螺栓球节点网架结构高空散装法施工工艺工法

螺栓球节点网架结构高空散装法施工工艺工法

QB/ZTYJGYGF-FJ-0212-2011

城市建设工程有限公司周文强

1 前言

1.1 工艺工法概况

网架是一个由很多构件组成的空间体系，主要包括不同型号的杆件、螺栓球、支座、支托、檩条等。是目前国际上广泛采用的一种新颖、美观、综合经济指标比较好的楼盖和屋盖承重结构。其优点是刚度大、整体性强、抗震性好、自重轻、节省钢材、且施工周期短、造型美观大方、且安全性强，满足各种结构形式。1.2 工艺原理

网架结构一般是以大致相同的格子或尺寸较小的单元（重复）组成的。网架按支承情况分：有周边支承、点支承、周边支承和点支承混合、三边支承一边开口等形式；按照网架组成情况分：由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体组成的空间桁架角锥体系等钢结构产品。

2 工艺工法特点

2.1平板网架可由在拼装台上精确预制的拼装单元装配而成，从而保证安装精度和速度。由于构件的尺寸较小，从而简化了装卸、运输和安装；平板网架的建造可在任意的气候条件下进行。

2.2平板网架具备可扩展、可拆换，与传统结构相比具有更好的耐火性的特点。

2.3网架的底层和顶层之间的空间可用来安装和维修机械及电气设施，如供热、制冷和通风等。

3 适用范围

钢网架结构适用于体育馆、影剧院、游乐园、会议室、宾馆等大型公共建筑。

4 主要技术标准

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）

《钢结构设计规范》（GB50017）

《网架结构设计与施工规程》（JBJ7）

《网架结构工程质量检验评定标准》（JBJ78）

《建筑钢结构焊接技术规程》（JBJ81）

《钢网架螺栓球节点》（JG/T 10）

《钢网架检验及验收标准》（JBJ75.3）

5 施工方法

螺栓球正方四角锥网架用高空拼装方进行安装，是先在设计位置处搭设拼装支架，然后用起重机把网架构件分件（或分块）吊至空中的设计位置，在支架上进行拼装。此法有时不需大型起重设备，但拼装支架用量大，高空作业多。

6 工艺流程及操作要点

6.1 工艺流程

放线、验线→安装下弦平面网络→安装上弦倒三角网络→安装下弦正三角网络→调整、紧固→安装屋面帽头→支座焊接、验收→基面清理→底漆涂装→面漆涂装→防火涂料配料、搅拌→喷涂→检查验收

6.2 操作要点

6.2.1 放线、验线与基础检查

1 检查柱顶混凝土强度。检查试件报告，合格后方能在高空柱顶放线、验线。

2 首先检验柱顶轴线位移情况，再对网架支承点位置、尺寸进行复验，经复验检查轴线位置、标高尺寸符合设计要求。

3 临时支点的位置、数量、支点高度应统一安排，支点下部应适当加固，防止网架支点局部受力过大，架子下沉。

4 脚手架严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求；确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在

45-60N·m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的；为确保安全万无一失，在施工过程中严禁将构件成捆吊装堆放，应散铺轻放，堆放荷载不得大于3kN/m2，以免荷载集中。

6.2.2 安装下弦平面网架

1 将第一跨间的支座安装就位，对好柱顶轴线、中心线，用水平仪对好标高，有误差应予修正。

2 安装第一跨间下弦球、杆，组成纵向平面网格。

3 排好临时支点，保证下弦球的平行度，如有起拱要求时，应在临时支点上找出坡底。

4 安装第一跨间的腹杆与上弦球，一般是一球二腹杆的小单元就位后，与下弦球拧入，固定。

5 安装第一跨间的上弦杆，控制网架尺寸。注意拧入深度影响到整个网架的下挠度，应控制好尺寸。

6 检查网架、网格尺寸，检查网架纵向尺寸与网架失高尺寸。如有出入，可以调整临时支点的高低位置来控制网架的尺寸。

6.2.3 安装上弦倒三角网格

1 网架第二单元起采用连续安装法组装。

2 从支座开始先安装一根下弦杆，检查丝扣质量，清理螺孔、螺扣，干净后拧入，同时从下弦第一跨间也装一根下弦杆，组成第一方网格，将第一节点球拧入，下弦第一网格封闭。

3 安装倒三角锥体，将一球三杆小单元（即一上弦球、一上弦杆、二腹斜杆组成的小拼单元）用汽车吊吊入现场。将二斜杆支撑在下弦球上，在上方拉紧上弦杆，使上弦杆逐步靠近已安装好的上弦球，拧入。

4 然后将斜杆拧入下弦球孔内，拧紧，另一斜杆可以暂时空着。

5 继续安装下弦球与杆（第二网格，下弦球是一球一杆）。一杆拧入原来的下弦球螺孔内，一球在安装前沿，与另一斜杆连接拧入，横向下弦杆（第二根）安装入位，两头各与球拧入，组成下弦第二网格封闭。

6 按上述工艺继续安装一球三杆倒三角锥，在二个倒三角锥体之间安装纵向上弦杆，使之连成一体。逐步推进，每安装一组倒三角锥，则安装一根纵向上弦杆，上弦杆两头用螺栓拧入，使网架上弦也组成封闭形的方网格。

逐步安装到支座后，组成一系列纵向倒三角锥网架。检查纵向尺寸，检查网架挠度，检查各支点受力情况。

6.2.4 安装下弦正三角网格

1 网架安装完倒三角锥网格后，即开始安装正三角锥网格。

2 安装下弦球与杆，采用一球一杆形式（即下弦球与下弦杆），将一杆拧入支座螺孔内。

3 安装横向下弦杆，使球与杆组成封闭四方网格，检查尺寸。也可以采用一球二杆形式（下弦球与相互垂直二根下弦杆同时安装组成封闭四方网格）。

4 安装一侧斜腹杆，单杆就位，拧入，便于控制网格的矢高。

5 继续安装另一侧斜腹杆，两边拧入下弦球与上弦球，完成一组正三角锥网格。逐步向一侧安装，直到支座为止。

6 每完成一个正三角锥后，再安装检查上弦四方网格尺寸误差，逐步调整，紧固螺栓。正三角锥网格安装时，应注意临时支点受力的情况。

6.2.5 调整、紧固

1 高空散装法安装网架，应随时测量检查网架质量。检查下弦网格尺寸及对角线，检查上弦网格尺寸及对角线，检查网架纵向长度、横向长度、网格矢高。在各临时支点未拆除前还能调整。

2 检查网架整体挠度，可以通过上弦与下弦尺寸的调整来控制挠度值。

3 网架在安装过程中应随时检查各临时支点的下沉情况，如有下降情况，应及时加固，防止出现下坠现象。

4 网架检查、调整后，应对网架高强度螺栓进行重新紧固。

5 网架高强螺栓紧固后，应将套筒上的定位小螺栓拧紧锁定。

6.2.6 安装屋面帽头

1 将上弦球上的帽头焊件拧入。

2 在帽头杆件上找出坡度，以便安装屋面板材。

3 对螺栓球上的未用孔以及螺栓与套筒、杆件之间的间隙应进行封堵，防止雨水渗漏。

6.2.7 支座焊接与验收

1 检查网架整体尺寸合格后，检查支座位置是否在轴线上，以及偏移尺寸。网架安装时尺寸的累积误差应该两边分散，防止一侧支座就位正确，另一侧支座偏差过大。

2 检查网架标高、矢高，网架标高以四周支点为准，各支点尺寸误差应在标准规范以内。

3 检查网架的挠度，网架挠度在网架安装完成后及屋面板安装后的分两次检测，所测挠度值不得超过相应设计值的15%。

4 各部尺寸合格后，进行支座焊接。

5 支座焊接应有操作说明。网架支座有弹簧型、滑移型、橡胶垫型。支座焊接应保护支座的使用性能。有的应保护防止焊接飞溅的侵入；橡胶垫型在焊接时，应防止焊接火焰烤伤胶垫、故焊接时应用水随时冷却支座，防止烤伤胶垫。

6.2.8 基面清理

1 建筑钢结构工程的油漆涂装应在钢结构安装验收合格后进行。油漆涂刷前，应将需涂装部位的铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、油污、尘土等杂物清理干净。

2 为了保证涂装质量，根据不同需要可以分别选用以下除锈工艺。

1）喷砂除锈，它是利用压缩空气的压力，连续不断地用石英砂或铁砂冲击钢构件的表面，把钢材表面的铁锈、油污等杂物清理干净，露出金属钢材本色的一种除锈方法。这种方法效率高，除锈彻底，是比较先进的除锈工艺。

2）酸洗除锈，它是把需涂装的钢构件浸放在酸池内，用酸除去构件表面的油污和铁锈。采用酸洗工艺效率也高，除锈比较彻底，但是酸洗以后必须用热水或清水冲洗构件，如果有残酸存在，构件的锈蚀会更加厉害。

3）人工除锈，是由人工用一些比较简单的工具，如刮刀、砂轮、砂布、钢丝刷等工具，清除钢构件上的铁锈。这种方法工作效率低，劳动条件差，除锈也不彻底。

6.2.9 底漆涂装

1 调合红丹防锈漆，控制油漆的粘度、稠度、稀度，兑制时应充分的搅拌，使油漆色泽、粘度均匀一致。

2 刷第一层底漆时涂刷方向应该一致，接槎整齐。

3 刷漆时应采用勤沾、短刷的原则，防止刷子带漆太多而流坠。

4 待第一遍刷完后，应保持一定的时间间隙，防止第一遍未干就上第二遍，这样会使漆液流坠发皱，质量下降。

5 待第一遍干燥后，再刷第二遍，第二遍涂刷方向应与第一遍涂刷方向垂直，这样会使漆膜厚度均匀一致。

6 底漆涂装后起码需4～8h后才能达到表干、表干前不应涂装面漆。

6.2.10 面漆涂装

1 建筑钢结构涂装底漆与面漆一般中间间隙时间较长。钢构件涂装防锈漆后送到工地去组装，组装结束后才统一涂装面漆。这样在涂装面漆前需对钢结构表面进行清理，清除安装焊缝焊药，对烧去或碰去漆的构件，还应事先补漆。

2 面漆的调制应选择颜色完全一致的面漆，兑制的稀料应合适，面漆使用前应充分搅拌，保持色泽均匀。其工作粘度、稠度应保证涂装时不流坠，不显刷纹。

3 面漆在使用过程中应不断搅和，涂刷的方法和方向与上述工艺相同。

4 涂装工艺采用喷涂施工时，应调整好喷嘴口径、喷涂压力，喷枪胶管能自由拉伸到作业区域，空气压缩机气压应在0.4～0.7N/mm2。

5 喷涂时应保持好喷嘴与涂层的距离，一般喷枪与作业面距离应在100mm左右，喷枪与钢结构基面角度应该保持垂直，或喷嘴略微上倾为宜。

6 喷涂时喷嘴应该平行移动，移动时应平稳，速度一致，保持涂层均匀。但是采用喷涂时，一般涂层厚度较薄，故应多喷几遍，每层喷涂时应待上层漆膜已经干燥时进行。

6.2.11 涂层检查与验收

1 表面涂装施工时和施工后，应对涂装过的工件进行保护，防止飞扬尘土和其它杂物。

2 涂装后的处理检查，应该是涂层颜色一致，色泽鲜明光亮，不起皱皮，不起疙瘩。

3 涂装漆膜厚度的测定，用触点式漆膜测厚仪测定漆膜厚度，漆膜测厚仪一般测定3点厚度，取其平均值。

6.2.12 防火涂料配料、搅拌

粉状涂料应随用随配。搅拌时先将涂料倒入混合机加水拌合2min后，再加胶粘剂及钢防胶充分搅拌5min，使稠度达到可喷程度。

6.2.13 喷涂

1 一般设计要求厚度为经耐火试验达到耐火极限厚度的1.2倍，以耐火极限为梁2h，柱3h，其设计厚度为梁30mm，柱35m。第一层厚1cm左右，晾干七～八成再喷第二层，第二层厚1～l.2cm左右为宜，晾干七～八成后再喷第三层，第三层达到所需厚度为止。

2 喷涂时喷枪要垂直于被喷钢构件，距离6～10cm为宜，喷涂气压应保持0.4～0.6MPa，喷完后进行自检，厚度不够的部分再补喷一次。

3 正式喷涂前，应试喷一建筑层（段），经消防部门、质监站核验合格后，再大面积作业。

4 施工环境温度低于+5℃时不得施工，应采取外围封闭，加温措施，施工前后48h保持+5℃以上为宜。

5 用带刻度的钢针抽查厚度，如发现厚度不够，补喷或铲掉重喷。用锤子敲

击检查空鼓，发现空鼓应重喷。合格后，办理隐蔽工程验收手续。

7 劳动力组织

根据实际现场不同施工阶段需要考虑工程的劳动力配置情况，详见表1。

表1 劳动力数量参照表

8.1 施工机械

汽车吊、交流焊机等。

8.2 施工工具

专用扳手、超声波测厚仪、超声波探伤仪、水准仪、经纬仪、水平尺、对讲机、千斤顶、滑轮、倒链、拨杆等。

9 质量控制

9.1易出现的质量问题

9.1.1 网架变形

1 网架结构拼装时产生强制变形。拼装好的小拼单元拼装前应码放混乱，乱堆乱放造成变形。

2 网架安装后，在拆卸架子时没有逐步的拆卸，发生应力集中，使网架产生局部变形，或使局部网格变形。

3 钢网架安装完毕后，成品网架保护不利，在网架上方集中堆放物件使网架变形。

9.1.2 安装误差

1 钢网架拼装小单元的尺寸公差控制，一般应控制在负公差，如果正公差累积会使网格尺寸增大，使轴线偏移。

2 网架结构安装完成后挠度值过大，不符合设计要求。

9.2 保证措施

9.2.1 网架安装前按拼装好的单元分类堆码整齐，防止强制性变形；网架安装后在拆卸架子时逐层拆卸，并及时运转至堆场区，防止局部应力集中而产生变形；网架安装完成后还要做好成品保护，禁止网架上方堆放物件。

9.2.2 网架安装时，为减少公差及挠度值过大，一般在平台上弹出网架杆件安装控制线和支座的轴线，于下弦节点位置设置垫木或千斤顶，并对其顶面进行标高控制，检查无误后进行组装并对支座处焊接连接。

10 安全措施

10.1 主要安全风险分析

10.1.1 高空物体坠落。

10.1.2 机械伤害。

10.1.3 触电。

10.2 保证措施

10.2.1 脚手架的搭设要符合安全规范要求，符合承重平台的安装网架的要求，注意地面支撑点的稳定及搭设一定数量的剪刀撑，以保证架体的稳定性。禁止脚手架上堆放物体，防止物体高空坠落事故发生。

10.2.2 所有机械设备必须做到定期检查，机械操作人员不得带病工作，非专业人员不得开启机械。大型机械的吊装必须符合规定要求，并办理验收手续，经验收合格后方可使用。

10.2.3 严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46)规定的建筑施工现场安全用电标准，开关箱内必须装设合格有效漏电保护器，插座、插头应完好无损，不得使用破皮老化的电源线，各类配电箱、开关箱外观完整、牢固、防雨、防尘，箱体涂有安全色标，统一编号，箱内无杂物，停止使用时切断电源，箱门上锁。不得任意接长和调换，工具的外绝缘完好无损，维护和保管由专人负责，电线应地支空架设，严禁随地拖拉。

11环保措施

11.1 网架施工现场所使用的氧气、乙炔瓶及油漆等易燃、易爆物品必须存放在专用场地，并有专人进行管理，要有灭火器材和防火标志。焊接结束或离开操作现场时，必须切断电源、气源。

11.2 油漆作业时，工作场所应有良好通风,禁止一切火源。油漆工不能穿易

产生静电的工作服，接触涂料、稀释剂的工具应采用防火花型的。

12 应用实例

12.1 工程简介

中国一航飞机设计研究院职工活动中心项目，（其中三层框架办公区，一层运动场区），结构类型为钢筋混凝土框架—钢网架结构。网架平面投影尺寸为61.4m*49.2m,跨度49m,矢高2.7m,安装高度5.4m,结构自身找坡为双面坡。12.2 施工情况

施工过程中采用高空散装法施工工艺，2009年4月15日开工，2009年5月27日竣工，与其他网架安装方法相比，施工工期比计划工期提前5天完成，为紧张的工期赢得了宝贵的时间，为后续工序施工创造了良好的施工条件。

12.3 工程结果评价

中国一航第一飞机设计研究院职工活动中心网架结构应用本工艺施工，质量稳定、施工组织有序可控，使整个工期提前5天，工程质量达到了规范的验收标准，观感效果明显。

12.4 建设效果及施工图片

图1 网架成品

图2 网架成品

图3 网架成品