJ33-2012 )7.1.8 建筑施工高处作业安全技术规范(JGJ80-

20、2016)7.2 质量保证措施7.2.1 材料(1)网架安装前，应对照构件明细表核对进场的各种螺栓球、杆件及连接件规格、品种和数量，查验各螺栓球、杆件、连接件和焊接材料的原材料质量保证书和测试报告。(2)所有零部件在现场必须逐项检查外观和材料的品质证明，报现场监理确认合格后方能投入安装。(3)按规范要求到公司加工车间进行抽样复试，由业主和监理取样、送检，复试报告纳入交工技术文件。(4)现场材料堆放和保管应按规定摆放整齐，防湿防潮，并有材料的安装区块标记，便于安装时寻找相关材料。(5)焊接材料必须按工艺要求烘焙。酸性焊条温度为150c200C ,时间为1小时左右，碱性焊条烘焙温度为300c400

21、 C ,时间为1-2小时，低氢焊条烘干后必须存放在保温筒内，随用随取，焊条由保温筒取出到施焊的时间不宜超过2小时(酸性焊条不宜超过 4小时)，不符合上述要求时，应重新烘干后再用，但 焊条烘干次数不宜超过二次。7.2.2 安装(1)施工现场实行三检制，首先由安装工自检，由安装班质量员进行检查，再由现场专职质 量员进行全过程跟踪检查。(2) 对全体施工人员进行质量意识教育，牢固树立“质量第一”的思想观念，视质量是企业的生命。(3)安装过程中严格按照GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范中的有关要求进行质量控制。(4) 安装前务必按用经纬仪测量柱顶预埋件标高和纵、横向水平轴线尺寸。(5)

22、 安装过程中， 必须逐个复查高强螺栓的拧紧程度和拧入深度， 要求套筒与球体和杆端之间无缝隙，无松动，确保高强螺栓和螺栓球上的螺栓孔的啮合深度达到高强螺栓直径的 1.0 倍。若发现套筒与球体和杆端之间有较大间隙， 或套筒与球体和杆端单边接触， 则应找出原因， 或螺栓球孔空间角度误差较大， 或套筒端面与轴线垂直度误差较大， 或杆件加工误差较大， 并采取相应更改措施，以消除套筒与球体接触面和杆端之间的间隙，套筒单边受力或套筒松动现象。(6) 安装过程中随时检测网架的轴线尺寸、 网格节点中心偏移、 标高尺寸， 当发现轴线尺寸和网格节点中心出现较大偏移时，应停止安装，找出原因，或是螺栓孔空间角度错误，或

23、杆件加工错误，或积累误差过大，确定原因后，应立即采取措施，防止误差积累导致后续网架的安装产生较大的无法纠正的偏差。更要严禁强行安装。(7) 对支座焊缝进行严格检查，必须达到设计要求。(8) 安装完毕后，复查网架各节点螺栓的拧紧程度，复测网架支座的标高、轴线尺寸，测量通过网架纵横向中心轴下弦节点的初挠度，并作好记录。(9) 本工程网架安装后验收标准为纵横向几何尺寸允许误差为 L/2000 ， 支座中心偏移允许最大为L/3000 ,相邻支座高差为15mm支座最高最低差为30mm网架结构挠度值不大于设计值的 1.15 倍。(10) 现场测量所用的仪器和工具必须为本厂计量室或国家权威检测机构标定或检验

24、过的合格仪器的工具，以保证测量值的正确性。(11) 3 现场水平搬运和垂直运输(1) 根据安装顺序，分单元成套配制。(2) 搬运过程中做到轻拿轻放， 保证构件不产生变形， 不损伤涂层， 安装前必须按技术文件检验，变形及涂层损伤必须在安装前处理完毕。(3) 网架构件的堆放场地应平整结实，无积水，应防止存放时被压坏和变形。(4) 水平搬运采用人力手推车进行， 垂直运输用汽车吊或扒杆吊配合进行， 确保垂直运输的 材料满足高空安装所需。8 安全措施8.1 高空作业安全措施8.1.1 高处作业中的设施、设备，必须在施工前进行检查，确认其完好，方能投入使用。8.1.2 攀登和悬空作业人员，必须经过专业技术

25、培训及专业考试合格，持证上岗。8.1.3 冬季进行高空作业时， 必须采取可靠的防滑措施。 积水、 积雪应及时清除。 遇有 6 级以上强风、浓雾等恶劣气候，必须立即停止钢结构吊装、焊接作业，及时将未就位的构件进行临时固定，对扳手、螺栓、焊条等小型材料用具必须装入工具包中带走；对于未安装使用的轻型板材，用麻绳将板与主体结构牢牢捆绑，防止被风刮走。8.1.4 为防止人从高处坠落，操作人员进行高处作业时，必须正确使用五点式双钩安全带。安全带应高挂低用，即将安全带的绳端挂在较高处，而人在较低处操作。8.1.5 施工作业场所有可能坠落的物件，应一律先进行撤除或加以固定。高处作业中所有的物料，均应堆放平稳，

26、不妨碍通行和装卸。随手用工具应放在工具袋内。作业中的走道内余料应及时清理干净，不得任意乱掷或向下丢弃。传递物件禁止抛掷。8.1.6 使用活动操作平台，要经过鉴定，安装牢固，采用滑动时，设有防止滑动架在滑移中出轨，应设挡块或安全卡。8.1.7 网架支座落位须“精心组织，精心施工”，操作人员责任到人，出现问题，由分指挥向总指挥报告，由总指挥统一处理问题。8.2 构件吊装安全措施8.2.1 安装前要再次对吊具进行检验。仔细检查钢丝绳、卡环等工具是否符合规格要求，是否有损伤，所有起重指挥及操作人员必须持证上岗。8.2.2 构件起吊时应保证水平，均匀离开平板车或地面。起重吊钩应在重心的正上方， 起钩后构

27、件不作前后、左右摆动。检查钢绳受力状况，几根钢绳应均匀受力。吊钩要求具有防跳绳装置，无排绳打搅现象。构件吊点应牢固，无滑落现象。起钩由地面人员指挥，塔机操作员应仅听从地面的专职人员指令。起钩速度应缓慢，施工人员不得站在构件上。8.2.3 构件起重高度应在人手可触及的高度，不能在空中自由任意摆动。构件吊运通道应无障碍物，施工人员不要站在构件运动方向，构件不得超跃头顶。8.2.4 落钩前应明确构件位置，摆正构件，落钩要使用慢速，经充分落钩钢丝绳不受力才能靠近取钢丝绳。忌手放在构件下取物，钢绳退出时不允许使用吊钩直接拉动避免钢绳弹出伤人。8.3 防火安全措施8.3.1 施工现场明确划分用火作业区，易

28、燃可燃材料堆场、仓库、易燃废品集中站和 生活 区域。8.3.2 施工现场必须道路畅通，保证有灾情时消防车畅通无阻。8.3.3 施工现场应配备足够的消防器材，指定专人维护、管理、定期更新，保证完整好用。8.3.4 焊、割作业点与氧气瓶，乙快瓶等危险品的距离不得小于10与易燃易爆物品不得小于30m；乙快瓶和氧气瓶的存放与动火点距离不得小于2ml使用时两者的距离不得小于5m8.3.5 氧气瓶、乙炔瓶等焊割设备的安全附件应完整有效，否则不准使用。8.3.6 施工现场的焊割作业必须符合防火要求，严格执行“十不焊”规定。8.3.7 严格执行动火审批制度，并要采取有效的安全监护和隔离措施。8.3.8 施工现

29、场严禁吸烟。9 .环境保护措施9.0.1对废料、旧料做到每日清理，做到工完场清。现场安装过程中产生的垃圾及时清理， 并存放进指定垃圾站，9.0.2钢构件的装卸、运输及吊装应采取措施（如：洒水）减小扬尘，避免对周边环境造成 污染。9.0.3对现场料场统一规划，整个杆件堆放场地与施工现场要达到整齐有序、干净无污染、 低噪声、低扬尘、低能耗的整体效果，材料分类码放并挂上标识牌。9.0.4在四级及以上大风、阴雨、雪等恶劣天气，停止钢结构吊装、涂装作业，避免涂料污 染大气、水源等环境污染。10 .效益分析10.1 经济效益大跨度螺栓球节点钢网架局部整体吊装 +高空散拼综合安装工法相比传统施工法如满堂脚手 架高空散装法、整体滑移等工法优势明显，尤其在现场工期紧迫及施工场地限制比较大的情况下， 采用该工法在经济上具有显著优势。以长安总装一车间工程整体网架为例，通过安装费用分析对比可以看出，本工法通过现场验证，工艺简捷、工序合理，可以加快施工速度，对比原来施工方法，施工进度加快，施工人员减 少，特别是技术工人大幅减少，节约了人工费，同时由于采用可重复利用支撑，减少铺设大面积 满堂脚手架需用的材料， 在地面组装单