某園區(qū)天橋網(wǎng)架工程施工安裝技術應用實例

林山

（廣東長隆集團有限公司建設事業(yè)部-第五項目部）

1 工程概況

現(xiàn)在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已經(jīng)是我們社會建筑當中一種常見的建筑形式了，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式特點有：

⑴按照網(wǎng)架組成情況，可分為由兩向或三向平面桁架組成的交叉桁架體系、由三角錐體或四角錐體組成的空間角錐體系等；

⑵按結(jié)構(gòu)組成，通常分為雙層或三層網(wǎng)架；

⑶按支承情況分，有周邊支承、點支承、周邊支承和點支承混合等形式；

⑷雙層網(wǎng)架是由上弦、下弦和腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)，是最常用的網(wǎng)架形式；

⑸三層網(wǎng)架是由上弦、中弦、下弦、上腹桿和下腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)；

⑹網(wǎng)架按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架；

⑺當網(wǎng)架跨度較大時，三層網(wǎng)架用鋼量比雙層網(wǎng)架用鋼量省。但由于節(jié)點和桿件數(shù)量增多，尤其是中層節(jié)點所連桿件較多，使構(gòu)造復雜，造價有所提高。

珠海長隆海洋科學館鋼結(jié)構(gòu)工程新增人行天橋位于北翼區(qū)域，天橋橫跨富祥灣路，天橋兩端分別位于珠海長隆海洋科學館北翼區(qū)域和珠海長隆海洋王國停車場區(qū)域。天橋兩端下方采用混凝土結(jié)構(gòu)，上方鋼結(jié)構(gòu)形式采用拱型圓鋼管結(jié)構(gòu)，相鄰拱型原鋼管之間采用鋼管連接。北翼天橋主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橋面下方采用混凝土澆筑承臺。天橋主橋橋面采用工字鋼梁作為橋面上方弧形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)連接點。

2 結(jié)構(gòu)分析

鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部連接節(jié)點主要包含圓管相貫焊接節(jié)點、工字鋼焊接節(jié)點以及高強螺栓連接節(jié)點等。天橋南北兩側(cè)梯道拱型圓管鋼結(jié)構(gòu)安裝單體重量大，拱型圓管結(jié)構(gòu)之間嵌補桿件需在高空原位焊接。天橋主橋橋面上方弧形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需地面片式拼裝，高空原位吊裝。根據(jù)北翼施工工藝要求，現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)安裝需采用汽車吊、導鏈等吊裝設備進行構(gòu)件高空就位以及嵌補安裝。

天橋主要分為四個小單體結(jié)構(gòu)：南側(cè)梯道、北側(cè)梯道、天橋主橋以及主橋端部電梯井，鋼屋蓋結(jié)構(gòu)主要材料為Q345B，材料形式主要包含H 型鋼、圓形鋼管、弧形圓管以及變截錐管。鋼結(jié)構(gòu)之間的連接形式主要包含：高強螺栓連接和鋼結(jié)構(gòu)焊接。

3 網(wǎng)架安裝

3.1 構(gòu)件進場

北翼天橋節(jié)點形式數(shù)量多，構(gòu)件造型大、且構(gòu)件管徑小，拼裝單體吊裝易出現(xiàn)變形。天橋的外部造型以彎弧為主，安裝精度要求高，施工難度大。天橋包含鋼筋桁架樓層板、栓釘以及高強螺栓等小構(gòu)件，在深化圖紙確認后即刻進行物資采購進場。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)預拼裝

天橋構(gòu)件發(fā)運至現(xiàn)場時，無法在制作廠全部焊接成吊裝單體，故現(xiàn)場需根據(jù)設計圖紙對吊裝單元進行吊裝前的預拼裝。天橋現(xiàn)場需預拼裝的結(jié)構(gòu)形式主要有三種：①天橋拱型圓管骨架；②機房鋼屋蓋中部片式圓鋼管結(jié)構(gòu)；③天橋主橋結(jié)構(gòu)拼裝網(wǎng)架。

3.2.1 天橋拱型圓管鋼骨架

天橋拱形圓管鋼骨架由兩根斜向圓鋼管、兩個錐形圓管以及一個弧形圓管結(jié)構(gòu)組成。椎管與弧形圓管之前采用全熔透圓管對接焊、弧形圓管與斜向圓鋼管之間采用圓管相貫焊接?，F(xiàn)場拱型圓管鋼骨架吊裝前需進行預拼裝，拼裝完成后即可進行構(gòu)件吊裝。

3.2.2 南北側(cè)機房主次圓管結(jié)構(gòu)

北翼天橋南北兩側(cè)機房上方屋蓋均以圓管網(wǎng)架為主，圓管與圓管之間采用相貫焊接的施工方式。南北兩側(cè)機房屋蓋鋼網(wǎng)架以“主管+次管”，主管兩側(cè)相貫焊接次管結(jié)構(gòu)。拼裝機房屋蓋鋼網(wǎng)架片式單元前，地面豎立200mm 工字鋼措施。工字鋼措施布置在拼裝單元主管兩端。

3.2.3 天橋主橋上方網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

北翼天橋主橋上方網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)外形以及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置均為中心對稱結(jié)構(gòu)。天橋主橋兩側(cè)采用交錯式弧形管，上方采用半月型交叉式弧形管。北翼天橋主橋主要包含三種拼裝單元形式：端部弧形拱網(wǎng)架、天橋側(cè)邊片式網(wǎng)架以及天橋頂部片式網(wǎng)架。片式拼裝單元的結(jié)構(gòu)形式存在差異，但拼裝工藝一致。

⑴端部弧形拱網(wǎng)架

天橋端部弧形拱網(wǎng)架拼裝重量約8.23t，弧形網(wǎng)殼豎向高度約4.9m，水平寬度約6.23m。端部弧型拱網(wǎng)架拼裝單元主要包含“豎向拱型彎弧主管+水平長紙主管+交錯式弧形管”?，F(xiàn)場根據(jù)深化圖紙模型，設置拼裝措施，并放樣豎向拱型彎弧主管拼裝坐標，后續(xù)嵌補豎向管之間長直主管和交錯式弧形散件圓管。具體拼裝流程如下：

①吊裝放樣豎向拱型圓管。豎向圓管和支撐措施圓管之間采用點焊固定，豎向管柱腳端鋪設措施鋼板，鋼板和柱腳點焊固定。（見圖1）

②嵌補焊接豎向拱型圓管之間橫向長直主管結(jié)構(gòu)；嵌補焊接長直主管間以及豎向拱型管間等散件弧形圓管結(jié)構(gòu)。（見圖2）

以上圓管之間的焊接點均采用圓管相貫焊接，焊接完成24h 后需及時進行探傷。

⑵天橋側(cè)邊片式網(wǎng)架

天橋主橋兩側(cè)側(cè)邊片式網(wǎng)架由一根長直主管和交錯式弧形圓管組成。側(cè)邊片式網(wǎng)架豎向安裝寬度小，故該處選用臥式拼裝的工藝。拼裝單元主管兩端1m 處分別設置一個300mm 高支撐圓管，主管中部設置一個支撐圓管。側(cè)邊片式網(wǎng)架次管設置4 個圓管支撐措施。

圖1

圖2

⑶天橋頂部片式網(wǎng)架

北翼天橋頂部片式網(wǎng)架中部由一根長直主管作為骨架，主管兩側(cè)采用1/4 圓弧狀圓管嵌補焊接組成。單個頂部片式網(wǎng)架拼裝單元重量約1.4t，拼裝單元主管長度約12m，拼裝單元寬度約為5m，高約為1.3m。片式拼裝單元主管兩端1m 處分別設置一個1.6mm 高支撐圓管，主管中部設置一個支撐圓管。主管兩側(cè)弧形次管對接處采用長500，高300mm 的H 型鋼橫臥作為支撐措施。

3.3 南側(cè)機房安裝

北翼天橋南側(cè)機房自地面到機房上表面+6.56m 間安裝有上下電梯以及行人樓梯。機房主體結(jié)構(gòu)上部設計安裝有鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，鋼屋蓋頂部表高+11.86m。該部位鋼結(jié)構(gòu)屋蓋主要的鋼結(jié)構(gòu)形式為拱型弧形圓管、彎弧圓管等結(jié)構(gòu)。該處機房屋蓋所有構(gòu)件全部采用圓管，該處的所有的連接節(jié)點均采用圓管相貫焊接。(見圖3、圖4）

圖3 南側(cè)機房平面圖

圖4 南側(cè)機房立面圖

3.3.1 安裝順序

南側(cè)機房鋼結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)以多規(guī)格圓管以及變截面連接管為主，主管與次管相互嵌補焊接。南側(cè)機房6.5m 層混凝土上方采用拱型圓管結(jié)構(gòu)+ 嵌補橫管結(jié)構(gòu)。機房東側(cè)尾部為弧形屋蓋，屋蓋頂部標高由11.86m變坡調(diào)節(jié)至6.56m。機房屋蓋的外圈設置圓管梁，圓管梁與機房縱向梁外側(cè)橫梁之間采用變截面錐形管連接。

南機房安裝順序：預埋件安裝→安裝+6.50m 層機房拱形圓管結(jié)構(gòu)→嵌補安裝6.50m 層拱形圓管結(jié)構(gòu)之間橫管→安裝機房南北側(cè)斜向鋼柱→安裝斜上鋼柱上部弧形圓管→嵌補安裝機房東側(cè)圓管結(jié)構(gòu)→安裝機房外圍錐形管以及圈梁。

3.3.2 斜鋼柱安裝

南側(cè)機房樓梯兩側(cè)均布置有四根斜圓管柱，其中最長的鋼柱長度為10.3m，重量為0.67t。由于鋼柱和水平面存在傾斜角，現(xiàn)場安裝此處鋼柱時需設置豎向圓管鋼支撐。（見圖5）

圖5 鋼柱支撐示意圖

單根斜鋼柱下方采用兩根兩根直徑203mm 圓鋼管作為臨時支撐措施，豎向圓鋼管和斜向鋼柱之間點焊固定。豎向臨時支撐圓管中部設置一根同管徑支撐措施。

支撐圓管和混凝土地面接觸位置設置500mm×500mm×20mm 鋼板，鋼板四周植入100 鋼筋，鋼筋上端彎折50mm 鋼筋與鋼板點焊。鋼板四周間距250mm 設置一組錨固鋼筋。支撐圓管鋼措施和鋼板間采用點焊焊接固定。斜鋼柱上方框架安裝完成后，即可將支持措施撤去。

3.4 北側(cè)機房安裝（與南側(cè)相似）

3.5 主橋鋼結(jié)構(gòu)安裝

北翼天橋主橋鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)形式以工字鋼梁、弧形圓管以及方管為主，主要包含三個鋼結(jié)構(gòu)部分：主橋南北端電梯井鋼結(jié)構(gòu)、主橋橋面工字鋼梁結(jié)構(gòu)、主橋上方弧形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

主橋上方弧形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以弧形圓管結(jié)構(gòu)為主。天橋網(wǎng)架兩端設置豎向拱型圓管結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架上方設置三根通長的圓管作為主管結(jié)構(gòu)。主橋兩側(cè)對稱設置弧形交叉型圓管，圓管分別與側(cè)邊主管和橋面鋼梁上翼緣焊接固定。側(cè)邊主管與頂部主管之間等間距焊接半月型圓管。兩根側(cè)邊圓管之間等間距焊接十字圓管結(jié)構(gòu)，且十字中部嵌補焊接圓管與頂部主管連接，增加網(wǎng)架的整體穩(wěn)固性。

主橋結(jié)構(gòu)安裝流程：預埋件安裝→安裝南北電梯井鋼結(jié)構(gòu)→安裝主橋兩側(cè)主梁H 型鋼→嵌補安裝主梁中部次梁H 型鋼→安裝南北端拼裝拱形網(wǎng)架→安裝片式網(wǎng)架鋼構(gòu)→安裝頂部片式網(wǎng)架以及嵌補頂部聯(lián)系桿。

3.6 油漆涂刷

在對屋頂?shù)匿摼W(wǎng)架制作完成后，由于鋼材質(zhì)易腐蝕的特點，必須要在其表面涂刷一層油漆，在進行涂刷之前要注意先對其進行除銹處理，才可以更好地達到防腐蝕的效果，通過涂刷油漆使鋼材質(zhì)的厚度達到相關的規(guī)定標準，為了使涂刷的效果更加明顯，在焊接的部位要留有一定的距離，這樣為了焊接工作的有效進行，最后，再對縫隙進行補刷。在對鋼材質(zhì)進行涂刷的過程中，鋼材質(zhì)的表面要保持清潔，必須要保持干燥的環(huán)境，近而達到油漆最佳狀態(tài)。

最后，保持鋼材表面平整，不允許出現(xiàn)尖銳零角等現(xiàn)象。在涂刷時，按工藝參數(shù)，比如空氣壓力應該保持在0.5MPa 左右，噴槍距離應該保持在30cm～50cm 之間等。油漆涂刷結(jié)束之后，涂刷的厚度應該由涂層厚度的測量儀器來檢驗，有些涂層需要修補，一般情況下，選擇使用風動打磨機來除銹，如果修補涂層的面積很小，可以直接用手來完成修補，這樣能夠確保涂層厚度符合要求。

3.7 天橋主橋網(wǎng)架安裝

主橋上部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)南北端對稱，自北端向南端安裝。拱型網(wǎng)架以預拼裝為主，現(xiàn)場安裝均已片式拼裝單元作為吊裝單元。天橋上部鋼架可分為兩類單體結(jié)構(gòu)：天橋端部網(wǎng)架單體以及中部網(wǎng)架分段單體。天橋端部網(wǎng)架單體主體已于地面拼裝完成，吊裝后現(xiàn)場嵌補散件圓管即可。

4 基礎預埋與土建的配合

測定±0.00 標高和柱頂平面軸向尺寸后，首先將預埋鋼板臨時固定在混凝土鋼筋上，按所測定的標高和軸間距離確定預埋件鋼板的中心，每塊鋼板的中心尺寸經(jīng)檢查無誤后（誤差≤15mm），將預埋鋼板直接焊接在混凝土柱的鋼筋上。經(jīng)過現(xiàn)場檢查同意隱蔽后，由土建班組進行二次澆筑混凝土，澆筑時網(wǎng)架班組派人現(xiàn)場看護，以防澆筑時振動棒將預埋件鋼板振偏，待模板拆除后進行二次復測，用水準儀測量標高尺寸，用鋼卷尺和鋼絲線測軸線距和跨距尺寸，并用紅油漆在鋼板上和柱子側(cè)邊劃好軸線標志。

5 二次鋼結(jié)構(gòu)施工

天橋鋼網(wǎng)架上設置張拉膜采用PTFE 白色膜、PVC淺藍色膜與PVC 高透光膜組成，分為南側(cè)扶梯平臺、北側(cè)扶梯平臺、主橋三個部分，本工程為二次鋼結(jié)構(gòu)頂部安裝，次結(jié)構(gòu)構(gòu)件約為7 噸，鋼結(jié)構(gòu)安裝、防腐難度大。

二次鋼結(jié)構(gòu)工程施工順序如下：材料檢驗→放樣→切割→加工（矯正、成型）→對接（焊接）→組裝→焊接→校正→補漆→驗收。

主體鋼結(jié)構(gòu)檢查：二次鋼結(jié)構(gòu)安裝前，需對主體鋼結(jié)構(gòu)進行檢查，經(jīng)抄平放線，嚴格控制主體鋼結(jié)構(gòu)部位與二次鋼結(jié)構(gòu)支承面的縱橫軸線和標高，并進行驗收，提出驗收合格報告資料。

6 施工質(zhì)量保障

6.1 焊接質(zhì)量保障

焊縫外觀檢測，本工程所有焊縫表面應該均勻、平滑，無折皺、間斷或未焊滿，并與母材平緩連接，嚴禁有質(zhì)量通?。灰患壓缚p不得存在未焊滿、根部收縮、咬邊和接頭不良等缺陷，一級焊縫和二級焊縫不得存在表面氣孔、加渣、裂紋和電弧擦傷等缺陷。

無損檢測在外觀檢查合格的基礎上進行。進行焊縫無損檢測的人員持有資格證書。施焊完畢冷卻24 小時后，按設計要求對全熔透一級焊縫進行100%的檢測。

超聲波探傷的方法及評定標準按照《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分析》（GB1231－1991）進行。在自檢合格后，通知相關部門監(jiān)督檢測和抽檢。

6.2 高強螺栓安裝質(zhì)量控制

現(xiàn)場拱型H 型鋼中部采用高強螺栓連接。高強螺栓安裝完成后，現(xiàn)場需針對該處高強螺栓連接完成后的節(jié)點檢查，確保每個螺栓終擰完成。

7 結(jié)束語

本項目對今后曲面鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼屋蓋工程或其他同類型的安裝技術的實施具有較強的指導作用。今后在一些鋼網(wǎng)殼屋面工程中，將應用和推廣該工程的安裝技術和經(jīng)驗，通過支座定位、測量、吊裝、焊接、檢測等施工方案的實施，縮短了工期，節(jié)約的成本，避免了返工損失，安裝質(zhì)量符合設計要求，安裝過程中沒有發(fā)生任何安全事故，為珠海長隆海洋科學館項目工程的總控進度目標的順利實現(xiàn)做出了重要貢獻。