上海祥谷钢结构工程有限公司
摘要：在某项目的钢结构网架施工过程中，针对网架上部结构产生的不均匀荷载，利用计算机模拟网架变形并结合相关数据分析，对网架进行有针对性的起拱预设，使网架安装完毕后，达到设计要求的挠度控制值，及下弦节点曲线变化的效果，保证了网架在不均匀荷载作用下的变形控制。
关键词：不均匀荷载 网架 变形控制
南方某市文体中心项目，总建筑面积13.3万m²，包括体育馆、文化馆、酒店、商业等设施。主体结构为钢结构，其中体育馆有南北向60.9m、东西向75.6m大跨度网架结构。网架均采用焊接球，球规格为WS400X14、WSR450X16、WSR500X22、WSR600X25，杆件最小规格为∅140X6，最大规格为∅402X20，网架下弦中心标高18.4m，上弦杆中心标高22.6m。网架上部有结构造型，最高点离网架上弦约12m。
①、网架 ②、网架上部钢柱、钢梁
图1 网架剖面图（短跨方向）
一、网架起拱值的确定
本工程网架预起拱值的确定因素：
因素一：设计图纸要求，网架可预先起拱，其起拱值可取不大于短向跨度的1/300。
因素二：根据结构设计软件STWE进行结构分析得出，网架在恒荷载和活荷载标准值作用下的最大挠度值为1/382。
因素三：针对网架上部钢柱、钢梁（见图1），对其进行自重分析得出，网架右侧高跨区结构自重约300Kg/m²，网架左侧低跨区结构自重约86Kg/ m²。
综合上述三个因素，本工程网架中间点预起拱值设定为150mm（约短边跨度的1/400），其它节点起拱值按近似线性分布，从中间点向四周支座处降至0。同时，考虑上部不均匀荷载，短跨左右两侧起拱值呈非对称性。（详见图2）
图2 网架起拱示意图（短跨方向）
注：A区段指网架边支座至跨中节点之间的区段；
二、网架施工顺序
由于该网架下部设有约18m高的满堂支撑架，为了防止在网架施工过程中其自重引起支撑架正常变形、下挠而影响网架起拱值的精度。因此，在网架施工时，先由中间一跨开始，从其支座向中间推进，保证网架在安装过程中，荷载能有效传递到支座处，使其变形能相对减少，从而提高起拱值的精度。（详见图3）
图3 网架施工顺序示意图
三、网架上部结构施工顺序
上部结构施工时，从网架中心区域的钢柱、钢梁开始施工，由中间向四周推进，保证上部荷载能较均匀传递到网架，避免因起拱而产生局部杆件的受力状态改变（由受拉杆件变为了受压杆件），影响结构安全。
同时，从中心向四周施工，有利于机械和劳动力的合理分配，多面推进，提高施工进度。
四、网架测量控制
测量工作，对于整个网架安装精度的保证起着至关重要的作用。安装前，必须做好测量准备工作。利用AutoCAD软件，在图纸中将每个球节点的顶标高及中心坐标一一计算标出，以便现场测量。其中，顶标高应为理论标高+起拱值。
安装过程中，必须对每个球节点标高及中心坐标进行测量控制，确保施工中网架球节点顶标高误差在±3.0mm，中心坐标误差在±2.0mm。
在一个轴线区段的网架形成整体前，网架会在自重作用下对支撑架体造成变形、下挠，从而引起测量数据的误差，其中主要是对标高的影响。该影响因素较多、较复杂，比如：网架自重、支撑架的强度、焊接应力收缩等。对于上述误差，可以依靠测量人员的个人经验及复测数据进行分析预判，在逐步向跨中推进过程中，给球节点标高预设一个正公差值，以此抵消误差。以本工程为例：
本工程网架下弦球节点共计13个，呈对称布置。在施工2球节点时，复测1球节点标高，在施工3球节点时，复测1、2球节点标高，依次类推，直到发现已完成的球节点标高发生变化时，记录其差值，并调整正在施工的球节点标高。
图4 网架断面示意图
五、网架变形监测
网架变形监测除了在施工过程中的跟踪复测外，主要是在网架整体焊接完毕支撑架拆除后的阶段以及网架上部结构安装完毕后的阶段。测量监测点（球节点）顶标高的数据，然后对这些数据进行整理、比较、分析，用于确定网架施工过程中的变形控制技术是否达到了预期效果。
本工程在纵、横向的跨中区域球节点选择了18个点作为本工程的网架变形监测的监测点。（详见图5）。
图6 监测点顶标高数据表
注：
1、本表中理论球顶标高=22.6m+1/2球直径；
2、第一阶段指网架整体焊接完毕支撑架拆除后的阶段；
3、第二阶段指网架上部结构安装完毕后的阶段；
根据图6的数据表，运用Excel图表功能，建立网架起拱值变化对比表如下：
图8 B1~B9节点起拱值对比表
根据上述数据及图表，对已施工完成的网架及上部结构所产生的挠度变化进行分析，得出如下结论：
1、第一阶段完成后，网架起拱值为86mm，说明网架在安装过程中产生64mm下挠；
2、第二阶段完成后，网架起拱值为50mm，说明网架在施工上部结构时进一步产生了14mm下挠；
3、网架在A1、A9、B1、B9支座节点均有0~10mm下挠；
六、最终效果检测
经过对本工程整个屋面系统、装饰装修等各个专业的施工，网架上部荷载基本达到稳定及设计数值，我们再次对上述监测点进行最终效果检测，具体如下表：
图11 B1~B9节点挠度折线图
结语
在本次施工过程中，首次对网架上部不均匀荷载进行非对称预起拱，使其在最终整体荷载作用下达到较均匀的挠度曲线变化，有效验证了不均匀荷载作用下网架施工变形控制技术，为以后类似工程提供了较宝贵的参考价值。
论文作者:魏义进,程进
论文发表刊物:《建筑细部》2018年2月上
论文发表时间:2018/9/7
标签：网架论文; 标高论文; 节点论文; 荷载论文; 结构论文; 支撑架论文; 挠度论文; 《建筑细部》2018年2月上论文;