大型网架安装施工工法.docx
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大型网架安装施工工法
大型网架安装施工工法
山西省工业设备安装公司
二O一三年九月八日
大型网架安装施工工法
完成单位：
山西省工业设备安装有限公司
完成人：
李永朝孟汉现赵路张策
1前言
随着建筑市场的不断发展，建筑工程质量标准要求也越来越高，钢结构网架工程越来越广泛应用，传统施工方法是用脚手架搭设施工平台后在高空进行网架拼装。
这样的网架施工方法采用了大量的脚手架，周转材料使用量巨大，周期长、费用高。
网架体系的拼装方法改进势在必行，必须有新的突破和创新。
我公司不断探索改进网架拼装方法，改用在地上分片拼接网架，然后用专用拔杆进行提升至安装高度，再进行固定的方法。
在山西临汾热电机组工程煤场封闭等网架施工中进行了实际应用，施工总建筑面积约22770平方米。
实践证明采取“分片地面拼装、分片拔杆提升”进行网架施工，操作简便、施工速度快、节省人工、技术先进、质量优良、安全可靠、效益显著，符合节约能源和环保的要求。
2特点
2.1对施工组织有较高要求，施工时须与其他作业工种制定明确的施工计划，严格按程序施工，相互配合。
2.2地面拼装难度低，定位准确，施工速度快，质量有保障，经济效益和社会效益显著。
2.3大大减少了网架安装工人高空作业时间，减少了发生安全事故的几率。
2.4用滑轮组传动系统作为提升装置，施工进度、质量容易控制，施工方便快捷，节约大量人力物力。
2.5拔杆群承载装置便于安装、拆卸。
2.6提升过程中，可自动逐步卸载力，避免集中力的不利影响。
3适应范围：
本工法适用于一般民用与工业厂房建筑结构网架安装工程。
4工艺原理：
采用专门的拔杆将原来在高空拼装工作改为在地面拼装好再行提升的施工方法，以拔杆相互拉结形成稳定体系为承重机构，用滑轮组为提升装置，使网架外扩拼装与提升交替进行，各组拔杆逐步接力提升，将网架提升到指定位置。
体系原理图见（图4.1）
图4.1拔杆体系简图
5、施工工艺流程及操作要点：
5.1工艺流程
图纸设计→图纸会审→方案选定→材料选购→焊接球节点\杆件\附件加工→规格、尺寸检验→喷砂除锈喷底漆、中间漆、面漆→构件验收→材料当地复检→现场定位放线→立拔杆→网架地面拼装、焊接→焊接检验→网架提升→轴线尺寸检查→网架续拼装、焊接、检验→依次施工直到整体网架就位完成→端头网架安装→檩条安装→屋面板安装→竣工验收→现场清理。
5.2操作要点
5.2.1网架施工时要注意网架的焊接质量，焊接球的施工。
1网架焊接：
所有焊接材料须具有出厂合格证明。
使用前，按照质量证明书的规定进行烘焙后，放在保温箱内随用取。
焊工经过考试，并取得合格证后才可上岗。
上下弦杆对接及网架杆件与焊接球焊接是工程焊接的重点，必须从焊前清理、组对、校正复验、预留焊接收缩量、定位焊、焊前防护、焊前清理、焊前预热、焊接、焊后处理与无损检测等工序严格控制，才能确保焊接质量全面达标。
将整体网壳部分分为两大片,每片4个小单元体，共8个小单元体。
将每个小单元体各节点空间坐标转换为平面坐标。
每个小单元体安装过程严格用全站仪测量空间坐标位置,确保整体网壳尺寸准确。
2单个球节点的焊接工艺：
⑴定位焊
构件就位后先点焊固定，如附图所示，定位焊一般为3～4处，定位焊前应检查管端是否完全吻合，坡口两侧是否有油污杂质，应清理干净后方可点焊，定位焊缝必须焊透，长度一般为30mm左右，根据管径大小而定，定位焊缝不宜过厚。
图5.2.1-1定位焊
⑵成型焊缝焊接顺序
每个节点的焊接顺序如图所示，先焊弦杆、后焊腹杆，球节点上全部焊缝第一遍打底焊全部焊完后进行各焊缝的成型焊接。
以防止焊接应力集中，使网壳产生变形。
不允许在同一条焊缝中一半成型后再焊另一半的打底焊。
图5.2.1-2网架焊接
5.2.2网架现场组拼、安装作业
1工艺流程：
构件清点→下弦节点支墩设置→放线→小拼单元预制→网架组对，支托，支座安装→检查组对质量→自检→验收。
为保证网架的整体尺寸，支墩设置后应对网架下弦节点位置进行精确放线，其精确度必须控制在边长或对角线的1/1000。
2小拼单元的质量要求：
拼装单元节点中心线偏移≤2毫米，弦杆长≤2毫米，上弦对角线≤3毫米，锥体高≤2毫米。
钢管与空心球的定位点焊应根据钢管直径不同而不同。
D≤114毫米时，按周长平均三点固定。
D>114毫米时，按周长平均四点固定，每个焊点长度为15—20毫米，厚度为管壁厚的2/3，必须焊透。
拼装工作完成后，必须对所有杆件，节点对照施工图逐一检查，有无错装，抽查部分小单元网格尺寸。
认真复核整体尺寸。
确认无误后，再安装支托。
3网架安装
为方便施工，提高工程进度，可根据设计图纸暂分为4个区，按每个区进料，对号组装。
4网架组装
①组装前依据设计图纸和土建轴线精确放线，确定网架球节点投影位置，并确定提升支架的安装位置。
②由总包负责砌筑网架组装砖垛平台，每个砖垛平台为370mmx370mmx600mm，砖垛用水泥砂浆找平，要求水泥砂浆表面在同一标高。
砖垛平台也可用钢管或其它材料代用，但必须有足够强度与稳定性。
图5.2.2-1砖垛示意图
③精确放线，砖垛平台砌筑完成后，要根据设计图纸的几何尺寸和土建提供的轴线用经纬仪精确放线，确定网架节点投影位置，同时用水平仪进行找平，划出十字中心线，以确保位置的正确。
④组装顺序，依据设计图纸，先装下弦球下弦杆件，再装腹杆件，后装上弦杆件，依次类推，然后由中心向四周逐节点进行组装。
⑤校核：
网架组装后复核尺寸，满足设计图纸要求。
5.2.3网架安装工艺流程:
施工准备→放线定位→砌筑临时砖垛→搁置可调圆环、下弦球→调整下弦球标高→组装下弦→组装腹杆、上弦→检查→校正→涂漆→验收→提升→封边→涂漆→最终验收。
1施工准备
工程开工前工地施工负责人应同业主负责人一起勘察现场，检查“三通一平”情况。
落实材料的堆放和施工机具的分布情况，以及工具房和施工人员的生活用房。
2施工前编制施工方案，绘制拼装全图，按设计图纸注明节点球编号、坐标、杆件编号、直径、长度。
对参加施工的全体人员进行技术交底和安全教育。
3对进场杆件、球进行规格数量清点，严格按规范对球、杆件进行质量检查。
4为控制和校核网架节点的坐标位置，每区各设置2个控制点。
5对待拼装网架的临时平台区域进行清理。
6放线定位：
根据网格尺寸和上、下弦节点位置进行起步砖垛砌筑。
5.2.4网架拼装
1为了减小网架在拼装过程中的积累误差，随时校正尺寸，认为无误时方能从中心向四周扩展拼装，按图纸核对球、杆件规格和杆件尺寸，制作第一单元下弦网格，并对第一单元下弦轴线尺寸和对角线尺寸进行测量无误后，进行定位，然后拼装第一单元网格腹杆和上弦，以第一单元网格为基准进行下一网格的拼装，拼装顺序为下弦、腹杆、上弦。
以此类推往下拼装。
拼装时必须保证钢管端面与球体表面完全吻合，其要求对角线（小单元）允许误差为±3mm，下弦节点偏移为2mm，整体纵横的偏差值不得大于±2mm。
2整体下弦组装结束后对几何尺寸进行检查，必要时应用经纬仪校正同时用水平仪抄出各点高低差进行调整，并作好记录。
3网架组装时的三点点焊，管径大的以四点点焊，点焊时不得随意在杆件与节点的结合处以外的地方引弧。
5.2.5网架的“拔杆”吊装
其吊点的位置和数量的选择，主要考虑3点要素：
一、宜与网架结构使用时的受力状况相接近；二、吊点的最大反力不应大于起重设备的负荷能力；三、各起重设备的负荷宜接近。
吊钩应加橡皮垫以保护构件。
根据网架重量计算起重拉力值，合理选择起重设备，均布拔杆。
一般采用拔杆吊装时动力系数可取1.2。
为保证网架吊装的安全，防止网架晃动，周边设置水平控制葫芦。
提升至预定标高（比预埋件高500-600㎜）。
拼装网架四边半格网格,安放支座,然后将网架轻轻落在预埋件上。
焊接支座,至此网架安装完成。
吊装拔杆的安全技术要求
1提升拔杆的位置要与网架使用时受力状况较为接近，同时拔杆的位置要求对称均布，并做精确放线。
2在拔杆安装之前，拔杆下部的地基要夯实垫平，同时要设置混凝土基础，以增大拔杆承重后的地基强度。
3拔杆的安装一定要垂直，拔杆的中心点应与地面定位中心点重合，以避免网架整体离开地面后其受力中心移位，造成不安全的因素。
4为确保起重拔杆的垂直，拔杆在安装过程中应选用经纬仪配合。
单一拔杆在安装过程中要用缆风绳随时调整固定。
5拔杆在组装过程中的螺栓以及斜撑要及时装上，均匀紧固。
6拔杆整体安装完毕后，要用经纬仪整体校核。
7为防止拔杆承重后中心点偏移，一定要在拔杆端部用缆风绳串联紧固，并注意紧固时缆风绳要受力均匀，并用卡扣卡牢。
8拔杆的缆风绳端部应与建筑物紧固。
网架吊装过程中的技术要求
1网架吊装分为试吊和正式吊装两个阶段，必须先对吊具进行仔细的检查确定无误后方可进行试吊装。
2在提升时，网架离开组装平台10CM为第一阶段，现场两名副指挥应认真检查拔杆的受力状况，拔杆地基是否有下沉现象，提升用的倒链受力是否均匀，缆风绳与拔杆的连接卡扣是否有松动现象等。
3在第一步试吊装成功后，应观察12小时，对吊具及网架的受力情况进行详细的检查，确定没有问题后方可进行正式吊装。
4第二步的正式吊装以50CM为一阶段，检查员要随时检查网架以及拔杆的受力状况，并随时进行调整。
5网架提升时要保证做到同步，相邻两吊点相对高差允许值为拔杆吊点间距的1/400且不大于20mm.
6为保证网架提升的平衡，应在每一组拔杆上设置刻度，并在网架上悬挂线锤，而且要在网架的适宜位置悬挂钢卷尺，以控制网架提升的统一。
7网架在提升到设计的标高后，必须将所有吊点组销死，以防止在高空对接中h网架吊装就位后，进行网架初调，初调后方能进行下道工序的安装及焊接。
8网架的高空封边和柱子部分安装，利用脚手架及吊车进行高空散装，封边由中心向两边同时进行。
9网架整体焊接结束后，对网架进行调整就位，将网架落实并固定支座。
5.2.5网架吊装验算（以山西临汾热电机组工程煤场封闭工程为例）
1拔杆验算
单元号:
9
截面类型:
热轧无缝钢管与电焊钢管
截面名称:
φ820x14
截面分类:
绕2轴:
b类绕3轴:
b类
杆件类型:
次梁
（以下验算结果中，长度单位为mm;力单位为kN,kNm;应力单位为MPa）
验算强度用设计值f=215.00
验算稳定用设计值f2=215.00
验算稳定用设计值f3=215.00
抗剪强度设计值fv2=125.00
抗剪强度设计值fv3=125.00
强度验算
最不利组合2
（1）N=-171.38,M2=0.00,M3=-0.00
塑性发展系数r2=1.150,r3=1.150
应力比:
0.022
绕2轴稳定验算
最不利组合2
（1）N=-171.38,M2=0.00,M3=-0.00
塑性发展系数r2=1.150
稳定系数Phi2=0.343,Phib3=1.000
弯矩等效系数Bm2=0.650,Bt3=1.000
应力比:
0.065
绕3轴稳定验算
最不利组合2
（1）N=-171.38,M2=0.00,M3=-0.00
塑性发展系数r3=1.150
稳定系数Phi3=0.343,Phib2=1.000
弯矩等效系数Bm3=1.000,Bt2=0.650
应力比:
0.065
沿2轴抗剪验算
最不利组合1
（1）V2=0.00
抗剪应力比:
0.000
沿3轴抗剪验算
最不利组合1
（1）V3=-0.00
抗剪应力比:
0.000
圆管径厚比:
58.57<100.00钢规5.4.5满足
绕2轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
40000.00（40000.00）
绕3轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
40000.00（40000.00）
绕2轴长细比:
140.35<150.00
绕3轴长细比:
140.35<150.00
沿2轴W/l（限值）:
0（1/180）1
（1）
沿3轴W/l（限值）:
0（1/180）1
（1）
验算结果:
截面满足要求
原序号:
1
验算后序号:
1
2吊重钢丝绳允许拉力校核
本工程吊装主绳选用：
由￠21.5；（6×37+1）股
钢丝抗拉力强度为：
155kg/㎜2
总断面积:
174.27㎜2
安全系数：
K=5（按机动起吊设备）
许用拉力：
5400kg
计算式：
[P]=Sb/K
式中：
[P]—允许拉力
Sb—钢丝绳的破断拉力
K—安全系数
计算：
[P]=155kg/㎜2×174.27㎜2/5=5394kg
滑轮组用（30T）6轮滑车，起吊重量300T÷8=37.5T，工作绳22根，每根主绳使用拉力为37500㎏÷22=1705㎏，使用拉力小于允许拉力，所以选用由21.5钢丝绳使用安全。
3跪绳拉力校核
计算公式：
P=Qa
式中：
P—跑绳拉力
Q—起重量（含吊索具重）37.5T
a—载荷系数值，查表选取0.099
计算：
P=37.5×0.099=3.71T
本工程选用5吨变速电动卷扬机，大于跑绳拉力，满足吊装要求。
4缆风绳受力计算
联系缆风绳受力计算
计算公式：
F=G×（a/H）
公式中：
F—缆风绳拉力
G—单根拔杆吊重
a—受力偏心距
H—拔杆高度
F=37.5吨×500/40000=0.468吨
本工程缆风绳选用：
6×19-12.5-140型
钢丝抗拉力强度为：
21850kg/㎜2
总断面积:
141.16㎜2
安全系数：
K=3.5（按缆风绳）
计算式：
[P]=Sb/K
式中：
[P]—允许拉力
Sb—钢丝绳的破断拉力
K—安全系数
计算：
[P]=21850kg/3.5=6242kg
每根缆风绳使用拉力为468㎏，使用拉力小于允许拉力，所以选用由6×19-12.5-140型钢丝绳使用安全。
6、主要施工机具、检测设备（以山西临汾热电机组工程煤场封闭工程为例）:
主要施工机具设备表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
拔杆
根据构件承重
m
150
杆件或拼装单元安装
2
电焊机
BX-500A
台
20
3
切割锯
把
2
4
磨光机
台
3
5
扭力扳手
台
4
6
卷扬机
台
10
7
风绳
m
2400
8
吊车
160T
台
1
9
吊车
75T
台
1
10
吊车
12T
台
1
11
烘干箱
台
1
12
保温筒
台
12
13
切割机
台
1
14
千斤顶
个
5
15
倒链
5T
个
10
16
探伤仪
台
2
17
滑轮组
32t
个
34
18
棕绳
φ30
个
100
19
棕绳
φ16
个
100
20
U型环
5T
个
100
主要检测仪器设备表
序号
名称
规格
单位
数量
1
经纬仪
台
2
2
水准仪
台
2
3
钢卷尺
50m
把
4
4
游标卡尺
1-150m
把
1
5
水平尺
0.2mm/m
个
5
6
磁力线坠
个
6
7
盒尺
2m
个
10
8
磁力测厚仪
台
1
9
全站仪
台
1
10
拉力计
10kg
个
4
11
墨斗
个
2
12
外角尺
个
1
7、质量控制:
7.1本工法严格执行以下各项技术标准及规范。
《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91
《钢网架焊接空心球节点》JGT11-2009
《网架工程质量检验评定标准》JGJ78-91
《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010
《网壳结构技术规程》JGJ61-2003
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《钢网架检验及验收标准》JG12-1999
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
《钢桁架质量标准》JG8-1999
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997
《交流电气装置的接地》DL/T621-1997
《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-2006
《建设项目（工程）竣工验收办法》
《金属材料熔焊质量要求》GB/T12467.1-12467.5-2009
《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JG/T3034.1-1996
7.2质量保证措施
7.2.1严格按照施工的各项技术要求进行施工。
7.2.2网架制作安装验收及土建施工放线使用的所有钢尺必须标准统一丈量的拉力要一致，当跨度较大时应按气温情况考虑温度修正。
7.2.3焊接工作宜在工厂或预制拼装场内进行以减少高空或现场工作量。
7.2.4焊接球节点的半圆球宜用机床坡口，焊接后的成品球表面应光滑平整不应有局部凸起或折皱。
7.2.5杆件制作长度的允许偏差应符合下列规定：
钢管杆件长度误差为士1mm
7.2.6分条或分块的网架单元长度不大于20m时,拼接边长度允许偏差为士10mm.当条或块的长度大于20m时,拼接边长度允许偏差为士20mm。
7.2.8总拼所用的支承点应防止不均匀下沉。
总拼时应选择合理的工艺顺序以减少变形，应力拼装与顺序应从中间向两端或四周发展。
7.2.9焊缝超声波探伤按《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JG/T3034.1-1996规定。
支座和支托的焊缝不做超声波探伤。
7.2.10及时进行并迅速反馈焊缝质量检验评定结果，对返修焊缝中所出现的缺陷认真查找原因提出预防措施。
7.2.11为焊工提供性能稳定可靠、能满足焊接施工工艺要求的焊机和清理工具。
7.2.12球体与杆件钢管连接接时，杆中心相交于球中心。
球体的连接平面应与弦杆平面平行，有利于球体的受力。
7.2.13加工制作应按本设计钢结构设计加工图,并应现场放样核对无误后方可下料加工。
7.2.14临时支点的支撑物最好能采用千斤顶，这样可以在安装过程中逐步调整。
7.2.15临时支点拆卸时应注意各支点同步下降，在下降过程中，下降的幅度不要过大，应该是逐步分区分阶段按比例下降，或者用每步不大于100mm的等步下降法拆除支撑点。
7.2.16所有构件须作喷射（砂、丸）除锈,除锈等级Sa2。
刷防锈底漆两遍，面漆两遍。
7.2.17加强过程控制。
总结以往施工中的经验和教训，提前做好预防工作，详细、准确的制定出每个分项工程施工中的过程控制点，并且在整个施工过程中及时检查、监督。
上道工序未经验收不得进入下道工序。
7.2.18严格执行验收程序。
班组分项工程施工完后，由班组长先自检，后施工技术员和质量员验收，验收后通知监理验收，同时做好相应的签证和记录。
7.3质量控制要点：
7.3.1原材料（包括焊材）、配件的质量；
7.3.2焊接质量。
8、安全技术措施:
8.1建立安全保证体系。
8.2场内挂设醒目的安全标志，安全牌和标语。
8.3施工中必须按施工组织设计对工程的分部、分项进行安全技术交底。
8.4施工人员必须严格执行《建筑安装工人安全技术操作规程》的有关规定。
8.5施工用电采用“三相五线制”三级配电，三级保护，机械设备的接地接零必须安全可靠，设备专人操作，持证上岗，按规定做好一机一闸一保护。
安装用的电器设备必须接地或接零。
8.6施工用的机具必须经过检查安全可靠，对于吊装的吊具绳索等应进行试吊，确认安全可靠后方可进行吊装。
8.7吊装作业要严格遵守“十不吊”规定，并在吊装现场设立明显的标志。
8.8现场机械的安全限制装置、吊具等定期检查。
做好台风、雷、雨天气前后的防范措施。
吊装前向吊装人员进行安全教育以及关键部位的安全交底。
吊装作业时应划定危险区域，挂设安全标记，加强安全警戒。
8.9特殊工种作业人员必须持证上岗。
8.10进入现场的工作人员应始终贯彻＂安全生产，预防为主＂的方针，坚持＂管生产必须管安全＂的原则，对不按安全规定操作的工作人员，一经发现，严肃处理，直至停止其工作，以达到科学管理，促进安全生产的目的。
8.11进入施工现场必须戴安全帽，高空作业系好安全带，必要时铺设安全网，严禁向上或向下丢抛螺钉、螺帽及其它物品。
8.12对施工过程中未固定牢固的构件应加以临时固定，施工过程中严禁乱扔乱抛，每天做到工完场清。
8.13工作时禁止穿拖鞋、赤膊、严禁酒后作业，带病作业。
提倡文明待人、文明操作、文明施工。
9、环保措施:
9.1在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府颁发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、化学物质、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守防火及废弃物处理的规章制度。
9.2按照现场要求堆放材料、成品、半成品、机具、设备，并做到材料、机具、堆放整齐，场地平整、干净。
9.3严格控制人为噪声,不得高声叫喊、乱吹哨,无故甩打铁件，对产生噪声、振动的施工机械，采取有效控制措施，减轻噪声污染。
9.4进入施工现场必须正确佩戴安全帽、安全带，工作服整齐划一，严禁穿拖鞋、凉鞋、高跟鞋进入现场。
9.5各种运输车辆采取相应措施，防止扬尘、污染空气。
施工便道保持路面干净，经常洒水，减少扬尘。
9.6施工现场应设立合格的卫生环保设施，严禁随处大小便。
施工人员要节约用水，消灭长流水、长明灯现象。
9.7使用或维修机械时，应有防滴漏油措施，严禁将机油滴漏于地面，造成污染。
废弃的棉丝（布）等应集中回收，严禁随意丢弃或燃烧处理。
10、效益分析:
本工法以拔杆提升安装方式代替网架高空拼装方式，大大减少了架子租赁费及搭设拆除费用。
施工进度、质量容易控制，施工方便快捷，缩短工期，降低工程造价，施工中没有出现过任何安全和质量问题。
以山西临汾热电2×300MW机组工程煤场封闭工程为例，建筑面积22770m2，钢球网架:
跨度91米，高40.856米，进深228.5米，约22770㎡。
屋盖结构采用正放四角锥网架，下弦支撑于混凝土柱上，柱高1.9米，网架合计总重量约为1700.7t。
网架节点为钢球焊接节点，施工工期为180天。
下面为传统的施工方法和本施工方法成本费用对比：
传统方式施工所用的架子租赁费及搭拆费：
租赁费：
架子按照1.0m立杆间距、1.5m步距搭设。
所用钢管数量为：
140000m
所用扣件数量为：
30000个
钢管租赁费为每天1.2分/M，扣件租赁费为1.2分/个
所有扣件及架子管一天的租赁费用为:
2040元
总租赁费为180*1980=367200元
钢管扣件的损耗按3%考虑计101160元
搭设和拆除脚手架费用：
按当地市场价按每立方6元计算，总的搭设和拆除费用为56000*6=336000元
拔杆的材料费、制作费及搭设拆除费
制作拔杆主材为无缝管φ820*16300m单价6000元/吨，95.2*6000=57万元
钢管主材残值按2500元/吨计算，95.2*2500=23.8万元
按2个项目摊销吧，摊销费用为（57-23.8）/2=16.6万元。
拔杆制作花费人工20
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