钢网架结构施工方法综述论文_魏现涛

钢网架结构施工方法综述论文_魏现涛

中国建筑土木建设有限公司,北京市 100070

摘要:大跨度钢网架结构的快速发展促进了钢网架结构施工技术的创新。网架结构的施工方法主要有攀达育顶法、折叠展开法、高空滑移法、高空散装法、分条分块吊装法、整体顶升法、整体提升法和整体吊装法,本文分别阐述了网架结构的主要施工方法以及适用范围和技术特点。

关键词:网架结构、施工方法、适用范围

1前言

自新中国成立以来,我国钢结构在各类场所都得到不同程度的应用,如各类站台、体育馆和厂房等,但与国际先进水平相比,还是存在比较大的差距。北京奥运会和上海世博会等各种国际盛会给我国的钢结构行业带来了极大的机遇和挑战,带动兴建了一批高质量的宾馆、展馆和机场等。国家大剧院、浦东国际机场航站楼、北京奥运鸟巢工程、南京奥体中心、上海世博会主题馆和北京T3航站楼等均是大跨度钢结构的经典代表。

钢网架结构同样发展迅速。钢网架结构是若干杆件按一定的规律通过节点连接起来的结构,其内力变化较均匀连续,所受荷载分散传递路径合理。随着跨度的增大,结构形式越来越复杂,施工方法也不断创新,现将钢网架结构的施工方法进行阐述。

2、施工方法

网架结构有若干种不同的施工方法,每种施工方法都有各自的适用范围和技术特点,在安装模式方面较为不固定。安装时力求从安全、适用和经济三方面找到一个最佳平衡点。网架结构的施工方法主要有攀达育顶法、折叠展开法、高空滑移法、高空散装法、分条分块吊装法、整体顶升法、整体提升法和整体吊装法。

2.1攀达育顶法

攀达育顶法是日本川口卫教授提出的。该安装方法在施工过程中预留部分杆件不安装,在地面组装结构时使整个结构变成可折叠的结构,再将结构用液压提升法提升至设计标高位置,最后补缺前面预留未安装的部分杆件。经过此安装顺序结构可形成稳定的几何不变体系。攀达育顶法的较适用双曲率网壳工程。

2.2折叠展开法

折叠展开法是指将结构局部移除少量构件后分成多个区域,在区域和区域之间安装可移动铰链节点的方法。在地面拼装结构完成后,在计算机同步控制下采用液压提升设备将结构就位到设计位置,再填补局部抽掉的少量杆件。该安装方法既避免了高空作业又减少了大量的脚手架。柱面网壳结构更为适用折叠展开法。采用折叠展开法的工程实例较为突出的为河南南阳鸭河口电厂干煤棚。

2.3高空滑移法

高空滑移法通过设置在中间或者两侧的通长滑道和在结构中部或者端部拼装架,在地面拼成条(块)状单元,然后把拼成的条(块)状单元吊至拼装平台上完成拼装,采用牵引设备将结构滑移至设计标高位置的安装方法。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此方法在起重设备无法吊装到位情况下得已充分展示。该安装方法相对高空散装法拼装支架的费用减少了一半,同时在占用建筑物周边场地来说也是极少的,可以做到用场地的一边进行施工。采用高空滑移法的工程实例较为突出的为天津工业大学体育馆。

2.4高空散装法

高空散装法是指在结构实际安装位置处,使用垂直运输设备进行空中组装节点或者小拼单元和单根杆件的方法,这是一种既原始又成熟的安装方法。该安装方法只需要一般的起重设备和扣件式钢管脚手架即可进行安装,对设计和施工均无特殊要求。

该安装方法的技术要点:

1)为了减少累积误差和保证拼装的精度,必须确定合理的拼装顺序;

2)在拼装时必须高精度控制标高和垂直偏差,严格控制基准轴线位置,一旦发现实际上与设计有偏差时要立即调整;

3)应校核拼装支架的稳定性和承载能力,支架上的支撑点应设置在支座处或节点位置,并采取一定措施防止下沉。悬挑安装和满堂支架安装是高空散装法较常用的两种方法,悬挑法又有内、外悬挑两种。满堂支架法的脚手架用量会较大,促使施工措施费会很高。刚度较大的结构采用悬挑法较好,此方法相对于满堂支架安装法可以大大减少脚手架的用量。大量的焊接作业和高空拼装在这两种安装方法中均要出现,工程质量在一定程度上会较难得到保证。采用高空散装法的工程实例较为突出的为国家体育场“鸟巢”。

2.5分条分块吊装法

分条分块安装法是指用起重设备在地面将分割成块状或条状单元的待安装结构,吊到设计的高空指定位置,逐条(块)拼成整体的安装方法。该方法减少了高空作业量,同时也减少了拼装支架,对现有的起重设备又能够充分利用,综合下来非常经济。跨度较小的空间结构、分割单元自身为几何不变的结构、分割后受力状况和刚度改变较小的结构,此三种结构较为适用分条分吊装法,必要时应采取一定的加固措施。采用分条分块安装法的工程实例较为突出的为上海浦东国际机场二期航站楼。

2.6整体顶升法

整体顶升法是指结构在地面拼装成整体后,再用顶升设备将结构就位到设计标高位置的安装方法。在施工力学原理方面,整体顶升法与整体提升法基本相同,两者的区别在于结构与起重设备的位置关系:结构在起重设备下面的为整体提升法,结构在起重设备上面的为整体顶升法。采用整体顶升法的工程实例较为突出的为武汉体育中心体育馆中心区域网壳。

2.7整体提升法

整体提升法只能作垂直提升,此方法无法实现水平移动或转动。整体提升法是利用专用钢绞线、周边结构柱和液压提升器,将在地面拼装完成的结构整体提升到设计标高位置的安装方法。此方法高空作业量少且不需要搭设支撑脚手架,既保证了施工质量又降低了施工成本。采用整体提升法的工程实例较为突出的为加蓬体育场拱形主钢架。

该安装方法有两个特点:一是提升为垂直提升,故上下投影在同一投影面上;

二是必须预留柱子与周边相碰的杆件,补缺此类杆件需结构就位后完成。

2.8整体吊装法

整体吊装法是指用拔杆或者起重机械将地面拼装成整体的大跨度钢结构,吊装就位的安装方法。整体吊装法应用广泛,各种类型的大跨度钢结构均适用。此方法可在高空旋转或者平移来完成就位。整体吊装法有个较大特点就是在地面拼装全部结构,这就大大减少了支撑支架和高空作业,同时更有效的保证了施工质量和进度。采用整体吊装法的工程实例较为突出的为上海国际客运中心。

整体吊装法有两类:拔杆吊装和起重机吊装。拔杆整体吊装时,结构的就位拼装必须在设计跨内,且要根据拔杆的位置、吊点、柱子外形尺寸和断面等因素确定结构的拼装位置。起重机整体吊装时,可根据施工现场条件在设计跨外和设计跨内进行结构的就位拼装。该安装方法的技术要点:

1)结构在空中旋转和移位交换利用力的平衡和力的不平衡来完成结构在空中旋转和平移。当结构在空中移位时,必须制动一侧滑轮组以便不倾斜。

2)多台起重机、多组拔杆吊升的同步控制为了保证结构本身不产生扭曲变形,各吊点起降的同步性在整体吊装时应严格控制。

3总结

本文介绍了8种钢网架结构的施工方法,但随着社会的发展,时代的进步,近年来,钢网架结构越来越多,结构规模也逐渐增大,施工难度面临更严峻的挑战。施工方法需要经过我们不断的实践和解决施工难题,慢慢走向成熟。

参考文献

[1]王小盾, 余建星, 陈志华,等. 攀达穹顶技术工法的原理和应用前景[J]. 建筑技术, 2004,35(5):383-384.

[2]罗尧治,胡宁,沈雁彬,等.网壳结构“折叠展开式”计算机同步控制整体提升施工技术[J].建筑钢结构进展, 2005,7(04):30-35.

[3]翁凯.大跨度钢管桁架结构的施工技术研究[D].硕士学位论文,天津大学,2012.

[4]吴聚龙.大型屋盖整体顶升施工技术[J].施工技术,2008,37(3):40-42.

论文作者:魏现涛

论文发表刊物:《建筑实践》2019年第9期

论文发表时间:2019/9/2

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