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浅谈钢结构网架施工工艺

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浅谈钢结构网架施工工艺

【摘 要】 山东济矿鲁能煤电有限公司阳城电厂2×150MW工程, 主厂房及干煤棚均设计为网架结构, 网架支座位于砼柱牛腿上, 本文针对钢结构网架高空散装施工工艺作了详细的阐述, 并针对本工程干煤棚网架施工与当前我公司其它在建工程的干煤棚网架安装施工中的不同之处, 简要的阐述了本工程采用汽车吊台吊的施工工艺。
【关键词】 钢结构网架 高空散装 施工工艺
引 言 钢结构网架结构对于我公司来说, 已经接触过几次, 均为干煤棚的网架安装, 一般来说都是搭设一个至一个半单元的满堂脚手架( 如下图) , 并在脚手架的根部预设滑道, 安装完一个单元的网架, 拉动脚手架至下一个单元再进行网架安装, 费时费力费工且危险性较大, 而主厂房的网架更是第一次接触。随着网架结构在建筑物中越来越广泛的应用, 大型厂房的屋面网架结构将逐渐取代桁架结构。我公司承建的山东济矿鲁能煤电有限公司阳城电厂2×150MW工程的主厂房及干煤棚就是采用的网架结构。主厂房屋面网架建筑物投影尺寸轴线为35.75米×80米, 屋面网架为四角锥筒壳螺栓球节点网架, 采用下弦多点支撑35.75米×80米, 网架矢高为2.5米, 网格为2667mm×2980mm。干煤棚网架建筑物投影尺寸轴线为99米×71.6米, 网架高31.8米, 下弦柱点支撑, 直径为66米。
1、 发展前景
网架结构由立体空间多面球体头和连接杆件构成网状结构, 自问世以来, 以其高效的受力性能、 新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。网架结构具有强度高、 抗震性能好、 施工速度快等优点, 因而广泛用于高层和超高层建筑。其缺点是用钢量大、 造价高、 防火要求高。近些年来大量的新型建筑材料被开发出来, 以及随着现代计算机的出现, 一些新的理论和分析方法, 在网架结构中得到了广泛应用, 使得网架结构现在千变万化, 种类多样。能够说网架结构已成为当代建筑结构最重要和最活跃的领域之一。

2、 总体施工方案:
主厂房框架脚手架拆除及牛腿埋件清理完毕后, 确定网架安装标高及定点放线。网架安装分两步进行: 第一步清点网架配件, 按照安装顺序排列好; 第二步待双轨行车就位后搭设安装操作脚手架平台, 吊装网架配件运送到安装位置等工作。
根据现场条件, 网架下方厂房内有各种设备基础, 基本没有施工面, 无法从地面进行施工操作, 因此只能考虑空中作业, 而且避开地面设备。现场屋面网架下方有一双梁行车可作为屋面施工的载体, 在行车上搭设一10m宽36m长的钢管脚手架施工平台, 平台表面平行于网架下弦平面, 且保持距离下弦杆件250mm的距离, 平台上满铺脚手架板, 南北两侧架设1200mm高的防护栏杆( 固定端在方向南, A列在方向东) 。平台东西两端和主体框架保留一定间隙, 使行车行走时施工平台不会和主体产生碰撞。现场扩建端北端堆放材料, 因此网架要从南端开始起步安装, 向北端延展, 每次安装完平台上的材料, 将行车行走到北端用塔吊上料。如此往返, 一跨一跨推进, 直至安装完毕。在进行屋面安装及防火涂料施工时可把施工平台行走到操作面下方, 避免了高空作业, 大大增加施工安全保障系数。
安装顺序: 放线、 验线→安装下弦平面网→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→支座焊接、 验收。
3、 准备工作
⑴ 编写施工作业指导书, 进行施工前的技术及安全交底。
⑵ 做好租赁性材料、 机械进场工作, 并对施工机械检校, 确保施工期间材料、 机械的正常运转。
⑶ 认真审读施工详图设计, 排板图、 节点构造及施工组织设计要求。
⑷ 组织施工人员, 学习以上内容, 并由技术人员向工人讲解施工要求和规定。
⑸ 检查安装前的结构安装是否满足围护安装条件
⑹ 网架材料准备需按施工组织计划分步进行, 并向供应商提出分步供应清单, 清单中需注明每批板材的规格、 型号、 数量、 连接件、 配件的规格数量等, 并应规定好到货时间和指定堆放位置。材料到货后应立即清点数量、 规格, 并核对送货清单与实际数量是否符合。当发现质量问题时, 需及时处理, 更换、 代用或其它方法, 并应将问题及时反映到供货厂家。
4、 脚手架搭设方案
钢管脚手架搭设的一般要求立杆纵横间距＜1.5m, 横杆竖向步距≤1.5m, 靠网架下弦离开约0.25m距离。搭设脚手架时, 立杆下端与行车接触面应采取保护措施, 垫薄木板及软质胶皮等, 以防损坏行车上的油漆。立杆上端超出平台面高度不能大于150mm, 平台的搭设跨度为10M, 长度为网架跨度, 以尽量靠近两端主体结构且不影响行车行走为准, 平台面密铺脚手板, 较大缝隙等材料填塞, 以防施工中小工具从中坠落, 造成意外。平台两侧架设1.2M高的护栏, 南侧护栏待起步跨网架安装完毕后拆除, 以便行车向北行走。
5、 网架防腐涂刷
本工程施涂的方法采用喷涂, 钢材除锈经检查合格后, 应及时在表面涂完第一道底漆, 以免时间过长而返锈。油漆应按设计要求配套使用, 第一遍底漆干燥后, 再进行中间漆和面漆的涂刷, 保证涂层厚度达到设计要求。油漆在涂刷过程中应均匀, 不流坠, 且要保证涂层厚度均匀一致, 不漏涂。
⑴ 工艺流程
基面清理→涂装
⑵ 涂装施工
① 基面清理:
1) 钢结构工程在涂装前先检查钢结构制作, 安装是否验收合格, 刷前将需涂装部位的铁锈、 焊缝药皮、 焊接飞溅物、 油污、 尘土等杂物清理干净。
2) 为保证涂装质量, 采用自动喷丸除锈机进行喷丸除锈。该除锈方法是利用压缩空气的压力, 连续不断地用钢丸冲击钢构件的表面, 把钢材表面的铁锈、 油污等杂物清理干净, 露出金属钢材本色的一种除锈方法。这种方法效率高, 除锈彻底, 是比较先进的除锈工艺。
② 涂装:
1) 调合油漆, 控制油漆的粘度、 稠度、 稀度、 兑制时充分的搅拌, 使油漆色泽、 粘度均匀一致。
2) 刷第一层油漆时涂刷方向应该一致, 接搓整齐。
3) 待第一遍干燥后, 再刷第二遍, 第二遍涂刷方向与第一遍涂刷方向垂直, 这样会使漆膜厚度均匀一致。
4) 涂刷完毕后在构件上按原编号标注: 重大构件还需要标明重量、 重心位置和定位标号。
⑶ 涂层检查与验收
① 表面涂装施工时和施工后, 对涂装过的工件进行保护, 防止飞扬尘土和其它杂物。
② 涂装后处理检查, 应该是涂层颜色一致, 色泽鲜明, 光亮, 不起皱, 不起疙瘩。
③ 涂装漆膜厚度的测试, 用触点式漆膜测厚仪测定漆膜厚度, 漆膜测厚仪一般测定3点厚度取其平均值。
6、 网架安装施工
⑴ 检查牛腿预埋件平面情况, 合格后方能在高空柱顶放线、 验线。
⑵ 根据柱顶轴线情况, 网架安装单位对提供的网架支撑点位置、 尺寸进行复验, 经复验检查轴线位置、 标高尺寸符合设计要求以后, 才能开始安装。
⑶ 安装下弦平面网架:
① 将第一跨间的支座安装就位, 对好柱顶轴线、 中心线, 用水平仪控制标高, 及时进行误差修正。
② 安装第一跨间下弦球、 杆, 组成纵向平面网格。
③ 排好临时支点, 保证下弦球的平行度, 如有起拱要求时, 应在临时支点上找出坡底。
④ 安装第一跨间的腹杆与上弦球, 一般是一球二腹杆的小单元就位后与下弦球拧入, 固定。
⑤ 安装第一跨间的上弦杆, 控制网架尺寸。
⑥ 检查网架、 网格尺寸, 检查网架纵向尺寸与网架矢高尺寸。如有出入, 能够调整临时支点的高低位置来控制网架的尺寸。
⑷ 安装上弦倒三角网格:
① 网架第二单元起采用小拼单元连续安装法组装。
② 从支座开始先安装一根下弦杆, 检查丝扣质量, 清理螺孔、 螺扣, 干净后拧入, 同时从下弦第一跨间也装一根下弦杆, 组成第一方网格, 将第一节点球拧入, 下弦第一网格封闭。
③ 安装倒三角锥体, 将一球三杆小单元( 即一上弦球、 一上弦杆、 二腹斜杆组成的小拼单元) 吊入现场。将二斜杆支撑在下弦球上, 在上方拉紧上弦杆, 使上弦杆逐步靠近已安装好的上弦球, 拧入。
④ 然后将斜杆拧入下弦孔内, 拧紧, 另一斜杆能够暂时空着。
⑤ 继续安装下弦球与杆( 第二网格, 下弦球是一球一杆) 。一杆拧入原来的下弦球螺孔内, 一球在安装前沿, 与另一斜杆连接拧入, 横向下弦杆( 第二根) 安装入位, 两头各与球拧入, 组成下弦第二网格封闭。
⑥ 按上述工艺继续安装一球三杆倒三角锥, 在二个倒三角锥体之间安装纵向上弦杆, 使之连成一体。逐步推进, 每安装一组倒三角锥, 则安装一根纵向上弦杆, 上弦杆两头用螺栓拧入, 使网架上弦也组成封闭形的方格。
⑦ 逐步安装到支座后组成一系列纵向倒三角锥网架。检查纵向尺寸, 检查网架挠度, 检查各支点受力情况。
⑸ 安装下弦正三角网格:
① 网架安装完倒三角锥网格后, 即开始安装正三角锥网格。
② 安装下弦球与杆, 采用一球一杆形式( 即下弦与下弦杆) , 将一杆拧入支座螺孔内。
③ 安装横向下弦杆, 使球与杆组成封闭四方网格, 检查尺寸。也能够采用一球二杆形式( 下弦球与相互垂直二根下弦杆同时安装组成封闭四方网格) 。
④ 安装一侧斜腹杆, 单杆就位, 拧入, 便于控制网格的矢高。
⑤ 继续安装另一侧斜腹杆, 两拧入下弦球与上弦球, 完成一组正三角锥网格, 逐步向一侧安装, 直到支座为止。
⑥ 每完成 一个正三角锥后, 再安装检查上弦四方网格尺寸误差, 逐步调整, 紧固螺栓。正三角锥网格安装时, 应时时注意临时支点受力的情况。
⑹ 调整、 紧固
① 高空散装法安装网架, 应随时测量检查网架质量, 检查下弦网格尺寸及对角线, 上弦网格尺寸及对角线, 检查网架纵向长度]横向长度、 网格矢高。在各临时支点未拆除前还能调整。
② 检查网架整体挠度, 能够经过上弦与下弦尺寸的调整来控制挠度值。
③ 网架检查调整后, 应对网架高强度螺栓进行重新检查紧固。
④ 网架高强螺栓紧固后, 应将套筒上的定位小螺栓拧紧锁定。
⑺ 安装屋面支托:
① 将上弦球上的支托拧入。
② 调整支托, 测量坡度, 以便安装屋面板材。
③ 对螺栓球上的未用孔以及螺栓与套筒、 杆件之间的间隙应进行封赌, 防止雨水渗漏。
⑻ 支座焊接与验收
① 检查网架整体尺寸合格后, 检查支座位置是否在轴线上, 以及偏移尺寸 。网架安装时尺寸的累积误差应该两边分散, 防止一侧支座就位正确, 另一侧支座偏差过大。
② 检查网架标高、 矢高, 网架标高以四周支点为准, 各支点尺寸误差应在标准规范以内。
③ 检查网架挠度。
④ 各部尺寸合格后, 进行支座焊接,支座过度板与预埋件的焊缝为二级。
⑤ 支座焊接应有操作说明: 支座焊接后应拧紧支座螺栓。支座标高有误差经过过度板进行调节, 轴线有误差经过补赏预埋件或增加过度板的方式调节。
⑼ 屋架防火涂料涂刷
① 涂装前, 按照要求对结构表面进行处理, 清除钢构件表面的灰尘、 油污等杂物。对钢构件碰损或漏涂部位补刷防锈漆后方可进行喷涂防火涂料。
② 涂装施工时, 应选择适当的天气, 大风、 遇雨、 严寒等均不应作业。
③ 涂刷分二遍完成, 涂刷厚度达到2.18mm, 如第一遍是从左至右涂刷, 第二遍则应从右至左涂刷, 以确保全部覆盖。涂层应在规定时间内干燥固化, 不出现粉化、 空鼓、 脱落和明显裂纹。结构接头、 转角处的涂层应均匀一致, 无漏涂出现。
④ 涂层厚度应达到设计要求, 否则, 应进行补涂处理, 使之符合规定的厚度。
⑤ 防火涂料配置搅拌, 应边配边用, 当天配置的涂料必须在说明书规定的时间内使用完。搅拌和调配涂料, 使之均匀一致, 且稠度适宜涂刷后又不会产生流淌和下坠现象。
⑥ 涂装施工应保证各部分颜色均匀一致, 接茬平整。构件涂装后, 应加以临时围护隔离, 防止踏踩, 损伤涂层。在24h之内如遇大风或下雨时, 应加以覆盖, 防止沾染灰尘或水气, 避免影响涂层的附着力
⑦ 做好防火涂料涂层的维护与修理工作。如遇剧烈震动、 机械碰撞或暴雨袭击等, 应检查涂层无受损, 并及时对涂层受损部位进行修理或采取其它处理措施。
⑧ 防火涂料施工时, 必须在施工现场配备消防器材, 严禁现场明火, 并有明显的禁止烟火的警示标志。
⑨ 防火涂料应储存在阴凉的仓库内, 仓库内温度不宜高于35℃, 不应低于5℃, 严禁露天存放或日晒雨淋。
以上为主厂房网架结构详细的施工工艺, 干煤棚网架的施工工艺与此类似, 在此不多赘述。与我公司其它在建项目的干煤棚网架安装有所不同, 本工程干煤棚安装没有搭设脚手架, 而是使用三台50T汽车吊台吊安装。我们先来看一下我公司云南滇东第二发电厂干煤棚网架安装工程滑动脚手架平台的施工措施。
附: 滑动脚手架平台施工
⑴ 搭设方案: 滑动脚手架平台设计搭设平面尺寸83.2m×12m, 其上满铺架板, 平台顶面离网架下弦250mm。前三榀网架组装时需于两斗轮机轨道中间区域搭设固定脚手架, 固定脚手架与移动脚手架连接按每四层连接一次, 水平杆上下错位且增加一组短水平杆连接。根据现场实际情况, 将脚手架搭设于干煤棚的1～2轴。于移动脚手架与地面垂直的两个方向分别加设剪刀撑, 移动脚手架底层需加设一层水平剪刀撑, 并与以上每四层设一层水平剪刀撑一道, 以加强移动脚手架底部的刚度, 使移动脚手架形成一个稳定的整体( 详见附图二) 。移动脚手架支撑于6个移动装置上。滑移时需使用4个5吨的倒链, 沿轨道的方向牵引。
扣件式钢管脚手架的立杆间距、 横杆及步距如下表: ( 单位: m)
用途
脚手架构造形式
立杆离基础距离
立杆间距
步距h
立杆横距lb
立杆纵距la
网架安装
多排
0.4
1.4
1.4
1.4
⑵ 临时轨道铺设: 干煤棚现场中央现有一轨距为5米的斗轮机双轨, 其基础高出两侧地面1.7米, 于斗轮机轨道两侧相隔15.4米, 各铺设两道临时双轨, 轨距为1.25米。轨道地基需压实并铺设25-30cm厚石子, 使承载力达到100KN/m2。铺设道木( 250mm×250mm, 长度不小于2米) , 间距400mm, 道木间不需石子填实。轨道需保持水平, 在5米范围内轨道的平行度不大于10mm, 且于总长范围内不大于50mm。临时双轨需要与斗轮机的轨道平行、 钢轨采用43Kg/m钢轨, 可分段铺设, 先铺设25米, 在安装完第一榀网架后向东移。轨道地基基础和轨道铺设的平行度, 临时轨道与斗轮机轨道的平行度的质量作为第一个质量控制点。
⑶ 移动支架安装: 搭设脚手架从网架场地的一端开始, 首先需把移动支架按照附图2的位置放好( 端头的移动支架轮的轴线要与该端的两个基础柱的轴线重合) , 并使用脚手架钢管支好, 使移动支架与地面垂直, 支架轮的前进方向与轨道方向平行, 同一轨道的两个支架轮的轴线间的距离为11.05米, 并使用脚手架连接。移动支架和移动脚手架的连接及加固、 移动支架与地面垂直度、 支架轮的前进方向与轨道平行度作为第二个质量控制点。
⑷ 移动支架和移动脚手架的连接及加固: 与移动支架连接的需立杆插在移动支架顶面的直径为40mm的圆钢上, 并在立杆处增设一根立杆, 使之成为双立杆, 其间的距离为100mm, 在移动支架的底部设置了加强斜杆, 其目的是加强移动支架的稳定性, 同时也尽可能多的荷载直接传给移动支架。加强斜杆在双轮移动支架的三面为6件, 加强斜杆在单轮移动支架( 斗轮机轨道上设单轮移动支架, 其余为双轮移动支架) 的两面为4件, 作为第三个质量控制点。
⑸ ”主梁”的搭设方法: 移动支架上的立杆的水平距离在两个方向上均为1.25m, 其余的立杆的水平距离在每个方向上均为1.4m, 水平杆的步距均为1.4m, 除了轨道上方可设置接近地面的脚手杆外, 其它各处距地面1米内均不应搭设脚手杆, 以免影响脚手架的移动。但在搭设时能够设置临时的支撑杆。在网架搭设完毕后拆除, 水平杆宜使用十字扣接件连接, 不宜使用对接扣件连接, 对于采用对接扣件的部位, 应在对接扣件处增设一根1.5m的水平杆, 以避免在受到较大的拉力和压力处失效。竖向立杆除最顶一根的连接可采用十字扣件, 以调节移动脚手架平台的高度外, 其它均需采用对接扣件联接。为搭设方便, 在脚手架搭设三步后, 及时搭设”主梁( 即移动支架上的立杆为双立杆, 与移动支架连接的水平杆也为双水平杆, 其间距100mm) ”, ”主梁”的搭设见附图2移动脚手架平面图及移动脚手架主梁轴线图, ”主梁”的搭设质量及水平度、 垂直度作为第四个质量控制点。
⑹ 大斜杆及水平剪刀撑的搭设: 移动脚手架与地面垂直的两个方向( 纵、 横) 和水平面均需搭设大斜杆( 剪刀撑) 。大斜杆需随时搭设。大斜杆的搭设原则为每4根立杆搭设一根斜杆, 45度交叉, 如附图1、 附图2所示。水平面每四步脚手架需搭设一层剪刀撑。大斜杆、 水平剪刀撑的搭设位置及质量作为第五个质量控制点。
⑻ 缆风绳的设置: 移动脚手架两侧各设置4道缆风绳, 共8根缆风绳, 采用钢丝绳直径不得小于12mm, 每一根长度约为50～60米, 如附图1所示M1、 M2、 M3、 M4四点, 缆风绳与脚手架联接点处的脚手架需加固。缆风绳与地面间夹角需不大于45度, 相正确两根缆风绳需同时拉紧, 拉力需均匀。揽风绳的设置及联接点的加固作为第六个质量控制点。
由上我们能够清楚的看出, 这种施工方案确实非常费时费力费工, 且危险性极大。下面我来叙述一下阳城工地干煤棚网架安装的不同之处。
螺栓球节点网架拼装工艺
地面分条分块安装: 根据建筑物的半球型特点, 在干煤棚中部选择一条块进行地面拼装, 这一条块跨越3个支座, 外层高三个网格, 拼装好后将支撑球节点吊装入支座内, 然后用钢箍将支撑球节点封闭在支座内( 封闭后支撑球节点形成一可转动跤支点, 但不会移动出支座) , 结构如下图。

令格高空吊装拼接就位
根据网架的安装顺序, 将网架分成许许多多的小单元, 本工程一只球四根杆件为一个单元, 两个单元组成一令网格。支撑球节点封闭好后, 用三辆汽车吊( 2辆50T, 1辆25T) 进行台吊, 两辆大吨位汽车吊在两侧, 小吨位汽车吊在中间, 将未封闭一侧网架吊起, 进行小单元拼装。当一令网格安装完毕后将网架放至地面, 然后按上述步骤进行下一单元、 下一令网格安装, 直至将所有令格安装完毕并将支撑球节点放入另一侧支座。这时的网架已经形成了一个稳定的整体的环型, 而且”座”在支撑柱子上, 其重力能够经过支座, 传递到柱子, 到基础。吊装时, 要在汽车吊起重机工作半径之内, 将第一个条块设4个吊点, 用钢丝绳绑扎后起吊。就位后, 用揽风绳临时固定。本条块施工历时7天。
高空散装
中间条块安装完毕后, 用两辆汽车吊向两侧延展安装单元、 令格, 直至安装完毕。
⑴ 拼三角架的工作方法为: 先配好该处的球和杆件, 一名施工人员找准球孔位置, 分别对接两根腹杆, 用扳手或管钳拧套筒螺栓, 接着再有一名施工人员抱一上弦杆(朝天杆), 另一名施工人员迅速将螺栓对准相应的球孔, 用搬手或管钳将此上弦杆拧紧到位, 在拧紧过程中, 腹杆施工人员晃动杆件, 以使杆件与球完全拧紧到位。此项工作完毕后, 再装另一根上弦杆(翅膀), 找准球孔, 拧紧螺栓到位。

⑵ 推三角架的工作方法: 两名施工人员在上弦结点处, 两名施工人员在下弦结点处, 分别找准与杆件相应的球孔, 将杆件与球之间的螺栓迅速拧紧到位, 四名施工人员同时工作, 相互之间应熟练配合, 最后由二名施工人员装下弦杆和下弦球。本工程的高空散装是在已经完成两圈网架安装的基础上进行的, 高空散装是在其基础上的螺旋式收口安装, 安全措施尤为重要。施工时, 施工人员乘坐吊篮, 由吊车吊至施工位置, 然后骑坐在已经安装好的网架节点处, 挂好安全带, 必要时在已安装完的网架上挂好速插自锁器, 提高安全系数, 做好安全防护工作。
至此, 干煤棚网架已全部安装完毕, 本工程自开始安装至网架安装结束共耗时32天, 使用机械台班共计50T汽车吊39天, 25T汽车吊32天, 相比较其它在建工地干煤棚网架安装省时省力( 云南滇东第二发电厂干煤棚网架安装工程历时3个多月) , 唯一缺点是危险性较大, 施工人员心理素质及身体素质都必须十分出众。
结束语:
阳城电厂高空散装法安装的主厂房及干煤棚网架工程, 外观新颖大方, 施工成本低, 施工周期短, 且质量非常优秀, 受到了监理及业主的一致好评。在整个施工过程中, 我们初步掌握了高空散装法的施工工艺, 积累了网架施工的经验, 而且拓宽了干煤棚网架施工的新思路, 为公司以后承建更多的网架结构奠定了坚实的基础。
参考文献: 《建筑施工手册》第四版
作者简介:
任建忠 男( 1970-) , 山东电力建设第二工程公司, 项目经理, 工程师, 电话:
周新军 男( 1971-) , 山东电力建设第二工程公司, 工地主任, 建筑工程处技术组长, 工程师, 电话:
刘 刚 男( 1980-) , 山东电力建设第二工程公司, 工地副主任, 助理工程师, 电话: email: