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                  螺栓球節點鋼網架安裝施工關鍵技術

                  發布時間:2022-11-18人氣:13914

                  作者


                  張靖煊  楊  卿  張  鵬





                  摘 要:正方四角錐圓弧形空間網格結構,其節點為螺栓球節點,此種結構屬于多次超靜定空間結構體系,它改變了一般平面結構的受力狀態,能夠承受來自各方面的荷載。這種弧形網架,結構新穎美觀,桿件規律性強,網格劃一,整體性好,空間剛度大,抗震性能好,桿件之間全部采用螺栓連接,便于安裝,操作簡便,受力明確。通過蘭州東川貨場中心站貨場雨棚工程,闡述了該鋼網架安裝的關鍵施工技術,為后續類似鋼網架的安裝提供參考。


                  關鍵詞:螺栓球節點  鋼網架  起步跨  高空散裝




                  項目概況



                  01



                  新建鐵路寶雞至蘭州客運專線東川貨場中心站貨場雨棚工程,其單區平面尺寸為172m×98.5m,4個區總面積68667.18㎡。整個結構為圓型鋼柱+鋼網架+屋面,屋蓋網架更大結構標高為16.02m,檐口標高為10.09m。



                  圖1  東川貨場雨棚結構形式


                  本屋蓋網架為正放四角錐雙跨鋼網架,節點形式為螺栓球,網架跨度為單跨40.5m,倆側懸挑8.75m;網架矢高2.4m。



                  圖2  立面結構形式


                  網架材料包含上弦桿、下弦桿、腹桿、螺栓球、錐頭、套筒、高強螺栓等。其主要節點圖如下:



                  圖3 螺栓球節點示意圖




                  鋼網架安裝施工工藝



                  02



                  2.1


                  總體安裝方案


                  由于本工程工期緊、任務重且場地條件復雜,不適合采用整體頂升或高空滑移的安裝方案,在綜合研究后并結合現場實際情況,決定采取“分塊安裝法”和“高空散裝”相結合的施工方案:以5軸~6軸網架為整體提升跨,即將5軸~6軸網架在地面拼裝后采用汽車吊吊裝就位;1軸~5軸和6軸~11軸為高空散裝區,即將此部分網架在5軸~6軸基礎上,向兩側高空推進安裝。采用此種方案,網架可多點作業,提高網架施工精度和進度。



                  圖4 施工分區示意圖




                  2.2


                  網架施工流程示意



                  圖5 步驟一:5~6軸網架地面拼裝



                  圖6 步驟二:吊裝5~6軸與A~B軸網架



                  圖7 步驟三:吊裝5~6軸與B~C軸網架





                  圖8 步驟四:向兩側推進,高空散裝4~5軸和6~7軸網架





                  圖9 步驟五:繼續推進安裝





                  圖10 步驟六:完成2~3軸和8~9軸網架安裝





                  圖11 步驟七:繼續向兩側推進安裝





                  圖12 步驟八:完成網架安裝


                  2.3


                  網架高空散裝


                  本項目采用高空散裝法,即把5~6軸在地面進行拼裝、吊裝就位后,以5~6軸為起點向兩側在高空推進散裝。


                  網架高空散裝時,首先將球節點和桿件拼裝成基本單元:一個下弦螺栓球和與其相連的其中一根下弦桿拼為一個基本單元,球與桿擰固到位;一個上弦螺栓球和與其相連的四根腹桿拼為一個基本單元,球與桿擰固到位。



                  圖13 拼裝示意


                  拼裝時應固定下弦球,確保下弦節點不位移,同時邊安裝邊用全站儀對各控制節點進行測量定位。



                  圖14 現場安裝




                  本工程網架安裝關鍵技術



                  03



                  3.1


                  起步跨吊裝


                  5~6軸起步跨整體吊裝采用雙機臺吊是本工程的重難點,針對工程特點及現場條件,根據起步跨重量及吊點設置,選擇合適噸位的吊車,同時做好雙機抬吊的驗算工作和專家論證工作,確保網架吊裝的平穩和安全。


                  3.2


                  計算機過程驗算


                  3.2.1起步跨整體吊裝過程驗算


                  本項目5~6軸網架在地面拼裝后,采用吊機吊裝就位,吊機安裝時采用四點起點,故采用MIDAS對吊裝過程進行模擬分析,確保結構在吊裝過程中的安全性。


                  5~6軸與A~B軸網架吊裝計算示意:



                  圖15 更大位移為26.5mm



                  圖16 更大應力為67 Mpa


                  3.2.2高空散裝安裝過程驗算


                  網架安裝完成分析圖:



                  圖17 分析示意



                  圖18 分析示意



                  圖19 分析示意




                  根據以上驗算:網架在吊裝和高空散裝過程中,結構變形及桿件應力均滿足規范要求,故施工安全。


                  3.3


                  吊點的合理選擇


                  在網架分塊吊裝過程中,如何選擇吊點,保證結構吊裝過程中的穩定和對位時的準確,是一大重點。其基本思路如下:


                  (1)采用AutoCAD軟件1:1實體建模;


                  (2)取得質心位置坐標;


                  (3)以質心位置為圓心,字母軸方向為母線,順時鐘方向每45°畫半徑,其與網架外框線交于4個點,形成4條線段。取線段中心點附近最近的節點作為該網架的吊點。


                  由于本工程為螺栓球結構,在吊點確定以后,不能使用常規的吊耳吊裝,故選擇網架球穿線吊裝的方式進行。即鋼絲繩穿過網架球兩側進行吊裝,如下圖所示:



                  圖20 吊點選擇


                  3.4


                  螺栓球高強螺栓擰入深度保證創新控制技術


                  本工程中將采用新型控制技術,控制螺栓球網架中高強螺栓擰入深度,確保螺栓擰入的有效長度。該技術為在高強螺栓淺槽區端部設置熒光涂層,套筒上除了常規的銷釘孔外,增加一個觀測孔,觀測孔與銷釘孔在套筒同一面上,位于高強螺栓擰緊時淺槽區端部對應位置。在施工時,通過觀察觀測孔處是否可能完全看到熒光涂層,判斷高強螺栓是否擰緊。此方法操作簡單,加工成本低,實現了通過肉眼直接判斷螺栓是否擰緊,避免了螺栓球節點可能出現的“假擰緊”問題。



                  圖21 高強螺栓擰入


                  3.5


                  鋼網架安裝誤差控制


                  本工程的網架安裝線路較長,安裝溫度變形、安裝精度變形,因此在安裝過程中會產生和安裝累計誤差。因此,在網架安裝時必須采取如下措施:


                  3.5.1網架拼裝誤差控制與消除設計、計算等技術措施


                  (1)根據施工經驗,采用計算機分析誤差樣本的方法,在深化設計中考慮由此引起的誤差。


                  (2)根據溫度變化,計算出熱脹冷縮的數值,在深化設計及施工過程中考慮。


                  (3)節點用激光全站儀進行定位,定位一榀后進行測量,拼裝完一榀后進行測量,安裝完一個節段后再測量,整個區段完成后最終進行測量。


                  (4)選擇合理的合攏時間,合攏處采用可調節點連接。


                  3.5.2網架拼裝誤差控制與消除的現場安裝控制措施


                  (1)每榀下弦節點、上弦節點安裝時,均應用水準儀、鋼卷尺測量高低度、水平度、幾何尺寸、撓度、做到每榀合格,整體合格。


                  (2)每拼裝三到五格再作一次全方面復檢,以利發現問題及時處理。


                  (3)整體拼裝后,作一次全面檢查和測量,確保不留下任何問題。


                  網架安裝注意事項



                  04


                  (1)鋼網架安裝后,在拆卸拉接時應注意同步,逐步拆卸,防止應力集中使網架產生局部變形; (2)鋼網架安裝后,如需吊裝檀條或屋面板時,應該輕拿輕放,嚴禁撞擊網架桿件致使變形; (3)鋼網架安裝后,應及時進行防腐涂裝工作;同時應注意成品的保護,勿在網架上方集中堆放物件。如有屋面板、檀條需要安裝時,也應在不超載情況下分散碼放。



                  鋼網架安裝施工工藝



                  05



                  大跨度弧形空間網架目前大量應用于飛機場、高鐵站、大型商場及工業廠房等,其優美的姿態及合理的受力特點被人們越來越青睞。本文的安裝工藝及主要關鍵技術取得了良好的經濟效果和安裝經驗,也為后續類似項目的施工提供了重要的借鑒作用。




                  參考文獻:


                  《建筑結構荷載規范》GB 50009-2012


                  《空間網格結構技術規程》 JGJ 7-2010


                  《鋼網架螺栓球節點》 JG/T 10-2009


                  鋼結構工程施工質量驗收規范》GB 50205-2001  







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