大跨度倾斜网架屋面的安装技术

李春，陈晨

（江苏扬建集团有限公司钢结构分公司，江苏 扬州 225002）

1 工程概况

1.1 工程概况

工程为螺栓球节点双层异形钢网架，长317.4 m，宽57 m，中间跨最大跨度37 m，东西悬挑为15 m，南北悬挑为 5.5 m，整个面为折线形，最低标高44.225 m，最高 36.675 m，网架矢高3.5 m。由于柱顶标高相差7.55 m，给网架安装造成较大困难。网架整体采用高空散装法，利用满堂脚手架散装。恒荷载：上弦层 1.2 kN/m2，下弦层 0.0 kN/m2；活荷载：上弦层0.5 kN/m2，下弦堂脚手架散装。风荷载：基本风压 0.5 kN/m2。所有杆件均大于Ф140，螺栓球均大于Ф140。由4个独立的建筑屋面组成一个完整的屋面，共计 10 300根杆件（图1，2）。

图1 网架屋面外观

图2 拟定效果

4个独立的建筑间都各有4～5根直径为70 cm、长约23 m的摇摆柱，由二层平台预埋件与网架下弦螺栓球之间连接，达到抗震的目的（图3）。

1.2 工期要求

由于该工程为城庆项目，施工工期很紧。各分项工程同步进行，现场5台塔吊不可能只为网架一项服务。为保障现场的安装进度，现场使用一台300 t履带吊车不间断进行垂直运输作业。

图3 建筑摇摆柱连接

2 大跨度不规则倾斜网架的安装难点

屋面是由4块一个至高点三面斜坡的形式组合而成，另有两个檐口有15 m的悬挑部分。因此下滑力及悬挑安装难度明显。为了保证斜坡面网架的顺利安装，则需有足够的拉力保证网架安装时不滑移和悬挑部分的绕度符合要求。另外，斜坡面的安装控制，杆件间节点安装误差的纠正也是重点难点。

3 安装难题的解决措施

3.1 倾斜屋面控制安装措施

斜坡面的安装主要问题是屋面由于下滑力会产生位移，必须在施工过程中将下滑力中和。本工程的简单正确做法为利用钢丝绳对屋面下滑的作用力产生阻力。经过计算选用Ф22 mm 6×37 1570级抗拉强度为25 t＞23 t的钢丝绳。将钢丝绳由底节点处的支座球节点环绕扣紧，垂直拉向水平高节点处的砼柱上。在安装过程中，每个主轴线上的支座球节点处都需要钢丝绳控制，使整体屋面的受力均匀，不能由于受力不均匀导致出现网架支座球节点的位移或者网架变形。这样不仅破坏了建筑的外观，同时也对建筑物的安全产生负面影响。此外斜坡面的网架安装支座时，可先将低节点处的支座根据轴线标高一次焊接完毕，留高节点处的支座方便控制进行微调（图4）。

图4 斜坡面网架支座安装

3.2 悬挑屋檐的安装问题

屋面檐口东西两侧向外悬挑15 m，根据施工实际情况，最简单安全的施工方法为先安装内部网架部分大于15 m，控制好网架框架轴线支座的尺寸，将此部分螺栓球与支座一次性施工完毕形成整体，再安装悬挑部分。安装悬挑部分时预先计算好需要起拱尺寸，保证悬挑部分安装完毕后符合设计要求和不影响整个建筑的外观。在网架未形成几何不变体之前，在网架下旋节点处需增加若干个临时支撑点，防止网架下绕变形，在网架形成刚体后，再将支撑点拆除。拆除后应立即进行饶度观测，若不合格需立即进行调整（图5）。

图5 悬挑屋檐安装

3.3 杆件安装控制

先定位支座→下弦节点→下弦杆→腹杆及上弦节点→上弦→校正→拧紧螺栓（图6）。

图6 杆件安装

（1）下弦杆与球的组拼：连接下弦球与杆件的高强螺栓螺纹一次拧紧到位。

（2）腹杆与上弦球的组装：腹杆与上弦球的组合就成为向下三角锥，腹杆与上弦球连接的高强螺栓是全部拧紧的，腹杆下端连接下弦的三只螺栓只能拧紧一只，另两只是松的，主要是为上弦杆的安装起松口作用。

（3）上弦杆的组装：三根上弦杆组合即成向下三角锥体。上弦杆安装顺序应由内向外。根据已装好的腹杆体排列。高强螺栓先后拧紧。

所有杆件一次性安装完毕，方便轴线控制和及时调整（图 7）。

图7 网架组件

单元体拼装是网架安装的基础工作，也是质量保证的关键，必须严格控制拼装质量，为网架总拼装打好基础（表1）。

表1 拼装单元体的允许偏差 mm

3.4 杆件和螺栓球连接的注意事项

安装过程中倾斜度较大，需要临时支点来控制非水平杆件尺寸高度要求。从螺栓的安装过程来看，由于网架安装过程中使用的是高强螺栓，所以尽量保证网架杆件在同一水平上（有特殊要求的网架杆件除外）以确保螺栓与螺栓球咬合完好、基本无缝隙。高强螺栓必须逐个进行拧紧程度检查，要求套筒与球体和杆端之间无缝隙、无松动，杜绝高强螺栓滑丝杆件的跟转现象发生。高强螺栓的紧固给网架提供了良好的稳定性，避免了网架的走形和松动，故施工单位应该对网架的高强螺栓进行反复检查以确保紧固合格（图8）。

图8 杆件和螺栓球连接

4 施工准备

（1）根据网架屋面的走势高度向下1.5 m处，搭设每平方米称重为150 kg的满堂脚手架。网架杆件垂直运输平铺分开摆放，准备高空全单件散装作业。

（2）安装前对网架支座轴线与标高进行验线检查，网架轴线、标高位置必须符合图纸要求。埋件轴线偏差，相对标高及平整度要求：轴线偏差≤15 mm；相对标高：相邻点高差≤5 mm，任意两点高差≤10 mm；平整度≤3 mm。

（3）安装前对支座混凝土强度进行检查，混凝土强度必须符合设计要求才能安装。

（4）将所有网架支座摆放到位，等待固定。

（5）绕度控制需准备1mm钢丝绳、激光水平仪。

5 实际安装情况

5.1 履带吊车垂直运输

实际安装根据土建进度要求，由最东侧区域开始安装。300 t履带吊车满足工程需求在东区进行垂直运输，风雨无阻。

5.2 安装步骤

由东至西由内而外由低处向高处安装。支座的准确定位和屋面防滑移措施，可保证施工的安全性。

5.3 及时调整误差保证安装的准确性

安装时及时发现起拱高度不够，借助塔吊校证误差。保证安装成型的网架精确度，不需要大范围返工，也是保证工期的重要措施。

5.4 网架绕度控制

绕度的检查：第1次检查在每区网架杆件大致完成时（悬挑未完成）；第 2次检查在每区网架包括悬挑完成时，检查悬挑部位对网架的影响；第3次检查是在网架上檩条安装完毕，检查网架上加负重对其影响；第4次检查是在网架整体完成时，检查绕度是否变化，后期也要对其绕度进行跟踪复核。

网架不规则，跨度大、坡度大。支座是和混凝土预埋件连接，基本无高度变化，故选取其上螺栓球和杆件位置，采用水准仪和激光水平仪相结合的方法，将螺栓球和选取杆件上的标高标记到一条轴线的杆件上。为了达到更好的视觉效果，用1 mm的钢丝绳将选用轴线 2端制作上的点拉成一条直线，直接比较钢丝绳与轴线上网架螺杆的标记就能清楚看到绕度变化。

5.5 摇摆柱的安装

网架全部安装完毕后，预先安装好下端口的摇摆柱与网架下口螺栓球处的节点连接。网架精准安装，可保证上部端口的顺利安装。

6 结语

本施工方法合理地解决了扬州市科技教育综合馆的安装难题，保证了施工安全和工期的要求，在100 d内完成了此网架屋面的安装。该方法对其他类似工程有一定帮助。