螺栓球节点网架施工技术（实例）(共10页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上螺栓球节点网架施工技术提要：螺栓球节点网架现在已成为一种使用广泛的的屋盖承重结构，从结构力学角度上此种结构属于多次超静定空间结构体系。这种空间网架，结构新颖美观，杆件规律性强，网格划一，整体性好，空间刚度大，抗震性能好，杆件之间全部采用螺栓连接，便于安装，操作简便。现广泛用于公共建筑大跨度门厅、体育馆、展览厅、民航候机厅、工业厂房等屋盖承重结构。本文主要介绍螺栓球节点网架的施工过程。关键词：钢结构、网架、螺栓球节点、吊装一、 工程概况本工程由会议中心和展览中心组成，总建筑面积47480m2。其中会议中心地下一层，建筑面积6190m2，地上四层，建筑面积25350m2，展览中心由三栋独立展厅组成，地上一层，建筑面积15940m2； *会展中心鸟瞰图会议中心为混凝土框架-剪力墙结构，局部钢网架屋盖，会议厅屋顶为马鞍造型，入口大厅为蒙古包式造型，建筑高度24m。展览中心为框架结构、钢屋架屋盖，建筑高度22.8m。该工程钢网架结构投影面积为16879m2，其中包括：会堂观众席，823m2；会堂舞台，1152m2，展厅，3×4968m2。以展厅为例，本工程为螺栓球节点双层异形钢网架，投影尺寸为60m×84.8m，正放四角锥形式，网格尺寸4m×4m，柱间支承。恒荷载：上弦层1.2kN/m2，下弦层0.0kN/m2；活荷载：上弦层0.5kN/m2，下弦层0.6kN/m2；风荷载：基本风压0.5kN/m2；温度荷载：±30º。抗震设防烈度为8 度，网架轴线总尺寸为33m×33m，网架球节点采用45#钢。二、网架加工制作1、螺栓球的加工1.1螺栓球加工工艺流程如下：圆钢下料返射炉锻烧锻造毛坯球加工定位螺纹孔按图加工螺栓球各角度及孔径打加工人员工号、螺栓球编号防腐处理。1.2球坯用压力加工的钢锭锻造的黑皮锻件经正火处理，锻造球坯采用胎模锻。1.3丝锥攻螺纹过程加工，螺纹孔经抗拉强度检验合格后方能安装使用，螺栓球标记打在基准孔平面上。按图纸要求定角度、铣平面钻螺纹底孔倒角丝锥攻螺纹。1.4加工螺纹孔及平面设备：使用加工中心机床或采用车、钻、镗、铣床配以专用工装，所用的专用工装，其转角误差不得大于10。1.5螺纹孔及平面采用一次装夹加工，采用分工序加工时，必须有可靠的技术措施。铣削平面：设计图规定的削平面数值不作测量用，而保证球中心至球平面距离尺寸精度。2、杆件制作2.1杆件都是由切管机下料，除锈后与经检验合格的端部零件(螺栓、封板、锥头、套筒)用自动焊接机焊接组装。其质量控制为管材的原材料检验，以及杆件长度检验，焊接检验等。2.2锥头、封板及其连接焊缝以及锥头的任何截面必须与相配的钢管一致，其焊缝宽度可根据钢管壁厚取25mm。封板厚度按实际受力大小计算决定，且不小于钢管外径的1/5。锥头底板厚度不小于锥头底部外径的1/5。3、杆件的焊接网架施工技术措施和质量管理措施：3.1焊接工艺 3.1.1母材为Q235B；3.1.2焊缝以平焊直缝为主；3.1.3焊接方法：手工电焊弧焊、气体保护焊；3.1.4匹配焊条型号：E4303，焊条性能符合碳钢焊条的规定；3.1.5焊条与电流匹配参数：焊条直径(mm)3.24.0电流(A)100130160210底层焊道采用3.2mm焊条3.1.6焊条按规范要求经过烘焙；3.1.7主要型式：焊缝为“V”型、长度严格按下料单下料，且保持管面平整。 3.2钢管与封板或锥头成杆件时，钢管两端对接焊缝质量等级选择相应焊接材料进行施焊，并采取保证对焊接全熔透的焊接工艺。杆件组装点焊时按图纸规定取配对的钢管、锥头或封板以及高强度螺栓在胎具上组装点焊。采用网架杆件气保焊打底焊接和用手把焊焊接成型，并应符合成品杆件成品尺寸极限偏差和形位公差(如下表)：序号项目允许偏差(mm)抽取样本数量检查方法杆件成品长度±1.05%钢卷尺杆件轴线平直度L/1000，且不大于55%平台、塞尺锥头、封板端面与钢管轴线的垂直度0.5%r5%v型块百分表3.3钢网架杆件、支座及支托的加工制作主要为网架制作的焊接部分3.3.1操作工艺：a、焊接材料外观及质量证明文件符合要求才可使用。b、多层焊接应连续施焊，其中每一层焊道焊完后应及时清理，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须清除后再焊。c、要求焊成凹面的贴角焊缝，可采用船位焊接使焊缝金属与母材间平缓过度。d、焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，须审报焊接技术负责人查清原因，订出修补措施后才可处理。e、严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。在坡口内起弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑3.3.2杆件焊接要求及保证a) 用于制造杆件的钢材品种、规格、质量必须符合设计规定及相应标准。焊接用的焊条、焊剂应符合设计要求和钢结构焊接的专门规定。检验方法观察和检验出厂合格证。b) 钢管杆件与封板、锥头的连接必须按设计要求进行焊接；当要求等强度连接时焊缝质量标准必须符合钢结构工程施工及验收规范GB50205-2001检验数量每种杆件抽测5%。且不少于5件。检验方法为超声探伤。c) 钢管杆件与封板、锥头的焊缝检验，可对最不利位置或多数杆件进行抗拉强度试验。三、钢网架现场安装1、安装前的准备及安装方法的确定1.1、安装前准备工作1.1.1安装前对网架支座轴线与标高进行验线检查，网架轴线、标高位置必须符合设计要求和有关标准规定。1.1.2安装前对支座混凝土强度进行检查，混凝土强度必须符合设计要求和国家现行有关标准的规定后才能安装。2、安装方法的确定大型网架的安装一般分为整体安装和高空散装两大类。整体安装分为整体吊装，整体提升、整体顶升三类；高空散装大体可分为全单件散装，分条、分块散装。该工程展厅长84米，宽60米，短向中间跨跨度48m，两边跨均为6m，共三道边梁，最上层为曲线形，最低标高11.235m，最高（H轴处）19.827m，网架矢高3.5m。由于柱顶标高相差约8.6m，给网架安装造成较大困难。经研究，网架整体采用高空散装法，散装的起步为结构中间三跨（-），该三跨采用“地面组装单跨吊装空中拼装”的方法安装，起步三跨的组装与吊装，是高空散装法的开始。选择中间跨为起步点，有利于减小累积安装误差与累积挠度。展厅沿长向共有九跨，网架以-跨为中心，各跨中-跨网架用钢量最大，约为37吨，平面投影尺寸12m×48m=576m2，用钢量约为64kg/m2，所以拼装与吊装以-跨为例其他跨的拼装与吊装方法与本跨相同。3、确定安装程序安装准备-验线放线-支座安装-网架单元的拼装-网架单元组装成型-检查验收-网架就位-整体安装完毕。4、网架的拼装4.1拼装方法示意图网架拼装方法为由中心向两边同时开始拼装。拼装过程中严格控制各小拼单元尺寸，直至全部网架拼装完毕，测量挠度与几何尺寸。4.2 网架具体拼装先在地面进行安装，工地拼装所用的临时支柱可为小钢柱或小砖墩（顶面做10cm厚的细石混凝土找平层）临时支柱的数量和位置，为保证拼装网架的稳定，每个立体网格下弦球设一个临时支柱，随网架找坡的变化，小钢柱的高度随起拱要求相应提高。第一步：先把支座球D620V、F472，球C621、C622、D602、C603、C624、D605找出，下弦杆件X1C8V、X1C10、X3CA88、X2A78、X1C8、X1C10、X3A89、X5A47V、X6A13、X5A48（共用2根）、找出，并相连接，组装成长方型；第二步：找出上弦球D276、B277、E278，复杆F6A5V、F1A91、F4A14、F1A90、F1A93（共用3根）、F3A30、F4A13、F1A90、F7A2、F5A18，上弦杆S4A49、S3A71，按照安装图纸，把它们与上、下弦球相连接，组成网架型；第三步：开始用人字型三角锥拼装，先把球D257与下弦杆S2A52、上弦杆F3A26、F5A17相连接组成一个人字三角锥，然后，把这个三角锥中杆件的另一头与先安装好的球D603、D603、D276相连接，这是上三角锥的连接；第四步：下三角锥拼装，先把球B584与下弦杆X2A74、X1C13、S2A52、复杆F1A94相连接组成一个人字三角锥，然后，把这个三角锥中杆件的另一头与先安装好的球D602、B257相连接，这是下三角锥的连接；第五步：上三角锥拼装，先把球C258与下弦杆S1B39、上弦杆S2A65、复杆、封板F3A29、F5A21相连接组成一个人字三角锥，然后，把这个三角锥中杆件的另一头与先安装好的球B257、C603、C298相连接；第六步：下三角锥拼装，先把球B585与下弦杆X1B92、复杆F3A31、F1A93相连接组成一个人字三角锥，然后，把这个三角锥中杆件的另一头与先安装好的球B297、C603、C298相连接；第七步：单安装X1C11与球B585连接第八步：上三角锥拼装，先把球D299与下弦杆S4A35、上弦杆S2A63、复杆F2A22、F5A19相连接组成一个人字三角锥，然后，把这个三角锥中杆件的另一头与先安装好的球C258、C604、E278相连接；第九步：下三角锥拼装，先把球C286与下弦杆X2A75、复杆、F2A23、F1A91相连接组成一个人字三角锥，然后，把这个三角锥中杆件的另一头与先安装好的球C298、C604、BD299相连接；第十步：下三角锥拼装，先把球C286与下弦杆X2A75、复杆、F2A23、F1A91相连接组成一个人字三角锥，然后，把这个三角锥中杆件的另一头与先安装好的球C298、C604、BD299相连接；第十一步：下三角锥拼装，先把球D587与下弦杆X1C8、X3A82、复杆F5A19相连接组成一个人字三角锥，然后，把这个三角锥中杆件的另一头与先安装好的球C586、C605、D299相连接；这样组装后，就安装成了两个单元格，以下的安装方法与以上的安装方法相同，按照图纸所标的杆件号、球号，以第三步的安装方法，进行余下的安装，直至安装到-跨的另一头支座球F472、D469。5、拼装完成单元体的检查验收单元体拼装是网架安装的基础工作，也是质量保证的基础，必须严格控制拼装质量，为网架总拼装打好基础。网架单元体拼装的允许偏差见下表： 拼装单元体的允许偏差(mm)：项目允许偏差单元长度20M拼装长度单 跨±10.0多跨连续±5.0单元长度20M拼装长度单 跨±20.0多跨连续±10.0四、网架的吊装1、安装顺序首先在地面安装-轴部分，然后整体吊装到柱顶；再在地面安装-轴部分，然后整体吊装到柱顶；最后将-部分散装完成。2、吊装验算由于第一段与第三段的自重较轻，吊装时使用一台吊车进行吊装即可。这里只进行第二段吊车的吊装验算。首先确定采用吊车的数量及吊点的布置位置。由于第二段自重约37吨，单片网架尺寸较大（48m×12m），根据经验，决定采用四台汽车吊联合作业。经分析，确定了四个吊点位置，每个吊点用钢丝绳绑扎两个下弦球节点，以使结构受力均匀。下面计算每个吊点需要吊车提供的提升力。建立计算模型：利用MST2002软件，将第二段结构模型按设计图纸录入电脑，如下图所示：设定支撑条件：在对应4个吊车吊点的8个下弦球处设置竖直向上的支撑，使其只能发生水平位移与转动，不能发生竖向位移，以近似模拟吊绳约束。确定荷载条件：将自重荷载考虑30的保险系数施加到建好的模型上，其他荷载均设为零。计算并整理结果：通过计算，找出8个被约束的下弦球处的竖向约束反力，将其按分组相加，便得出每个吊点需要的竖向起重力，如下图所示，这个起重力可以作为选择吊车型号的依据。第二段吊装验算结果（单位：KN）另外，结构内力计算结果表明：结构内力分布均匀，没有发现超限的杆件和节点。3、选择吊车型号根据吊装验算结果，确定吊装第二段网架采用四辆汽车吊，另外，为了减小网架跨中 挠度，吊点位置没有选择在边缘下弦节点上，而是选择在距边缘2个网格处的下弦节点上，如下图所示：确定四台吊车型号。依据吊装相关规范，确定的原则为：上述理论计算得出的起重力，在吊车臂长和仰角能够满足吊装要求的前提下，不能高于此时吊车能力的75。1吊点：需要起重力为133.5kN，则吊车相应起重能力不得低于133.5÷75178.0kN；2吊点：需要起重力为131.4kN，则吊车相应起重能力不得低于131.4÷75175.2kN；3吊点：需要起重力为108.6kN，则吊车相应起重能力不得低于108.6÷75144.8kN；4吊点：需要起重力为106.8kN，则吊车相应起重能力不得低于106.8÷75142.4kN。据查，50t、70t汽车吊现场条件下的最大起重能力分别为160kN和379KN，故选两辆70t汽车吊作为1#、2#吊车，选择两辆50t汽车吊作为3#和4#吊车。4、确定吊装顺序首先用一辆50吨的汽车吊将第三段吊到柱顶相应位置并将支座安装牢固，然后开始第二段网架的吊装。1到4四辆吊车分别按顺序站在第二段网架的两侧，调整其站位、臂长与仰角，使他们能满足吊装的需要。四台吊车联合作业，将第二段网架抬上空中就位，将第二段网架与第三段网架间的弦杆和腹杆装上并将螺栓拧紧。再将第二段网架北侧的两个支座固定在柱端。至此，四台吊车依然保持工作，使网架中部挠度不致过大。另用一台25吨吊车配合将第一段网架在空中散装完成，并将支座固定在柱端。此时四台吊车才开始松绳，本次吊装完毕。5、吊装第三段网架在吊第三段网架（-/）时，将汽车吊的四根钢丝绳用卡环分别卡在、轴中间的四个下弦球节点上，并把靠近轴的二球节点钢丝绳多绕一道，使吊起后轴低轴高。6、吊装第二段网架依据吊装验算结果，四台吊车每台吊车的吊点都用两根钢丝绳卡在网架下弦一网格的两个球节点上，每侧两台吊车的吊点应在一条水平直线上，注意绳的位置不能绑错，应严格与吊装验算一致，否则可能产生严重后果。起吊前必须先在地面试吊，当起吊网架离地时，停住马上检查各吊点，并检查各根钢丝绳的工作受力状况，检查各吊车起重力是否在安全范围内。检查无误后，起吊离地200mm后立即停下，再仔细检查一遍吊点、钢丝绳，检查完后再落地，检查各吊点受力状况，各节点是否松动，检查时随时拧紧加固。检查完后，再准备起吊，当轴离开地面时1#、2#吊车停吊，轴边3#、4#吊车再起高550mm左右，看轴支座下平面相对成水平，停吊十分钟，观察网架状况及各节点、整体是否有变动和异常现象，吊车起重力是否正常，一切正常则可以统一指挥四台吊车缓慢起吊，过程中发现异样，立即停吊，如无异常，慢慢升高，直到网架各部位高于柱顶。统一指挥调整方位，柱顶专门设人观察位置，调正到轴线，将支座落到柱顶，吊车不能放松，把15轴杆件同节点球连接并拧紧套筒，互相配合检查完毕调整轴线。然后操作人员先下到安全的地方，9轴附近的1、3吊车原位不动，吊绳保持紧绷，将15轴附近2、4吊车的吊绳微松（尽量保持网架提升时的提升力），将GJZ1#、2#支座落在柱顶轴线上，四台吊车依然保持吊索紧绷，并尽量保持网架提升时的提升力，以防跨中挠度过大。7、散装第一段网架用一台25吨吊车配合，将第一段网架在空中散装完成后，最后把第二段网架上的四辆吊车的各吊点缓缓松开。本次吊装结束，用水准仪测量中心点及两个四分之一跨度点的挠度，应符合规范要求（不超过相应设计值的15%）。五. 施工质量保证措施5.1严格把好原材料质量关，按规定要求进行试验、化验。不提前使用未检验和复试的原材料。5.2按规定要求对构件进行焊接无损探险伤试验，节点抗拉强度试验，抗滑移系数测试。5.3每天在作业前对施工班组进行技术交底，使每一个工人都明确所做工作的质量要求和施工方法，要求其在施工过程中能严格按图纸、规范及技术要求操作，同时做到边施工，边自检、边整改，将质量问题消灭在操作第一线。5.4对施工中可能遇到的重点、难点，预先制定应付措施，对材料操作工艺、工序、机具、产品保护均要事先制订预控计划及安装手册，确定控制点，施工中明确专人进行检查落实。5.5加强质量检验评定制度，严格实行“三检”制，上道工序未验收合格不得转入下道工序的施工。5.6各种测量仪器都应已通过相关计量部门的检测。5.7吊装时为了避免钢网架损害及变形，钢网架上下弦及钢索之间要放木块或其他材料加以保护。钢网架吊升或与就位时必须避免过重碰撞钢网架。专心-专注-专业