提高正放四角锥螺栓球节点安装质量的研究

提高正放四角锥螺栓球节点安装质量的研究

周建君1杨梦野1

周建君1杨梦野1

潍坊昌大建设集团有限公司山东省潍坊市261205

摘要：网架结构有空间受力小、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点。但网架结构有整体体型大，跨度大、起吊难度大，构件品种多，拱形网架截面半径变化，安装精度要求高，就位后安全固定措施难度大的技术难点。应当通过本次研究，更进一步的探讨其施工工艺，积极探索新工艺、新技术，为承接高难度工程作好准备。

关键词：正放四角锥、螺栓球节点网架、施工技术

1、工程设计

简介：

网架形式：正放四角锥、螺栓球节点网架；

网架规模：平面尺寸105.8m*x320m，网架投影面积(或展开面积)为33856m2，网架分为两个105.8m*x160m相同镜像拱形网架，截面近似半椭圆形；本工程网架最高点标高40.141m；详细尺寸见平面图及剖面图。

支承方式：主体下弦支承，山墙网架为外弦支承；

屋面形式：屋面外板为单层820型镀铝锌压型钢板,镀铝锌量不小于150g/m2(即AZ150)，板厚0.7mm。

2、施工重点难点

本工程网架整体体型大，跨度大、起吊难度大。

构件品种多：因各种钢构件加工厂制作，然后装车运输到施工现场，各种构配件有组织、有计划按图纸要求分类编号，小构件须分类放做到有条不紊。

拱形网架截面半径变化，安装精度要求高，就位后安全固定措施难度大。

主要有以下重点项目：①安装顺序及精度控制，采用合理的安装方法及安装顺序能够保证安装精度、简化安装难度，保证安装过程中的安全控制。②构件制作，本项目属于网架结构，螺栓球、杆件及其配件数量非常多，安装精度对于构件的制作精度要求非常高。③深化设计，网架安装特点是构件零散，安装点密集，构件密集程度大，因此在深化设计节点阶段需要特别注意对杆件的深化控制。④测量控制，网架项目的测量较之钢框架结构更加复杂，且难以控制，对于精度的要求也更高，因此在测量控制方面需要做好控制。⑤围护系统，主结构安装完成后的围护部分主要包括：檩条、屋面板、采光板。本项目中的拱形结构给屋面板材和檩条的安装带来一定的难度。

3、现状调查

为了充分了解现场钢结构网架安装工程质量实际情况，进一步搞好正放四角锥螺栓球网架结构体系，保证网架屋盖结构质量，加快施工进度，提高经济效益。对现场1轴-21轴网架安装质量进行了现场调查，共实测检查600处，合格470处，合格率仅为470/600=78%。对该区段130处不合格点进行详细分析，

通过排列图发现现场“跨中挠度”“拼装单元节点中心偏移”，“连接螺栓拧紧程度”和“螺栓球与支座连接不合格”问题累计频率达到72%，是造成螺栓球网架安装质量问题的主要因素。

该工程是热电项目顺利投产的重要环节，对整个项目影响较大;钢结构作为工程的重要一环，其质量好坏直接影响到工程质量一次性达到合格质量目标的实现。

通过调查，问题的症结已经找到，只要将“跨中挠度”“拼装单元节点中心偏移”，“连接螺栓拧紧程度”和“螺栓球与支座连接不合格”4个主要问题完全杜绝，则螺栓球网架合格率便可以提升为：78%+（1-78%）×72%=94%，但考虑到一些不可预见的因素对解决问题造成的影响，确定目标合格率为90%。

根据现场实际调查及以上排列图分析显示，“跨中挠度”“拼装单元节点中心偏移”，“连接螺栓拧紧程度”和“螺栓球与支座连接不合格”出现缺陷的累计频率为72%，如果能将此两项出现的质量问题完全杜绝，合格率能达到78%+（1-78%）×72%=94%,但考虑到一些不可预见的因素对解决问题造成的影响，确定目标合格率为90%。

经调查发现项目部曾多次组织岗前培训和班前交底培训，培训内容契合现场施工；相关方案、交底等文件齐全，施工人员熟悉施工工艺和操作规范，实际操作过程中还有专业技术员进行作业指导。查阅网架杆件及螺栓球进场合格证，其中对每批进场的网架杆件、螺栓球均有较为详细的记录；根据编号对应已进场施工在不同部位的网架尺寸进行核对，共抽查600个构件，596个符合设计图纸尺寸，满足规范规定要求。

经检查使用的测量仪器，均经过检测单位鉴定，且未过鉴定期，报告齐全，测量仪器并无损坏现象，符合现场测量施工标准。

经检查发现，现场起步单元网架拼装时，用于控制起步网架跨度、挠度等施工状态的钢丝绳长度存在偏差，受力不均匀，造成网架跨度挠度的偏差大。起步架安装及地面椎体组装，高空散拼过程中对构件或组装后网架进行吊装的过程中吊点的选择直接影响。再通过对不同吊点安装过程的跟踪质量对比发现问题。最后严格审查焊接工种操作证,优选优秀施工队伍。

项目测量班组对施工现场网架所用控制线、定位线、通线标高进行测量复核，通过水平角度偏移定位推算出最大误差控制在0.5mm，误差满足规范规定要求，放线基本准确无误。

在工程实践中，容易发生如下几个问题：①钢丝绳控制不精确；②吊点选择，检查不到位。

针对如上两个问题，对策实施一、利用软件进行施工模拟，精确控制钢丝绳位置，节点位置。过论证后的施工方法，在任意柱间将网架筒壳的一端支座板预先不与该支座球焊接，使该端支座成为一个铰，先在地面将杆件拼装成“小三角锥体”，然后将“小三角锥体”拼装成结构单元，根据铰的原理，结构可利用支座（铰）旋转，用吊车将该柱间结构单元另一端逐渐提升，边提升边拼装，直至起头跨单元的网架拼装完毕，最终整体升到设计高度落到另一端支座为止。施工过程各工况验算：经过施工模拟、受力分析验算，根据受力情况增加钢丝绳拉锁，防止网架张力过大产生变形。根据验算结论改进施工方案经专家论证后实施。

对策实施二、利用软件施工模拟，确定与使用工况最接近，满足受力要求的吊点位置。根据起步网架结构吊装验算，起步架每层设置4道Φ22钢丝绳，共设置4层，在起步架地面拼装时，安装至第15个、20个、25个、30个节点球位置设置钢丝绳，即进行紧固按照计算张力拉紧，经施工过程模拟分析网架杆件的稳定及高强螺栓均满足施工要求，确保最终拼装完成后螺栓球能准确就位于支座上。根据起步网架结构吊装验算，选定吊车行走路线、站位、吊点的位置选择、吊车前移临时支撑。

此次研究，有效的解决了螺栓球网架安装质量问题，检查600个点，出现问题44处，合格率达到92.6%。

此次活动，为使其进一步得到巩固，项目部实行施工段、分部位的方法进行螺栓球网架安装验收，在操作过程中进行旁站监督，对操作工人进行详细讲解。每个部位、每个程序施工完成后均请监理单位及建设单位进行现场验收，并对现场的质量进行测试、通过以上方法，网架安装合格率达到了93%。

总结：开展深入研究活动，对提高以及影响螺栓球网架安装合格率的关键因素经过本次活动的深入剖析，对其本质上有了全面、深刻的了解，进一步提高了现场施工管理经验。加强职工和技术培训，组织学习正放四角锥螺栓球网架结构体系施工方法，提高职工技术水平。不断加强过程控制，严肃制度，奖罚分明，最终使施工质量稳步提高。

活动过程中以事实为依据，合理选用统计工具对现场大量实测数据进行全面分析，经过严密的思维逻辑推断后，决策出一系列针对性措施改善现场施工质量，并取得很好的效果。整个过程下来各成员均对活动流程和相关事项掌握的更加娴熟，为日后的各项管理工作更顺利的开展奠定了扎实的基础。

通过开展本次研究活动，我们取得了成功的经验，在活动中，项目部成员积极努力，充分发挥集体智慧，发扬团结协作的精神，最终实现了项目部活动的拟订目标，在施工技术上有所提高，施工工艺上有所创新，项目部成员的个人能力和创新意识也得到了提高。随着网架及其它新型结构体系工程的增多，我们应当做好准备在本次活动的基础上更进一步的探讨其施工工艺，积极探索新工艺、新技术，为承接高难度工程作好准备。