大跨度螺栓球型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)高空吊裝的關(guān)鍵技術(shù)研究

魯兵 曹太然

摘 要：在工程應(yīng)用中，螺栓球型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種常用的大跨度結(jié)構(gòu)，因此，高空吊裝工藝也成為施工團(tuán)隊(duì)常用的工藝方式。本文首先介紹了螺栓球型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并介紹了其優(yōu)點(diǎn)；其次介紹了高空吊裝的工藝，并著重介紹了吊裝的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，包括吊裝同步性控制、結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的測(cè)量、結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)；最后介紹了吊裝的管理。

關(guān)鍵詞：螺栓球型；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；高空吊裝

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在工程應(yīng)用中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸被網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所代替。由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，工程量明顯下降，安裝技術(shù)也得到了簡(jiǎn)化，節(jié)約勞力、施工方便，并且在工廠中網(wǎng)架的桿件和節(jié)點(diǎn)都可以生產(chǎn)。在我國(guó)，大跨度螺栓球型網(wǎng)架技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，對(duì)大跨度螺栓球型網(wǎng)架進(jìn)行的制作、設(shè)計(jì)、安裝，專業(yè)施工隊(duì)伍都可以很好的運(yùn)作。一套具有中國(guó)特色的安裝技術(shù)也隨著技術(shù)的不斷完善而應(yīng)運(yùn)而生。

2 大跨度螺栓球型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

螺栓球型網(wǎng)架屬于多次超靜定空間結(jié)構(gòu)體系，它改變了一般平面架結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，能夠承受來(lái)自各方面的荷載，是一種新型的屋蓋承重結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)架的優(yōu)點(diǎn)有：網(wǎng)格劃一、結(jié)構(gòu)新穎美觀、桿件規(guī)律性強(qiáng)、抗震性能好、整體性好、螺栓是桿件之間的唯一連接方式、空間剛度大、安裝方便，簡(jiǎn)便操作，明確的受力等等。這種網(wǎng)架在餐廳、體育館、候車室、展覽廳、單層多跨的工業(yè)廠房及倉(cāng)庫(kù)等屋蓋承重結(jié)構(gòu)中廣泛運(yùn)用。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）耗鋼量?。焊鶕?jù)空間受力分析，充分的利用了各桿件的材料力學(xué)性能，受力合理。（2）高次超靜定結(jié)構(gòu)，屋面整體的剛度均勻，傳力明確。由于傳力環(huán)節(jié)少，在變柱距后能有效地調(diào)整受力的不均衡。（3）抗震性能好。（4）建筑造型美觀，降低空間高度。網(wǎng)架屋面不僅減輕結(jié)構(gòu)自重，使整個(gè)屋蓋輕巧，而且矢高為鋼屋架的3/5～4/5，倉(cāng)庫(kù)的高度得到了降低。（5）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗震性能好。（6）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)格少、桿件類型、節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單而種類少。（7）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工期短，小型機(jī)械即可安裝。（8）平面鋼桁架的特點(diǎn)：平面受力體系（常規(guī)的屋面體系），復(fù)雜的支撐體系用來(lái)保證平面外的剛度及穩(wěn)定，不能充分的發(fā)揮出支撐桿件的強(qiáng)度，因而規(guī)格繁多、桿件類型、耗鋼量大；節(jié)點(diǎn)種類復(fù)雜并且多、節(jié)點(diǎn)連接部分薄弱、傳力路線長(zhǎng)、應(yīng)力容易集中，抗震及抵抗行車的水平力不利。

3 高空吊裝

3.1 高空吊裝工藝

關(guān)于吊裝工藝，國(guó)外的吊裝工藝和國(guó)內(nèi)的吊裝工藝存在不同，在以前國(guó)內(nèi)多采用分段吊裝的方法，而國(guó)外多采用整體吊裝的方法。根據(jù)實(shí)踐驗(yàn)證，整體吊裝方法的優(yōu)點(diǎn)要比分段吊裝的優(yōu)點(diǎn)更多，因此國(guó)內(nèi)開始采用大型設(shè)備進(jìn)行整體吊裝（包括大型的石油化工設(shè)備）。采用分段吊裝時(shí)會(huì)使施工人員高空作業(yè)的時(shí)間增加（包括梯子、儀表等附加設(shè)備），使發(fā)生危險(xiǎn)事故的概率無(wú)形中增加。整體吊裝的優(yōu)點(diǎn)是，地面安裝的效率高，效率得到了整體提升，工期也縮短。

大型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝必須考慮安裝環(huán)境，在惡劣環(huán)境下施工（如荒漠、濕地等），工作效率就會(huì)大大的降低。所以，首先要進(jìn)行實(shí)地考察、了解情況，根據(jù)分段分模塊的方式在廠里生產(chǎn)出需要的工件，然后進(jìn)行試運(yùn)行和微調(diào)工作，各項(xiàng)工作準(zhǔn)備停當(dāng)后，最后到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。運(yùn)用這種方式能大大的降低施工現(xiàn)場(chǎng)的施工量，工作難度降低，因此工作效率得到了提高。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 吊裝同步性控制。在吊裝時(shí)采用的吊裝機(jī)不同，導(dǎo)致同步性控制的方法也有所不同。在吊車進(jìn)行吊裝時(shí)，吊車必須同步緩慢提升，每提升大約1米就要用水準(zhǔn)儀觀測(cè)約5-10分鐘的平衡度，同步的協(xié)調(diào)吊車的提升高度，使結(jié)構(gòu)單元平衡偏差小于2%，直到提升過(guò)程結(jié)束。

為了提高提升系統(tǒng)的安全性，油壓傳感器布置在每個(gè)提升吊點(diǎn)處，主控計(jì)算機(jī)可以通過(guò)傳感器，對(duì)每個(gè)提升吊點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)載荷變化情況。當(dāng)提升吊點(diǎn)的載荷有異常的變化，則計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)報(bào)警示意并自動(dòng)停機(jī)。

3.2.2 測(cè)量結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變?？紤]到結(jié)構(gòu)整體吊裝過(guò)程的可靠性和安全性，因此，結(jié)構(gòu)中主要受力桿件的應(yīng)力應(yīng)變?cè)诘跹b過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)的監(jiān)控，對(duì)吊裝過(guò)程提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。

在吊裝時(shí)，測(cè)量所選取的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變數(shù)據(jù)，當(dāng)提升一定的距離就進(jìn)行一次測(cè)量并記錄應(yīng)變數(shù)據(jù)。最后整理整個(gè)吊裝階段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，并選取典型測(cè)點(diǎn)，做出其應(yīng)力隨結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程變化的曲線。

3.2.3 結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)。在整體吊裝施工中，在對(duì)結(jié)構(gòu)變形測(cè)量時(shí)，要求將變形測(cè)量點(diǎn)分為三類：工作基點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)和變形觀測(cè)點(diǎn)。各變形測(cè)量點(diǎn)的布置的要求：

（1）設(shè)置三個(gè)以上可靠、穩(wěn)固的基準(zhǔn)點(diǎn)。（2）在有些基準(zhǔn)點(diǎn)上直接對(duì)變形觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，因此可以不設(shè)立工作基點(diǎn)，比如觀測(cè)項(xiàng)目不多或觀測(cè)條件較好的工程。（3）在能夠反映變形特征的位置設(shè)立變形觀測(cè)點(diǎn)。根據(jù)觀測(cè)等級(jí)的要求、結(jié)構(gòu)的特征以及工程地質(zhì)條件等多種因素綜合考慮變形測(cè)量的觀測(cè)周期，在觀測(cè)過(guò)程中，在進(jìn)行調(diào)整時(shí)應(yīng)該根據(jù)變形量的變化情況來(lái)決定。觀測(cè)路線和觀測(cè)方法在每次觀測(cè)時(shí)應(yīng)保證采用的相同，觀測(cè)人員及儀器和設(shè)備也應(yīng)該固定。

在整體吊裝過(guò)程中需要采取的安全保證措施如下：

（1）障礙物不能在結(jié)構(gòu)提升空間內(nèi)。（2）委派專人觀察鋼絞線、地錨等機(jī)具的工作狀況，如果有異常直接通知控制中心。（3）在未被經(jīng)許的情況下，施工現(xiàn)場(chǎng)不得擅自進(jìn)入。（4）使用液壓提升時(shí)，嚴(yán)禁煙火，配備滅火設(shè)備；派專門人員負(fù)責(zé)露天放置的液壓提升設(shè)備，確保安全保衛(wèi)工作。（5）應(yīng)備有災(zāi)害天氣的應(yīng)急措施。

3.3 吊裝管理

在國(guó)內(nèi)外業(yè)界致力于保證吊裝的各個(gè)細(xì)節(jié)都在可控制范圍內(nèi)，為此，各國(guó)都有相應(yīng)的管理規(guī)章制度，嚴(yán)格控制施工人員的資質(zhì)，吊裝設(shè)備的質(zhì)量要求也很嚴(yán)格，相關(guān)部門嚴(yán)格的驗(yàn)證吊索的質(zhì)量，國(guó)外執(zhí)行力度比國(guó)內(nèi)的要好，因此國(guó)內(nèi)更應(yīng)該加強(qiáng)管理力度。

首先對(duì)吊裝人員的管理必須做好。高超的專業(yè)技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)歷是吊裝人員必須必備的。吊裝工程師的要求必須嚴(yán)格，因?yàn)椋鳛榻?jīng)驗(yàn)豐富的吊裝工程師對(duì)吊裝工程的順利完成非常重要，在吊裝現(xiàn)場(chǎng)吊裝工程師的作用是非常大的，在吊裝工程師不允許的情況下，不能擅自改動(dòng)工程的進(jìn)度。

國(guó)外的雇員只選設(shè)備質(zhì)量過(guò)硬、實(shí)力強(qiáng)的企業(yè)，他們的自我保護(hù)意識(shí)強(qiáng)，一般不考慮小型公司。在國(guó)內(nèi)，類似的企業(yè)一般是國(guó)企，設(shè)備質(zhì)量和企業(yè)規(guī)模比較高，企業(yè)由于過(guò)度看重工程師稱號(hào)，因而工程師的實(shí)際能力并不是很強(qiáng)。

國(guó)外對(duì)司機(jī)、指揮員的要求非常高，不僅要擁有相關(guān)的學(xué)歷證明，而且也要通過(guò)相關(guān)的考試。在聘用司機(jī)的時(shí)候，需要通過(guò)嚴(yán)格的身體健康檢查、保證操作安全以及操作中間不會(huì)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象等。對(duì)于指揮員有級(jí)別區(qū)分的（包括一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)），一級(jí)指揮員要求最高，不僅需要擁有非常高的學(xué)歷以及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且還要通過(guò)后期的考試。反而國(guó)內(nèi)在這方面的要求沒有國(guó)外嚴(yán)格，門檻比較低，因此，需要加強(qiáng)相關(guān)工作的嚴(yán)格監(jiān)督。

4 結(jié)束語(yǔ)

螺栓球型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對(duì)安裝精度要求很高，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是三維的空間結(jié)構(gòu)，由許多桿件構(gòu)成，并且按一定規(guī)律組成，在每根端部帶有螺栓，擰入球中形成螺栓球型網(wǎng)架，或者將桿件焊在球上形成焊接節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架。此結(jié)構(gòu)抗震效果好、形式穩(wěn)定，而且螺栓球型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑具有造型美觀、簡(jiǎn)潔、施工周期短等特點(diǎn)，是一種常用的大跨度結(jié)構(gòu)。

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