1、大跨度空間螺栓球鋼網殼穹頂無支撐安裝工法專利申請號:201010502563.2公開號:CN101988308A公開日:2011年3月23日專利權人:中國華西企業有限公司;四川華西集團有限公司1 背景技術在人類社會的發展歷程中,大跨度空間結構常常是建筑人員追求的夢想和目標。古代的人類通過詳細觀察,發現自然界中存在著大量受力特性良好、形式簡潔美觀的天然空間結構,如蛋殼、蜂窩、鳥類的頭顱、肥皂泡、山洞等。利用仿生原理人類得以更好地理解和發展空間結構,網殼結構技術的發明使穹頂網殼結構的力學合理性與生產經濟性完美結合起來,使大跨度空間網殼結構的廣泛應用成為現實。近半個世紀以來,網殼結構作為大跨度空間結

2、構的優秀代表,得到了廣泛應用和快速發展。以螺栓球節點聯結的球形鋼網殼具有造型新穎美觀、富于變化、雄偉、高大、桿件規律性強、網格劃一、整體性好、空間剛度大、抗震性能好、曲面外形形成天然排水功能等優點,因而廣泛應用于體育館、展覽廳、大型儲罐等屋蓋承重結構。我國從20世紀80年代開始研制開發和推廣應用鋼網殼技術,并取得了顯著的經濟效益和社會效益。2 發明內容本發明目的在于提供一種施工操作安全方便,且可縮短工期,降低施工費用的大跨度空間螺栓球鋼網殼穹頂無支撐安裝工法。為了達到上述目的,本發明所采取的技術方案是,一種大跨度空間螺栓球鋼網殼穹頂無支撐安裝工法,其包括下述步驟: l埋件安裝、復測標高網架支座

3、埋件采用預埋進鋼筋混凝土支座柱中,埋件鐵板與錨筋在加工廠焊接連接,檢查就位正確和校正垂直度,調整好埋件平整度后安裝下槽;網架安裝前嚴格驗收和復測土建工程支座標高和平面位置,采用全站儀測量提高放樣精度。2網架桿件分類、裝配節點 桿件堆放場地平整、墊高,節點嚴禁進入泥砂,避免桿件發生撓度變形; 進場材料嚴格對照施工圖,按桿件和螺母編號進行分類拼裝; 校對桿件兩端高強螺栓與封板錐頭是否有誤,嚴禁混裝、漏裝或裝錯方向,發現有誤立即糾正; 節點裝配前嚴格控制其空間角度及位置關系,嚴格控制部件對接錯邊量。3網架單體劃分及吊裝順序為保證網架單體安裝的整體穩定性,網架以兩跨三個支點作為一個單體,按安裝圖編號,

4、在地面進行預拼裝;為了減少安裝誤差,采取對稱安裝方式,以環形直徑的任意兩端點作為安裝起始點,采用兩臺吊機依次起吊安裝,形成閉合圈。4網架單體地面拼裝下弦桿與球的組裝墊實下弦球平面,把下弦桿與螺栓球節點連接并一次擰緊到位;腹桿與上弦球的組裝腹桿與上弦球應形成一個向下的四角錐,腹桿與上弦球的連接必須一次擰緊到位,為安裝上弦桿起松口服務,腹桿與下弦球的連接不能一次擰緊到位;上弦桿與球的組裝上弦桿安裝順序由內向外傳,上弦桿與球擰緊應與腹桿和下弦球擰緊一次到位。要特別注意下弦球的墊實、軸線的準確、高強螺栓的擰緊程度、撓度及幾何尺寸的控制。5吊點、吊帶、鋼絲繩選擇、試吊 確定吊裝圖根據地面拼裝的每個網架單

5、體構件尺寸和重量,經過設計計算確定選擇滿足吊裝要求型號的汽車吊配合吊裝; 吊點、吊帶及鋼絲繩的選擇待第一榀單體網架地面組裝好后,經過計算確定單體重心和平衡吊點,用吊車在地面進行試吊。吊帶選用由丙綸、杜邦絲、進口尼龍材質制作的扁平吊裝帶,兩頭扣柔性環形吊裝帶。吊鉤選用 YTQ082 型雙輪滑車安全吊鉤。鋼絲繩選用8 K25WS - IWRC 優質工程起重鋼絲繩; 試吊采用雙鉤四點掛法吊裝驗證最佳試吊點,保持起吊平穩,避免網架撓度變形,使下面的吊裝順利完成。6首榀網架單體吊裝確定平衡吊點后,在圈梁內側擺好吊車的位置,進行首榀單體網架吊裝;每榀單體網架跨支座兩跨,利用每兩跨單錐體網架的重心力矩相互平

6、衡,在兩跨間距內首先形成首榀小范圍內空間自平衡結構體系;在空中確定好支座位置后,將過渡鋼板與埋件鋼板焊接牢固,支座鋼板與過渡鋼板臨時焊接固定,螺栓球支座與支座鋼板通過大六角頭高強螺栓連接成鉸支結構;采用鋼絲繩在網架兩側對稱設置纜風繩固定單體網架,防止網架撓度變形出現偏移,保持網架單體幾何尺寸不變,以首榀為起點,重復上述過程。7第一圈單體網架拼裝安裝人員以已安裝在網架單體上的鋼掛梯為支撐作業面,以首榀為起點,重復以上方法,沿圈梁進行單體網架多跨連續逐塊空中對接拼裝,直至整體網架最下層單體網架的首尾連接,利用每榀單體網架自平衡結構體系,形成首圈整體結構自平衡體系。8地面拼三角架小單元第一圈單體網架

7、安裝完成后,在地面拼裝三角架小單元,小單元起吊前需除銹,然后安裝支托,緊固螺釘,刷干凈桿件螺栓絲口處可能滯留的污垢、積質、泥砂等。9高空“散拼法”安裝小單元將鋼掛梯掛在穹頂網架外沿水平下弦桿上,安裝人員通過鋼掛梯上到自平衡結構體系的頂部作業面進行安裝,隨安裝高度增加不斷接長鋼掛梯;根據網架的安裝順序,將網架分成許多小單元,兩個單元為一個網格,用吊車或安裝在網架上的導鏈吊具將事先在地面拼裝好的三角架小單元一次吊至設計位置,由高空安裝人員完成節點的連接,高空安裝人員以網架己形成的小單元三角架、弦桿為支撐點操作面,沿圈梁在空中逐排拼裝三角架小單元;安裝過程包括將桿件與球之間的螺栓擰緊到位,安裝下弦桿

8、和下弦球,此項工作完成后安裝人員以三角架和腹桿為支撐點沿水平弦桿以坐姿移位再裝另一根上弦桿,找準球孔,擰緊螺栓,重復以上安裝步驟。10逐塊拼接、網架合攏高空散拼采用上弦倒三角錐、下弦正三角錐小單元,從已拼裝好的條狀單元由中間向兩端擴展,每次擴展一排網格,按此工藝直至網架全部拼裝完畢,每排網格拼裝完成后,對該排網格的位置、標高、矢高、幾何尺寸、螺栓擰緊程度、撓度以及支座位置、標高進行校核,不符合要求的及時調整校正。11屋面壓型鋼板安裝球體屋面按設計分為若干區,屋面板安裝分區進行:按球殼弧度要求對網架支托進行找平調整;按圖紙設計的上弦網格尺寸進行放線,焊接屋面檁條;屋面板安裝順序為先從網架底圈開始

9、一圈圈逐步向上安裝,即最下面一圈屋面板安裝完畢后再進行上面一圈屋面的安裝,同一圈屋面安裝時從每區的中間向兩側安裝;安裝屋脊蓋板和邊口包角板;安裝完畢及時清理屋面鐵屑或雜物,以免損壞面層。12檢查撓度及中心偏移網架在拼裝過程中要隨時檢查基準軸線位置、標高及垂直偏差,并應及時調整,防止撓度變形超出規范允許范圍;網架總拼成型及屋面板施工完后,分別測量其撓度值,所測的撓度值不得大于相應設計值的 15 % ;測量網架支撐點的中心偏移和高度偏差。13驗收網架結構的制作、拼裝和安裝的每道工序均應進行檢查驗收,安裝完成后必須進行交工檢查驗收,并作出質量驗收記錄;網架安裝完,用鋼卷尺、經緯儀、全站儀及輔助量具檢

10、查驗收，其檢測標準應符合網架穹頂屋面質量要求；質量檢驗資料、試 驗報告、總拼就位后幾何尺寸誤差和撓度記錄等資料齊全。 本發明有益效果包括：在地面拼裝網架單體和三角架小單元，施工操作方便，易 于調整精度偏差，保證安裝質量；利用首圈自平衡結構體系完成上部網架的拼裝，不 需要搭設支撐腳手架和拼裝操作平臺，節約了腳手架材料費和人工費，降低了工程施工 措施費用；將大量的高空作業改在地面完成，大大減少了高空作業安全隱患；因不 搭設支撐腳手架和操作平臺，縮短了工期，降低了項目管理費。 3 工程實例 本發明經過實際投入應用，取得了良好的應用效果。 1）中海油 1200 t 大煉油項目圓形成品儲鋼網殼安裝工程

11、該工程位于惠州大亞灣經濟技術開發區，網架以 40 個鋼筋混凝土柱作為支撐，穹 頂為正交正放四角錐鋼網架球殼結構。網架跨度93m，拱高 65m，屋面采用 0.6mm 厚彩 色噴塑雙面鍍鋁鋅壓型鋼板，球殼展開面積 14500m2 ，整個網殼重 500 t。分項網殼工 程 2010 年 4月3日開工， 2010 年 7 月竣工。 2）惠州中海油 40 萬 t 鍛后焦項目圓形料倉 該工程位于惠州大亞灣經濟技術開發區，網架以 36 個鋼筋混凝土柱作為支撐，穹 頂為正交正放四角錐鋼網架球殼結構。 網架跨度 93.5m， 拱高52.5m， 屋面采用0.6mm 厚 彩色噴塑雙面鍍鋁鋅壓型鋼板，球殼展開面積 1

12、2500m2，整個網殼重450t。分項網殼工 程2010年5月5日開工， 2010年8月竣工。 3）河源電廠干煤棚球殼工程 該工程位于廣東河源，球殼跨度 127m，拱高75m，球殼展開面積 18750m2，整個網 殼重586t。分項球殼工程 2009年7月7日開工， 2009年12月竣工。 4）施工情況 以上工程大跨度空間螺栓球鋼網殼穹頂安裝均采用無支撐分塊吊裝及高空散拼安 裝技術，部件全部在專業工廠完成，現場僅進行單位網架地面拼裝、汽車吊吊裝和散件 小單元安裝，確保了網架安裝精度，后期基本不需要維護。 5）工程效果評價 對以上工程穹頂網架和網殼進行質量檢查，主控項目全部符合設計及規范要求，

13、允許偏差達到規范要求； 采用本施工技術實現了大跨度空間螺栓球鋼網殼穹頂無支撐 分塊吊裝及高空散拼安裝，施工質量優良，解決了傳統施工工藝安全隱患大、施工周期 長、施工成本高、網架安裝精度不易保證的技術難題，積累了類似工程施工經驗；本 施工技術取得了較好的社會效益和經濟效益，安全環保，具有較好的推廣價值和發展前 景。 下面以惠州中海油 40 萬 t 鍛后焦項目圓形料倉工程為例，將本發明所用工法與常 規施工工法進行比較，突出顯現了本發明的優越性：采用整體吊裝法，因本工程跨度 太大，高度太高，吊裝難度太大，綜合分析不適用于本工程；采用高空散裝法需要工 期 163 d；采用無支撐分塊吊裝及高空散拼安裝技術需要工期 91 d。以中海油圓形 料倉網架工程網殼展開面積 12500m ， 工程造價 583 萬元為例， 采用新施工工藝經濟效 益