基于基准单元拼装法的网架吊装施工方法

基于基准单元拼装法的网架吊装施工方法

张宇

中国建筑（一局）集团有限公司,江苏南通226600

摘  要：通过对空间网壳结构的施工技术进行研究，指出根据工程的网架型式、尺寸大小及现场条件等因地制宜地选择合适的网架吊装施工方法可一定程度上提高网架施工的效率，本文以某工业厂房装车雨棚屋面的螺栓球网架结构为研究对象，选用基准单元拼装法进行施工，该方法具有提高质量、缩短工期、经济简单等优点。

关键词：基准单元；网架；施工方法

一、网架工程概况

该工业厂房单体的总占地面积为21931m²，总建筑面积为35229.58m²，建筑高度为16.7m，结构形式为框排架结构，建筑层数为二层，局部单层；厂房长为181.5m，宽为120m，主体屋面为钢结构屋面，装车雨棚为网架结构屋面，网架为双层曲面网壳结构，为正放四角螺栓球节点网架，网架支撑结构体系为混凝土框架柱，柱距30m，柱顶标高为6.450m/7.500m，网架尺寸为120m×23.55m×1.6m，面积约为2826m²，高度为9.6m，支承形式为上弦多点支承，网格尺寸3m×3.7m，重量约为66吨。

该工程厂房施工工期要求紧，考虑其网架结构中心对称且成比例分布，故决定采用基准单元拼装法进行吊装施工，将网架均分为四个基准单元，在地面散拼后吊装于柱顶进行拼装，由于网架下部存在既有的单层结构，影响吊车的站位，通过对现场环境的分析及吊车站位、吊点的模拟分析进行吊装模拟，从而保证吊装工作的安全实施。

二、施工工艺技术

（一）确定基准单元安装方案

（1）采用“基准单元拼装法”的施工方法，对场地空间受限的工程能相对集中安装场地，做到最大限度地减少交叉作业，缩短工期。

（2）基准单元拼装与其他三个单元相结合的施工方法解释为：将网架结构分为多个单元，安装起步单元并按规范调整施工偏差至满足要求，以起步单元为参照，在地面将剩余部分拼装成类似的基准单元三块，分块吊装空中对接，直至整体网架安装完成。其特点如下：1）依靠自身网架结构作为基本跨支撑，无须搭设大型脚手架；2）吊装采用汽车吊，对场地空间受限的吊装作业较为有利；3）结构安装工期大幅缩短。

（3）基准单元合理划分的原则：1）尽量以支撑节点作为划分的依据，保证分段单元的稳定性；2）分段单元不宜过大，需在吊装负荷的允许范围内；3）根据现场实际，选择有利于吊装施工操作的单元划分方法。

（二）技术参数及机械选择

（1）网架支点（柱顶）标高为6.500~7.700m，整体尺寸长120米，宽23.55米，高1.6m，重量约66吨，分四块基准单元（30*23.55m），每块由22.5*23.55m单元网架及7.5*23.55m延伸网架组成，分别地面拼装后吊装于柱顶拼接，单元划分见图1。

图1 网架基准单元划分

（2）吊装机械的选择

1）结构特征安全系数：a1选用1.2；计算起重量为Qs=a1*Q=1.2*12.375/0.9=16.5吨（Q为实际要求起重量，a1系数取1.2，单车吊装系数0.9、双车系数0.75）；主要依据现场吊装所需的回转半径、起重量及起升高度等因素，结合场地空间条件及汽车吊技术性能参数，保证在回转半径及起升高度要求内的计算起重量大于额定起重量，选定汽车吊25吨和200吨各一台，水泥地面地基已压实处理满足吊装要求，钢丝绳采用6*37直径21.5毫米4根，地面拼装块体就位时采用一台200吨汽车吊分四次吊装；安装基准跨块体上下弦及延伸网架采用25吨汽车吊拼装，最大起重量为延伸网架重量，其重量为3.125*1.2/0.9=4.17吨，吊车回转半径≤8m，吊装时网架吊点位于上弦两侧，扁担或钢丝绳合并吊点于网架中部，吊装角度60°，吊臂长度约16m，此时吊装重量15.9吨，远大于4.17吨，满足要求。

2）200吨车站位、吊点及吊装角度分析如下：

（a）吊车回转半径≤22m（柱距的50%15米+吊车宽度的50%1.5米+柱子连线到车边的安全距离，考虑旋转90°对角碰撞，网架对角线宽约16.3m，8m高度处大臂距吊点约17.4m，满足防碰撞要求）。

（b）吊臂回转角度约20°，分两次回转，每次10°，回转过程保持调整。

（c）使用吊臂长度≤46.4m（考虑网架高度及水平距离，最接近的约44米，留有余量）；此时吊装重量24.5吨＞Qs=16.5吨，吊车满足使用要求。

（d）网架吊点22.5m方向位于两侧第二上弦部分，23.55m方向位于第三网格上弦部分，吊点高度13.5m（考虑双吊点钢丝绳长度及吊钩尺寸），吊装角度60°，起吊时吊点位置高度等可根据现场试吊情况进行微调。

站位及吊点位置模拟分析如下：

图2 汽车吊站位、吊点图

（三）施工现场准备

（1）网架的主要拼装场地在网架及外伸10米范围的投影区域内，使用区域约35米*140米，要求该区域内无影响施工的建筑或其他障碍物，所有设备、材料等清理完毕。

（2）地面要平整压实，地基基础需满足汽车吊使用的承载力要求。

（3）依据网架施工图纸及深化合计进行测量放线，主要包括柱顶预埋件标高、基础及框架柱支撑轴线定位，起步单元拼装位置等，基础及框架柱支撑的混凝土强度需达到75%方可进行网架结构的安装作业

（4）确定基准单元中心相对支撑柱轴线计算距离的水平投影点，搭设拼装用临时支撑，在地面采用木方支垫，同时复核平面相对距离，及时调整施工误差，避免误差累积。

（5）对材料进行分拣，依照空间位置及安装次序堆放，在网架四周采用直径8的钢丝绳拉设临时生命线，高处作业人员需正确佩戴安全带，挂在事先安装好的生命线上。作业区设警戒线，专职安全员现场监督，非施工人员禁止靠近作业区域。

（四）网架拼装

（1）网架拼装工艺流程

图3 网架拼装工艺流程

（2）拼装工艺

先安装起步单元的下弦球及下弦杆，组成下部的平面桁架，设置好桁架的临时支撑以使平整度满足要求；然后安装起步单元的腹杆与上弦球，形成一球四杆（4腹杆）或一球三杆（1弦杆+2腹杆）的三角锥，通过两根腹杆支撑与下弦球固定拼装，逐步循环完成基准单元下弦平面网架的拼装；最后从起步网格开始，采用一球三杆（1上弦+2腹杆）三角锥或一球四杆（2上弦+2腹杆）的四角锥，通过下弦球支撑两根斜腹杆，将上弦杆固定拉紧并拧入上弦球，逐步循环完成单元网架的拼装。

网架在拼装过程中需对临时支撑进行随时检查，出现下沉、位移等情况应及时采取加固措施，还需对高强螺栓进行全面检查，确保每个螺栓均旋紧到位，不应存在欠拧、顶死等拧不到位或假到位的情况，一旦发现需及时进行补拧处理；最后徐全面检查网格尺寸、标高及节点情况，观察网架杆件的变形情况，复核拼装位置，通过调整临时支撑的位置和高低完成校准，严格控制网架尺寸。

（3）小拼单元的质量控制要求及措施

1）小单元一般设一个节点球（一球三杆或一球四杆），如有较大规格杆件，则设2~3个节点球单元，小单元吊装前需检查吊具、钢丝绳等连接质量，保证吊装作业的安全，检查完成后匀速起升，若无特殊情况严禁紧急制动。

2）依据网架施工图纸及深化设计，对所有杆件，节点进行逐一对照检查，对小单元网格尺寸进行部分抽查，同时对整体尺寸进行严格确认复核，全部检查整改完成后再安装支托。

3）所有节点螺栓在拼装过程中应及时检查，需全部拧到位，不应出现假拧紧及马蹄缝现象。

4）必须在指定的吊装区域内完成基准单元网架的拼装工作，吊装过程要对称拼装，以保证结构的稳定性。

（五）网架吊装

（1）吊装就位前在起步单元的支座处按施工图纸尺寸焊接好支座四周的挡板，使支座能够在抬升后落到指定位置，起步单元抬升前，确认单元网架吊点位置并调整汽车吊站位，使得基准单元网架及其吊点的实际位置均与计算位置重合，确保位置无误后再起升。

（2）吊车吊装位置所在场地必须处理，做压实、加固处理，确保在吊装过程中地基稳定，现场钢筋混凝土地坪已施工完毕，具备整体吊装条件，并且在吊装前需进行试吊，用汽车吊起升至单元网架最下端球离地面50~100mm时悬停，观察汽车吊支腿下部基础情况，基础无沉降等变形方可继续起升。

（3）根据实际情况把网架（长）120米*（宽）23.55米重66吨，分成基本相等的四块，每块尺寸30*23.55m，重量约16.5吨，其中单元网架22.5*23.55m，重量约12.375吨，延伸网架7.5*23.55m，重量约4.125吨，地面拼装时单元网架旋转90°放于结构柱中间（即把宽23.5米放在柱距30米之间），延伸网架在外侧拼装后吊装于高空拼接。拼装时由于下弦有高低差，以最高处为基准，低的垫木方或搭设一步脚手架支撑。

（4）吊装单元网架时200t吊车站位于单元网架的侧面，吊车中心点距离拼装单元网架中心约22米，距离宽度侧轴线约12米，起吊至结构柱上端时利用揽风绳旋转网架90°，缓慢降落至柱端。根据网架结构形式及现场实际情况，确定基准单元中心两端螺栓球为吊点位置（两端各两点，再利用钢丝绳或扁担集中到一个吊车起吊）。吊装示意图如下（两端各两点，再利用钢丝绳或扁担集中到一个吊车起吊）：

图4 吊装示意图

7）吊装延伸网架时25t吊车站位于S轴外侧，吊装后在高空完成拼接，形成基准单元。

8）起步区基准单元整体网架落实支座后，调正尺寸符合要求后焊接，焊接完成后将地面拼装的其他区的延伸网架与单元网架进行延伸拼接，必要时进行相应支撑，依次完成吊装。

三、结语

该厂房通过对项目网架结构型式、尺寸、现场条件等因素进行分析，采用基准单元拼装法进行网架吊装施工，提高了工作效率，施工进度得到了明显加快，缩短了工期，同时通过对机械的吊装模拟及安全计算，保证了施工的安全及质量，提高了经济效益。

参考文献

[1]建筑施工手册（第五版）[S].北京：中国建筑工业出版社,2011.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.钢结构通用规范(GB55006-2021)[S].北京：中国建筑工业出版社,2021.

作者简介：张宇，1994年生，男，大学本科，工程师，从事住宅、工业厂房等工程施工，中建一局集团第一建筑有限公司。

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