焊接球网架结构地面组装施工技术

焊接球网架结构地面组装施工技术

崔国俊1,姚军平2,刘楚明1,梁龙龙1,杨亚坤1

1.中国建筑第八工程局有限公司，上海 200112；2.洛阳天翼建设开发有限公司，河南 洛阳

471000

摘要：结合工程实例，分析了大型焊接球网架地面组装的重难点，总结了构件验收与管理、测量定位和网架组装等施工技术。通过精细化管理构件和统筹安排测量与组装作业，既保证了工程高效有序完成，又有效控制了网架结构组装质量，具有较高的推广价值。

关键词：焊接球网架；地面组装；精细化管理

1  引言

随着体育场馆、高铁车站和飞机机场等大型建筑的大量兴建，大型钢网架因其跨度大、自重轻、易加工、安装便捷等特点在钢屋盖结构中得到了广泛应用。但由于建筑物较高，不利于吊装后高空拼装，常采用地面组装完成后再吊装，可见地面组装在一定程度上是钢网架屋盖施工的基础。钢网架地面组装管理不当，既会严重影响工期，增加施工成本，又会降低工程质量，甚至引发安全事故。本文结合工程实例，对焊接球网架结构地面组装方法进行探讨。

2  工程概况

某市奥林匹克中心游泳馆工程，总建筑面积4.8万m2，包括50m×25m×3m标准比赛池、50m×25m×2m训练池和2000座固定座席等。游泳馆屋盖形似心形，采用空间网格钢结构，南北长116.8m，东西宽117.5m，平均厚度为4.2m，典型网格尺寸5m×5m。网架下弦支撑为正放四角锥构型，杆件采用圆管，节点采用焊接球，总用钢量约1300t。

图1  游泳馆屋盖钢网架轴测图

3  施工重难点

1）工程主要难点：一是构件数量多，管理难度大。屋盖网架采用大小焊接球共计1946个，各类杆件7444根，因施工场地限制，构件须分批次入场，构件管理难度较大。二是工程体量大，作业队伍多，工作面互相交叉，存在较大安全隐患。

2）网架组装重点：一是安全施工管理。安全是工程施工的底线，必须规范吊装、动火、用电等危险作业，严格执行相关规定。二是组装精确定位。构件众多，拼装累计误差较难控制，精确定位各构件位置是网架组装的基础。三是焊接质量控制。网架跨度大（最大跨度65.2m），对接点多，焊接变形大，合理的焊接顺序及施焊工艺是减少焊接变形、保证结构安全合拢的关键。

4  网架地面组装工艺及操作要点

4.1网架组装流程

步骤1：杆件进场，组织验收以及缺陷修补，并按要求存放。

步骤2：根据图纸中球节点求出下弦球的Z坐标和高差，再根据中心区要拼网架球的大小在地面上测定中心十字线，用钢管定位环确定球节点的位置，按规定放置焊接球，并连接拼装节点间的杆件，点焊形成下弦四边形单元网格。

图2  网架组装顺序平面示意图

步骤3：用钢尺、水准仪检测网架的几何尺寸，检查验收平面网架尺寸、轴线偏移情况。

步骤4：检查无误后，用两根或三根腹杆将上弦中心球定位，使上弦球中心与地面投影中心位置吻合，连接拼装的其他两根杆件，形成一个小单元基准控制点。

步骤5：用钢尺复测几何尺寸。无误后，利用已拼装中心区球和杆之间的互相定位逐渐向外扩展拼装。每个区域网架拼装都按“下弦－腹杆－上弦”的拼装顺序进行。

步骤6：结点焊接及验收，准备起吊。

图3  网架组装关键步骤示意图

4.2网架组装操作要点

1）平面安装

①放置焊接球：按规格、编号将已验收的焊接球放入安装节点，注意调整好受力方向和位置，将球水平中心线的环形焊缝置于赤道方向，有肋的一边在下弦球的上半。

②放置杆件：放置杆件前，应检查杆件的规格、尺寸、坡口和焊缝间隙；布置好杆件后，先点焊固定。

③平面网架的拼装应从中心线开始，逐步向四周展开，先组成封闭四方网格，控制好尺寸后，再拼四周网格，不断扩大。注意应控制累积误差，一般网格以负公差为宜。

④平面网架焊接，焊接前应确定好焊接工艺和网接顺序，防止平面网架变形。

2）立面组装

①组装立面网架前，须检查验收平面网架尺寸、轴线偏移情况。

②小拼单元就位后，应检查网格尺寸、矢高和小拼单元的斜杆角度，对位置、角度不正的应先矫正。

③安装时发现小拼单元杆件长度、角度不一致时，应将过长杆件用切割机割去，然后重开坡口，重新就位检查。

④需用衬管的网架，应在球上点焊好焊接衬管。小拼单元需与上弦杆配合后才能定位焊接，暂勿与平面网架点焊。

3）上弦组装

①放入上弦平面网架的纵向杆件前，须检查上弦球纵向位置、尺寸是否正确。

②放入上弦平面网架的横向杆件前，须检查上弦球横向位置、尺寸是否正确。

③通过对立体小拼单元斜腹杆的适量调整，使上弦的纵向与横向杆件与焊接球正确就位。斜腹杆调整方法：既可切割过长杆件，也可用倒链拉开斜杆的角度，使杆件正确就位。

④调整各部间隙，各部间隙基本合格后，再点焊上弦杆件。

⑤上弦杆件点固后，再点焊下弦球与斜杆的焊缝，使之连系牢固。

⑥逐步检查网格尺寸，逐步向前推进。网架腹杆与网架上弦杆的安装应相互配合进行。

4）结点焊接

①平面网架焊接应按焊接工艺规定，从钢管下侧中心线左边20-30mm处引弧，向右焊接，逐步完成仰焊、主焊爬坡焊、平焊等焊接位置。

②球管焊接应采用斜锯齿形运条手法进行焊接，防止咬肉。

③焊接运条到圆管上侧中心线后，继续向前焊20-30mm处收弧。

④焊接完成半圆后，重新从钢管下侧中心线右边20-30mm处反向起弧，向左焊接，与上述工艺相同，到顶部中心线后继续向前焊接，填满弧坑，焊缝搭接平稳，以保证焊缝质量。

5  网架拼装测量

拼装测量既是现场组装的主要依据，也是检验组装质量的主要手段，其要点有：

1）预先将该榀拼装桁架单元的三维坐标填写在设计好的表格上。

2）根据轴线坐标关系先用全站仪将上下弦位置放样在拼装支座上。

3）用水准仪将标高引测到拼装胎架固定的适当部位。

4）根据焊接球定位安装，进行杆件的安装。

5）网架拼装完后，用全站仪再对网架进行复测，对比实测坐标（三维）与设计坐标的差值，根据X、Y坐标的差值调整网架的平面位置，根据Z坐标的差值调整网架的标高位置，反复进行测量、比较、调整工作，直至将网架调整到设计位置。

6）网架整体焊接完成进行点位复测，检查是否存在焊接收缩。

7）避免在中午前后进行构件的焊接和轴线测量矫正工作，减少钢构件因高温热胀冷缩而引起测量和焊接尺寸误差。

6  结语

1）构件分批进场，编号后分区堆放，方便网架有序安装。依规组织入场验收，严控材料质量。

2）依据图纸，精确定位网格位置。小拼单元完成后及时复测、调整，降低累计误差。网架焊接结束后，及时检测焊接收缩情况。

3）选用焊接技术过硬的工人，并安排专项人员全过程监管，确保焊接质量。焊缝外观质量、超声波探伤报告合格后方可起吊。

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作者：崔国俊（1985.4），男，河南新乡人，汉族，工程师，本科，从事工作：工程管理。