CN110528891B - 大跨度球形网架整体吊装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度球形网架整体吊装方法，本发明采用整体吊装、分段吊装结合的方式吊装大跨度球形网架，上层网架上弦和下弦在地面通过全站仪整体放样，进行整体拼装，拼装的过程中做好起拱高度的预留值，通过多台起重设备，对上层网架进行整体提升、安装，利用整体吊装的上部结构形成操作平台，下部结构采用分段拼装，分段吊装、连接，形成整体，减少了构件在高空散装，减少了脚手架用量，减少了高空作业量，施工安全、可靠，降低施工风险，提高施工工作效率，有利于网架质量的控制和安全生产的控制。

Description

大跨度球形网架整体吊装方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种大跨度球形网架整体吊装方法。

背景技术

在建筑业不断日益创新的快速发展下，人们对建筑物的要求不局限于功能性、使用性、经济性，更多的追求独特的外观造型要求、反映新时代潮流、及建筑物特征。其中大跨度空间球形网架以其重量轻、刚度大、跨度大、布置灵活、造型美观、大方等特点，深受现代建筑行业的青睐。

目前，大跨度空间球形网架的安装方法为：先小单元组焊，然后将小单元吊运到高空组拼的预备场地，进行由外沿向内圈的高空组焊。一个完整的大跨度空间球形网架，涉及到成千上万个小单元，从而使得这样的吊装过程需要大量的脚手架配合，工作效率低，且施工过程中，无法保证工程的质量和安全生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大跨度球形网架整体吊装方法，以解决现有大跨度球形网架吊装过程存在的工作效率低、无法保证工程的质量和安全生产的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

大跨度球形网架整体吊装方法，包括如下步骤：

(1)测量放线，采用全站仪坐标放样，把下弦球体位置标出；

(2)上层网架拼装，在下弦球体位置安置与球体直径相同的钢管胎架，钢管胎架高度按最大球体距地20cm设置，在钢管胎架上拼装上层网架；

(3)上层网架拼装验收，采用无损探伤检测50％的焊缝，并查验总体外观尺寸及球形节点是否和图纸位置一致、网架的预拱度是否符合深化图纸设计要求，符合后进行防腐处理，不符合按照步骤(2)～(3)进行核对、更改；

(4)上层网架整体吊装，上层网架合格后进行防腐处理，然后采用多台起重机共同配合整体吊装至支座位置，并通过倒链、千斤顶细部就位，采用全站仪、水平仪、经纬仪、红外线测距仪进行测量；

(5)上层网架支点固定，上层网架细部就位后，对上层网价和支座进行焊接以固定上层网架，并做好焊接防护措施；

(6)下层网架分段拼装吊装，在上层网架的相应位置安装电动葫芦，通过电动葫芦吊装下层网架的各分段，吊装到位后采用倒连固定，局部偏差采用拉绳控制；

(7)上下层网架连接，下层网架吊装就位并固定后，采用挂篮实施焊接连接上下层网架，并做好焊接防护措施，挂篮下方设置安全通道和防坠网；

(8)验收交付，测量网架的挠度值、检查网架的纵横向边长偏差、检查支承点的中心偏移和高度偏差、采用无损探伤检测50％的焊缝以及验收施工过程中涉及的各文件，均合格后完成交付。

作为优选地，步骤(2)中，上层网架拼装过程包括以下步骤：

步骤一：在钢管胎架上安装下限球体；

步骤二：下弦球之间通过下弦杆连接，形成方格状下弦杆网格；

步骤三：每个下弦杆方格安装由四个角连接下弦杆方格中心点竖直上方位置的腹杆，并在腹杆上设置上弦球；

步骤四：上弦球之间通过上弦杆连接，形成方格状上弦杆网格，拼装成较稳固基本单元；

步骤五：按照步骤一到步骤四的内容得到的基本单元焊接在一起。

作为优选地，步骤(2)中，先对节点进行加固焊，先焊接下弦节点，再焊接上弦节点，所有焊接采用对称均匀施焊。

作为优选地，步骤(4)中，上层网架整体吊装利用起重机重量显示器，在网架预吊装时，平稳状态，读取各起重机吊装重量，在提升过程中，保持每台起重机的负荷重量，来保证网架在整体提升过程中的平稳度，当网架提升高度超过目标标高1米时，再水平移动，水平移动至支座位置后缓慢放下，再通过倒链、千斤顶细部就位。

作为优选地，步骤(8)中，验收交付标准中，所测的挠度平均值不大于设计值的5％。

作为优选地，步骤(8)中，验收交付标准中，纵横向边长偏差允许值为长度的1/2000，且不大于30mm；中心偏移允许值为网架跨度的1/3000，且不大于30mm；高度偏差允许值：对周边支承的网架相邻点之间，为相邻支座间距的1/400，且不大于15mm，最高与最低点之间，为30mm；对多点支承的网架，为相邻支座间距离的1/800，且不大于30mm。

作为优选地，步骤(8)中，验收交付涉及的文件包括：网架施工图、竣工图、设计更改文件、施工组织设计、所用钢材与其他材料的质量证明书和试验报告；网架的零部件产品合格证书和试验报告、网架拼状各工序的验收记录、焊工考试合格证明、焊缝质量和高强度螺栓质量检验资料、总拼就位后几何尺寸误差和挠度记录。

作为优选地，步骤(8)中，无损探伤检测合格后，进行防腐处理后按交付标准交付。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用整体吊装、分段吊装结合的方式吊装大跨度球形网架，上层网架上弦和下弦在地面通过全站仪整体放样，进行整体拼装，拼装的过程中做好起拱高度的预留值，通过多台起重设备，对上层网架进行整体提升、安装，利用整体吊装的上部结构形成操作平台，下部结构采用分段拼装，分段吊装、连接，形成整体，减少了构件在高空散装，减少了脚手架用量，减少了高空作业量，施工安全、可靠，降低施工风险，提高施工工作效率，有利于网架质量的控制和安全生产的控制；

2、本发明采用全站仪、水平仪、经纬仪、红外线测距仪，利用地面永久标记点控制节点三维空间坐标，保证了网架的安装精度，便于网架在高空的安装。

3、本发明多在地面焊接施工，有利于焊缝质量的控制，从而保证了网架安装的质量；

4、本发明采用网架深化设计，预估网架变形量，控制网架扰度，计算起拱高度，减少网架安装变形。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为上层网架拼装步骤一的安装示意图；

图3为上层网架拼装步骤二的安装示意图；

图4为上层网架拼装步骤三的安装示意图；

图5为上层网架拼装步骤四的安装示意图；

图6为上层网架拼装步骤五的安装示意图；

图7为上层网架拼装步骤六的安装示意图；

图8为上层网架拼装步骤七的安装示意图；

图9为上层网架拼装步骤八的安装示意图；

图10为上层网架拼装步骤九的安装示意图；

图11为上层网架拼装步骤十的安装示意图；

图12为吊点竖向受力分布及吊车示意图；

图13为悬挂钢结构平面杆件及球节点分片图。

具体实施方式

下面结合各实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例1

本实施例主体结构位于四川自贸区川南临港片区总部基地1A#楼与1B#楼之间，主要由平板面网架和悬挂网架两个部分组成。结构形式为：正交正放四角锥平面网架，结点类型为焊接球。支承形式为：下弦杆多点支撑。整个网架由8根支座支撑，支撑间距：长度方向64.55m，宽度方向约6.6m。钢网架安装高度42.4m。

钢网架为异形形状，最大长度64.55m，最大宽度17.6m，最大高13.65m,实际覆盖面积为890㎡，其属于大跨度空间结构，总重约75吨。支承方式为下弦多点支承，上层网架矢高4.0m。下层网架矢高9.65m。

一、在吊装前做好施工准备：

1)钢结构深化设计图纸应经原设计单位同意后，再根据深化图进行构件的工厂化加工。

2)构件运输现场进行验收。核查进场构件的尺寸、数量、规格；核查构件的编号；核查原材料质量合格证、试验报告。

3)编制专项施工方案及技术交底：

a、采用改变原设计受力体系的安装工艺，如整体吊装吊点、分层整体吊装等应复核是否需要局部加强，并经原设计单位同意。

b、如属于超过一定规模的危大工程，专项施工方案还应通过专家论证后方可组织实施。

4)施工人员、机具的准备。

5)施工场地采用200mm厚C30混凝土硬化，保证网架安装区域地基承载能力满足要求。

二、吊装过程如图1所示，包括如下步骤：

(一)测量放线：采用全站仪，坐标放样，把下弦球体位置放出，安置与球体直径相同的钢管胎架。

(二)上层网架拼装：

步骤一：按图2所示，设置并抄平平台支撑，所有下弦球位置采用球体直径相同的钢管(壁厚10mm)作为安装胎架，钢管高度按最大球体距地20cm设置；

步骤二：按图3所示，安装下弦球；

步骤三：按图4所示，连接下弦杆；

步骤四：按图5所示，安装腹杆及上弦球；(通过坐标测量在上旋球位置设置角钢桁架胎架)

步骤五：按图6所示，连接第二网格上弦杆及腹杆；

步骤六：按图7所示，将两网格安装成基本单元；

步骤七：按图8所示，扩大基本单元；

步骤八：按图9所示，安装腹杆；

步骤九：按图10所示，拼装成较稳固基本单元；

步骤十：按图11所示，扩大基本单元；

通过上述方法：把上层网架上下弦整体拼装完成。

网架的焊接，先对节点进行加固焊，焊接下弦节点，在焊接上弦节点，所有焊接采用对称均匀施焊。

(三)上层网架拼装验收：

1、网架的所有抽取50％的焊缝采用无损探伤进行检测，检测合格后进行防腐处理方可吊装。

2、检查网架的总体外观尺寸及球形节点是否和图纸位置一致。

3、检查网架的预拱度是否符合深化图纸设计要求。

(四)上层网架整体吊装：

网架采用地面拼装整体吊装的施工方法。对吊装的吊点设置、吊点部分的稳定性分别进行验算，为安全吊装施工提供依据，并进行受力验算。根据网架结构形式、特点、尺寸、重量和现场条件等综合因素，自贸区总部基地工程采3台汽车起重机整体抬吊方法施工。每台吊车设2个吊点。具体吊点位置验算及吊车位置如下图12所示。

吊点竖向受力计算结果如表1：

表1吊点竖向受力表

吊装过程利用起重机重量显示器，在网架预吊装时，平稳状态，读取各起重机吊装重量，在提升过程中，保持每台起重机的负荷重量，来保证网架在整体提升过程中的平稳度。当网架提升高度超过目标标高1米时，再水平移动，水平移动至支座位置后缓慢放低。通过倒链，千斤顶细部就位。通过使用全站仪、水平仪、经纬仪、红外线测距仪进行测量。

(五)上层网架支点固定：

网架细部就位后对支座进行焊接，由于高空焊接做好焊接防护措施。

(六)下层网架分段拼装吊装：

如图13所示，下层网架分为6个小组，该分组1、6单组重量约1吨，分组2、3、4、5单组重量约2.6吨。分组1、6采用2个5吨电动葫芦，分组2、3、4、5采用4个5吨电动葫芦吊装，电动葫芦安装在下挂结构对应的网架下悬球位置。吊装前在每个分组下弦四个角设置拉绳吊装到位后采用倒连固定，若有局部偏差采用拉绳控制。在1A号楼1A-1轴线及1B号楼1BC-U轴线9层安装监测设备监测钢结构的垂直度与平整度。

(七)上下层网架连接：

吊装就位后采用挂篮实施焊接连接。在高空焊接或电焊切割时，操作人员应配备接渣桶防止焊渣及割下的金属或火花落下伤人。并做好焊接防风措施。连接悬挂钢结构吊杆时，在挂设挂篮前在网架下悬杆件之间设置900mm宽225米长定型钢跳板安全通道,通道两侧采用钢管设置护栏，网架下悬球及杆件下部满挂防坠网。

该位置高度为42.4米，操作人员直接从1A号楼及1B号楼屋面上安全通道。

分片悬挂钢结构与网架连接后在对接悬挂钢结构下悬部分时在悬挂结构上设置900mm宽115米长定型钢跳板安全通道,通道两侧采用钢管设置护栏，网架下悬球及杆件下部满挂防坠网。挂篮在制作时挂钩位置设置防坠卡，以防止挂钩松动和脱落，防护设施做好了再挂设挂篮实施焊接。

(八)验收交付：

施工完成后，应测量网架的挠度值(包括网架自重的挠度及屋面工程完成后的挠度)，所测的挠度平均值，不应大于设计值的5％，所测的挠度曲线应存档。网架的挠度观测点：对小跨度，设在下弦中央一点，对大中跨度，可设五点，下弦中央一点，两向下弦跨度四分点处各二点，对三向网架应测量每项跨度三个四等分点处的挠度。

交工验收时，应检查网架的纵横向边长偏差，支承点的中心偏移和高度偏差。纵横向边长偏差允许值应为长度的1/2000，且不应大于30mm；中心偏移允许值应为网架跨度的1/3000，且不应大于30mm；高度偏差允许值：对周边支承的网架相邻点之间，应为相邻支座间距的1/400，且不应大于15mm，最高与最低点之间，应为30mm；对多点支承的网架，应为相邻支座间距离的1/800，且不应大于30mm。

网架工程验收应具备下列文件：网架施工图、竣工图、设计更改文件、施工组织设计、所用钢材与其他材料的质量证明书和试验报告；网架的零部件产品合格证书和试验报告、网架拼状各工序的验收记录、焊工考试合格证明、焊缝质量和高强度螺栓质量检验资料、总拼就位后几何尺寸误差和挠度记录。

对所有焊缝焊接抽50％进行无损探伤，按照二级焊缝标准的要求。探伤合格后，进行防腐处理。按交付标准移交业主。

三、本实施例中涉及到的材料与设备包括：

材料：焊接球、钢结构杆件、防腐涂料、焊丝、安全网、钢跳板；

材料要求：

1、钢材的品种、规格和性能等应符合国家现行标准和设计的要求。

2、焊接材料的品种、规格和性能等应符合国家现行标准和设计的要求。

3、材料及焊丝应按《GB/T700－2006》、《GB/T14957》、《GB/T8110》、《GB/T10045》、《GB/T17493》的规定要求，严格进行物理、化学、力学性能复验。

4、气体保护焊使用的二氧化碳气体应符合现行行业标准HG/T2537的规定。

5、钢球应符合《钢网架焊接球节点》JG/T 11-2009要求，焊接空心球球几何尺寸允许偏差见表2：

焊接空心球几何尺寸允许偏差表2

球应进行力学试验，其极限承载力应按JG/T 11-2009规定。加肋球、肋板应位于上下弦自身平面内。

6、钢网架结构支座定位轴线的位置、支座预埋件的规格应符合设计要求。上层网架安装在支座位置时，其支座中心对定位轴线的偏差不应大于10mm。

7、支撑面顶板的位置、标高、水平度以及支座锚栓位置的允许偏差应符合表3的规定。

支撑面顶板、支座锚栓位置的允许偏差(mm)表3

8、小拼单元的允许偏差应符合表4的规定

小拼单元的允许偏差(mm)

表4

9、钢网架结构总拼完成后及屋面工程完成后应分别测量其扰度值，且所测量的扰度值不应超过相应设计的1.15倍。

10、钢网架结构安装完成后，其节点及杆件表面应干净，不应有明显的疤痕、泥沙和污垢。螺栓球节点应将所有接缝用油腻子填嵌严密，并应将多余螺孔封口。

11、钢网架结构安装完成后，其安装的允许偏差应符合表5的规定。

钢网架结构安装的允许偏差(mm)

表5

12、无缝钢管件允许长度偏差为±1mm，单件高允许偏差±2mm，上弦对角线允许偏差±3mm，上下弦节点中心偏差2mm，分条或分块网架单元长度不大于20m时，拼接边长度允许偏差±10mm，当条或块的长度大于20m时，拼接边长度允许偏差为±20mm，在总拼装前应精确放线，放线的允许偏差分别为边长及对角线长的1/10000。

13、焊接按GB50205《钢结构工程施工及验收规范》要求进行。受拉焊口20％超声波探伤(但施工中实际扩大到50％超探)，要求二级焊缝。焊缝外观检测一般采用目测。

14、钢网架结构各种零部件应进行除锈处理，除锈等级达到Sa2.5级；现场补漆除锈克采用电动、风动除锈工具彻底除锈，达到St3级，并达到35到55um的粗糙度。经验收合格后进行涂装。

15、涂膜层厚度要求，环氧富锌底漆干膜厚度60um，环氧云铁中间漆干漆膜厚度120um，聚氨酯面漆干膜厚度60um。油漆应同防火涂料有良好的兼容性。防腐底漆应与基材有良好的附着效果，防腐底漆应与基材的附着力应不小于5MPa。

16、涂装时的环境温度宜为5℃～38℃，相对湿度不应大于85％。构件表面有结露时不得涂装，雨雪天不得进行室外作业。涂装后4h内不得淋雨

设备：起重吊车、电动葫芦、全站仪、经纬仪、水平仪、红外线测距仪、防坠器、挂篮。

四、本实施例采取的安全措施：

1、遵守高处作业安全技术的管理规定《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ 80-2016及国标GB 6067.1-2010《起重机械安全规程》等中的有关规定。

2、所有脚手架和搭设支架必须验收后才能使用。

2、加本工程施工的工人(包括学徒工、实习生、民工)，要熟知本工种的安全技术操作规程，在操作中，应坚持工作岗位，严禁酒后操作。

3、一个职工必须经过三级安全教育，对特殊工种如电工、电气焊、吊车司机、大型动力设备的操作工必须持有安全操作合格证。

4、安全周活动，每天施工安全技术责任工程师根据当天施工特点交待安全注意事项，集体操作的工作，操作个人应分工明确，操作中应有专人统一指挥，协调配合。

5、机具设备必须安全可靠，并设专人负责，定期检修。雨季、露天所存放的卷扬机、电焊机、吊车等，要有盖不漏雨，不水淹，操作者使用前检查电源的接地情况，电气检查员定期检查绝缘情况。用电设备要有合格地接地。要有漏电保护器。专用设备专人操作。

6、电气线路(临时线路)和电气设备，装拆和接线等工作，应由电工负责，他人不得乱动。使用电动工具必须装设漏电保护器。室外的电动机具的外壳接地必须良好，并采取防雨、防潮措施，使用时站在绝缘板上，生活区设置足够数量的防火设施。

7、作业时所用工具应随手放入工具袋内，作业中走道、通道和登高用具，应随时清扫干净，拆卸下的物料和废料均应及时清理运走，不得任意乱置或向下丢弃。传递物品禁止抛掷。

8、严格按照方案要求设置安全网和临边防护。

9、高空作业必须带安全帽、安全带，否则不准进行施工。

10、网架投影下方设置警戒带，安排专人进行看守。

11、建立安全值班制。项目班子每班有一位领导负责安全值班。

12、建立安全责任制，每班除一位领导负责现场安全外，还设两名专职安全员，分区分块把关。

13、严防高空坠物作为施工的安全重点加强交底监护。

五、本实施例采取的环保措施：

1、以创建文明施工示范工地为目标，落实文明施工管理责任制，将文明施工与工程质量、安全放在同等地位，实行文明施工。

2、现场施工机具必须按总平面布置图规定位置布设，工具、材料、半成品等分类规格整齐堆放。

3、施工用水、电、管线安装必须符合规定，安装排列整齐，禁止任意拉线、接电，夜间施工必须有足够的照明。

4、现场办公生产设备应保持整洁、美观、每天收工前应及时清理回收散落的材料和工具，做到工完料清、谁做谁清、场地整洁，对建筑垃圾跟环卫做好联系及时清运。

5、现场设专人负责安全保卫工作，禁止非施工人员进入，工具材料进出场必须符合规定手续，对财务器材有防盗措施。

上述实施例仅为本发明的优选实施方案之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主题设计思想和精神上做出毫无意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.大跨度球形网架整体吊装方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）测量放线，采用全站仪坐标放样，把下弦球体位置标出；

（2）上层网架拼装，在下弦球体位置安置与球体直径相同的钢管胎架，钢管胎架高度按最大球体距地 20cm 设置，在钢管胎架上拼装上层网架；

（3）上层网架拼装验收，采用无损探伤检测50%的焊缝，并查验总体外观尺寸及球形节点是否和图纸位置一致、网架的预拱度是否符合深化图纸设计要求，符合后进行防腐处理，不符合按照步骤（2）～（3）进行核对、更改；

（4）上层网架整体吊装，上层网架合格后进行防腐处理，然后采用多台起重机共同配合整体吊装至支座位置，并通过倒链、千斤顶细部就位，采用全站仪、水平仪、经纬仪、红外线测距仪进行测量；

（5）上层网架支点固定，上层网架细部就位后，对上层网价和支座进行焊接以固定上层网架，并做好焊接防护措施；

（6）下层网架分段拼装吊装，在上层网架的相应位置安装电动葫芦，通过电动葫芦吊装下层网架的各分段，吊装到位后采用倒连固定，局部偏差采用拉绳控制；

（7）上下层网架连接，下层网架吊装就位并固定后，采用挂篮实施焊接连接上下层网架，并做好焊接防护措施，挂篮下方设置安全通道和防坠网；

（8）验收交付，测量网架的挠度值、检查网架的纵横向边长偏差、检查支承点的中心偏移和高度偏差、采用无损探伤检测50%的焊缝以及验收施工过程中涉及的各文件，均合格后完成交付。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，上层网架拼装过程包括以下步骤：

步骤一：在钢管胎架上安装下限球体；

步骤二：下弦球之间通过下弦杆连接，形成方格状下弦杆网格；

步骤三：每个下弦杆方格安装由四个角连接下弦杆方格中心点竖直上方位置的腹杆，并在腹杆上设置上弦球；

步骤四：上弦球之间通过上弦杆连接，形成方格状上弦杆网格，拼装成较稳固基本单元；

步骤五：按照步骤一到步骤四的内容得到的基本单元焊接在一起。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，先对节点进行加固焊，先焊接下弦节点，再焊接上弦节点，所有焊接采用对称均匀施焊。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，上层网架整体吊装利用起重机重量显示器，在网架预吊装时，平稳状态，读取各起重机吊装重量，在提升过程中，保持每台起重机的负荷重量，来保证网架在整体提升过程中的平稳度，当网架提升高度超过目标标高1米时，再水平移动，水平移动至支座位置后缓慢放下，再通过倒链、千斤顶细部就位。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（8）中，验收交付标准中，所测的挠度平均值不大于设计值的5%。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（8）中，验收交付标准中，纵横向边长偏差允许值为长度的1/2000，且不大于30mm；中心偏移允许值为网架跨度的1/3000，且不大于30mm；高度偏差允许值：对周边支承的网架相邻点之间，为相邻支座间距的1/400，且不大于15mm，最高与最低点之间，为30mm；对多点支承的网架，为相邻支座间距离的1/800，且不大于30mm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（8）中，验收交付涉及的文件包括：网架施工图、竣工图、设计更改文件、施工组织设计、所用钢材的质量证明书和试验报告；网架的零部件产品合格证书和试验报告、网架拼状各工序的验收记录、焊工考试合格证明、焊缝质量和高强度螺栓质量检验资料、总拼就位后几何尺寸误差和挠度记录。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（8）中，无损探伤检测合格后，进行防腐处理后按交付标准交付。

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