螺栓球钢网架安装速度影响因素及改进措施探讨

刘志超 刘希泉

【摘要】本文以天津滨海新区天津一汽丰田发动机厂扩建厂房为例，对螺栓球钢网架安装速度影响因素及改进措施进行探讨，结果表明影响螺栓球钢网架安装速度的主要工序为组装散拼小单元和整体测量、调整及验收，螺栓球与杆件链接安装和对偏差网架进行重新调整是造成螺栓球网架安装延误的关键因素;分别提出色彩分类法对螺栓球与杆件型号标识不清、增加合适数量的缆风绳对缆风绳数量不足、建立二级控制网且增加回测次数对控制网的布设不合理三个主要末端因素进行改进;通过改进前后的总体效果和经济效益均有较大幅度提升。

【关键词】螺栓球钢网架;安装速度;改进措施;工序;关键因素

【中图分类号】TU758.11

【文献标识码】A

【文章编号】1671-3362（2020）08-0093-03

1.工程概况

天津滨海新区天津一汽丰田发动机厂区总建筑面积约为2.26万m2，联合厂房扩建建筑面积约为14900 m2，铸造厂房扩建建筑面积约为7700m2。厂区建筑结构为轻钢结构，其中联合厂房为焊接球钢网架，铸造车间为螺栓球网架结构，厂房使用寿命及耐久性设计为50年，抗震设防烈度8级，屋面防水等级Ⅱ级。由于此工程为扩建厂房，业主丰田发动机公司急于投入使用，工期紧张成为一大难题，提升钢结构网架安装速度成为建设钢结构项目安装工程的重中之重。

当前的工作面所允许的最多安装人员配置为25人，其中地面拼装15人，空中展开拼装10人，先由地面拼装人员按图纸要求，将待安装网架在地面拼装成基础块，下一步整体吊装基础块，同时安排地面拼装人员拼装小单元，用塔吊或汽车吊将小单元吊到空中与已经安装好的网架对接，由高空作业人员完成小单元与网架的连接。据现场调查发现地面安装速度较为缓慢，无法按时为空中提供螺栓球小单元。地面拼装小单元一天12组，按照现安装效率，工期预计55天。按照业主要求，网架安装要在40天完成，需要提升到一天15组才能完成指定任务，一天工作时间8小时，原安装速度1.5件/h，目标安装速度必须提高至1.875件/h。

2.影响因素分析

2.1 螺栓球钢网架安装施工流程

通过对施工现场工序调查和总结以往工程经验，将螺栓球钢网架安装施工分为8个施工工序：（1）復核轴网、预埋件尺寸位置、标高;（2）组装散拼单元;（3）拼装下弦杆散拼单元;（4）拼装上弦杆散拼单元;（5）测量调整;（6）拼装立柱支撑;（7）固定支座;（8）整体测量、调整及验收[1-2]。

2.2 关键影响因素

参照各工序理想安装时间，通过计算差值得到各工序延误时间，对网架施工的8个施工工序分层进行延误时间调查与统计（连续在施工现场观察3个工作日，日平均工作日8小时），结果见图1。从图中可以看到：在整个螺栓球钢网架安装施工流程中，总得延误时长为216min，其中，造成安装延误的主要环节在 “（2）组装散拼单元”和“（8）整体测量、调整及验收”两个工序，延误时间分别为41.67min和37.04min，两个环节延误时长占到总延误时长的78.71%，因此，在提升整体施工速度方面应重点改善上述两个施工工序。

针对第2工序组装散拼单元再次分层分析，并绘制出排列图第2工序的流程：（1）材料分类码放→（2）杆件螺栓抽出 →（3）螺栓球临时支座放置→（4）螺栓球与杆件链接安装→（5）螺栓球支托焊接。针对第8工序整体测量、调整再次分层分析，并绘制出排列图第8工序的流程：1、检查上、下弦网格尺寸及对角线→2、检查网架纵向长度、横向长度、网格矢高→3、调整各临时支点→4、对偏差网架重新进行调整→5、套筒上的定位小螺栓拧紧锁定。

分别对第2、8工序的施工流程进行延误时间统计，结果见图2。从图中可以看到：第2工序的螺栓球与杆件链接安装施工流程延误时间最长，达到73min，占第2工序总延长时间的81.01%;第8工序的对偏差网架重新进行调整流程的延误时间最长，达到51min，占第8工序总延长时间的63.28%。因此，造成螺栓球网架安装延误的关键因素为螺栓球与杆件链接安装和对偏差网架进行重新调整。

2.3 原因分析

项目部通过QC小组讨论，采取小组成员投票、提议、表决等方法，分析原因，对偏差网架进行重新调整与螺栓球与杆件链接安装造成时间延误的末端因素，得到螺栓球与杆件链接安装和对偏差网架进行重新调整两个施工流程的末端因素树状图，见图3。该树状图显示，影响上述两个施工流程的末端因素包括操作手培训不到位、螺栓球与杆件型号标识不清、安装工具未鉴定、工作面之间有冲突、吊车配备不足、材料进场分类不明、吊装方案选择不当、控制网的布设不合理、测量仪器未校核、缆风绳数量不足、螺栓杆件套管生锈以及不可抗的恶劣天气等12种情况，由于“不可抗的恶劣天气”是小组能力范围之外的原因，故仅对剩余11项末端因素根据对问题症结的影响程度进行要因的分析确认[3-5]。

（1）操作手培训不到位影响程度分析：通过对培训前后的两组工人进行对比，发现单位时间安装数量的速度和安装合格率差距不大，进场安装工人具备安装网架多年施工经验，因此可判断此因素对症结影响较小，不是要因。

（2）螺栓球与杆件型号标识不清影响程度分析：由于受螺栓球型号复杂和标识不清的影响，对拼装流程进行分析，得到螺栓球与杆件连接延误占比高达81%，耽误了安装速度，对症结影响较大，此为要因。

（3）安装工具未鉴定影响程度分析：通过对单位时间两组安装数量进行比对，取平均值后安装效率相差甚微，通过进一步调查发现缺失鉴定证的安装师傅的工具都是合格的，且不会影响到安装速度，故此因素为非要因。

（4）工作面之间冲突影响程度分析：调查分析发现，虽然工作面狭小，但是在有限的工作面进行安装与吊装工作都没有受到影响，此因素为非要因。

（5）吊车配备不足影响程度分析：吊车配备充足，且吊车司机操作规范，经验丰富，此因素影响症结较小，此因素为非要因。

（6）材料进场型号分类不明影响程度分析：材料进場分类明确，没有因为材料分类这项因素造成延误，此因素影响较小，此为非要因。

（7）吊装方案选择不当影响程度分析：此吊装方案可以实现最大劳动力配置，且空中吊装与地面安装互相进行，充分利用工作面，是最优方案，故此因素为非要因。

（8）控制网的布设不合理影响程度分析：受控制网精度影响，调整偏差延误占比高达61%，此因素对症结影响较大，此为要因。

（9）测量仪器未校核影响程度分析：测量仪器均带有鉴定证，且仪器使用无故障，此因素影响结果较小，此为非要因。

（10）缆风绳数量不足影响程度分析：通过增加缆风绳前后可以发现就位时间与就位次数大大减少，缩短了吊装的时间，可见缆风绳数量不足对症结影响较大，此为要因。

（11）螺栓杆件套管生锈影响程度分析：通过调查分析，材料保存完好，且没有受套筒生锈影响，此因素影响很小，此为非要因。

通过现场测量、调查分析等方法对各个主要原因逐一分析确认，最终确定了造成网架安装螺栓球钢网架安装延误的主要末端因素有三个： 螺栓球与杆件型号标识不清、拦风绳数量不足和控制网的布设不合理。

3.改进措施

针对螺栓球与杆件型号标识不清问题，提出采用“色彩分类法”进行改进。首先对网架螺栓球进行分类，再对其对应杆件进行分类，高跨网架螺栓球节点共7种型号，杆件共118种，组合方式各不相同;然后对每种螺栓球的主体颜色进行定义，如定义代号A的BS150定义为红色，然后对连接A的对应几个杆件进行颜色定义，如红蓝、红绿、红黄等;最后将每个螺栓球的螺栓处喷上与杆件副色处对应的颜色，每个杆件设置有主色与副色的区别，副色与网架球螺栓处颜色对应便于安装。见图4。在运用“色彩法”进行安装组装螺栓球网架后，解决了钢印不清晰与螺栓球与杆件复杂的难题，螺栓球与杆件配对缓慢的情况也得到了改善，大大提升了拼装速度。经统计，小单元从组装到吊装完成，由一天12组提升到17组，1.5组/h提高到2.12组/h，达到预计目标，安装速度提升41.6%。

针对缆风绳数量不足问题，提出增加合适数量的缆风绳进行改善。原本吊装环节指挥不统一，动作不协调，升降移动不同步，现设专人负责统一指挥，并对起重机驾驶人员进行理论培训，使他们熟悉指挥信号，并按指挥人员的各种信号进行操作，遵守现场秩序，服从命令。指挥人员发出的信号必须鲜明、准确。通过缆风绳拉力计算发现需要加双侧缆风绳，现在纵向屋架两面各系四根揽风绳，向需要调整的方位拉（松）动，这样便于控制屋架平稳就位。见图5。改进措施后进行低跨网架吊装试验，从绑扎→起吊→ 就位→ 临时固定→ 校正→最后固定共花了59min，相比原本90min的吊装时间，缩短了约31min，吊装速度提高34%。

针对控制网的布设不完善问题，提出建立二级控制网且增加回测次数进行改进。根据本工程的特点，分别选择8个点作为主控制点，在这些点上架设仪器采用导线测设的方法观测边长和水平角，经平差计算，得到主控制点的精确坐标，测量采取往返观测，角度测量3测回测定，在方格网的基线上，再按轴线间距对各轴线进行复测。并可根据现场实际情况，加密方格网。见图6。在重新建立控制网之后，再行高跨网架支托点位施工的整体测量、调整步骤，通过复核发现一次安装合格率提升了27%，返工率大大降低，提高安装速度46.91%，整体效果良好。

4.总体效果

4.1 工期效益

实施QC方案后，从安装及吊装第一跨高架到最后一跨网架吊装完成整个吊装施工前后仅用40d时间，比计划进度提前15d，现平均安装效率= 607件÷40天÷8小时=1.89件/h，达到目标。所有钢结构网架均一次吊装就位成功，施工过程优质高效，无任何安全事故发生。见图7。

4.2 经济效益

实施QC方案后，大大节约了人力与

机械租赁费，包括人工费和材料费，其中

20t吊车1200一个台班，25t1800一个

台班，吊车设备租赁费节省1200×15×2+1800×15=90000元，人工费约节省5000×0.5×25=62500元，投入成本，无污染水性喷漆：15×50=750元，龟泵：5×200=1000元，喷笔：50×10=500元。节约成本=90000+62500-750-1000-500=150250元，大大提高了经济效益。

5.结论

本文以天津一汽丰田发动机厂钢结构网架扩建工程为例，对螺栓球钢网架安装速度地影响因素及改进措施进行了探讨，得出如下结论：

（1）影响螺栓球钢网架安装速度主要施工工序为组装散拼小单元和整体测量、调整及验收，造成螺栓球网架安装延误的关键因素为螺栓球与杆件链接安装和对偏差网架进行重新调整。

（2）造成网架安装螺栓球钢网架安装延误的主要末端因素有三个： 螺栓球与杆件型号标识不清、拦风绳数量不足和控制网的布设不合理。

（3）针对三个主要末端因素，分别提出“色彩分类法”、增加合适数量的缆风绳以及建立二级控制网且增加回测次数进行改进。通过改进措施后，安装进度从1.5件/h提升至1.89件/h，大大提高了经济效益。

参考文献

[1]秦李杰.浅析螺栓球钢网架结构施工质量的控制[J].安装，2020（03）：62-64.

[2]杨立国，史勇，邬志刚，韩敏.某螺栓球钢结构网架工程施工质量检测及评定[J].山西建筑，2018，44（32）：223-224.

[3]张焕友.钢结构网架施工控制要点[J].建筑工人，2017，38（12）：10-12.

[4]张海宁.浅谈螺栓球钢网架结构的加工和安装控制要点[J].绿色环保建材，2016（09）：110.

[5]张爱林.加快推进防疫救灾用全螺栓现场快速装配钢结构建筑产品产业化[J].中国建筑金属结构，2020（03）：40-44.

（作者单位：中国电建市政建设集团有限公司）