關(guān)于大跨度螺栓球節(jié)點網(wǎng)架高空散拼施工安全性的研究
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作者：張毅
1 工程概況
本工程為某遺址展示廳鋼網(wǎng)架工程，位于河南省，網(wǎng)架為雙層螺栓球網(wǎng)架，網(wǎng)架平面尺寸為63m×67. 5m，覆蓋面積為4 253m2，網(wǎng)架柱頂標(biāo)高為10. 650m，總質(zhì)量約330t。原遺址建筑位于展示廳內(nèi)，全部被鋼網(wǎng)架所覆蓋，平面尺寸為25. 6m×34. 1m，原建筑屋頂標(biāo)高為9.350m。本工程大跨度網(wǎng)架拼裝采用高空散拼施工。為防止網(wǎng)架在安裝過程中變形過大，局部超應(yīng)力，在網(wǎng)架內(nèi)部下弦設(shè)置臨時支撐點，在網(wǎng)架全部安裝完成后，同步卸載，完成安裝。如圖1所示。
2 高空散拼施工工藝
本工程網(wǎng)架施工采用首單元地面拼裝，起重機吊裝，其余單元均高空散拼的方案。施工工藝流程為：放線、驗線->安裝下弦平面網(wǎng)格->安裝上弦倒三角網(wǎng)格->安裝下弦正三角網(wǎng)格->調(diào)整、緊固一安裝網(wǎng)架支托->支座焊接、驗收。
網(wǎng)架四周均有混凝土柱作為周邊支撐。為在網(wǎng)架安裝過程中控制網(wǎng)架下?lián)虾途植砍瑧?yīng)力現(xiàn)象，在網(wǎng)架內(nèi)部設(shè)置臨時支撐，并調(diào)整網(wǎng)架的標(biāo)高，以便于網(wǎng)架安裝，在網(wǎng)架全部安裝結(jié)束后，所有臨時支撐同步卸載，完成安裝。臨時支撐主要起到控制網(wǎng)架下?lián)虾驼{(diào)整網(wǎng)架標(biāo)高的作用，臨時支點的位置、數(shù)量應(yīng)經(jīng)過驗算確定，網(wǎng)架安裝施工步驟如圖2所示。
3 網(wǎng)架安全性分析
3.1安裝過程分析
為保證施工安全性，熟悉網(wǎng)架安裝過程的受力及變形情況，以便及時給出應(yīng)對措施，采用有限元分析軟件MIDAS/Gen對該工程項目的施工過程進行仿真分析。網(wǎng)架采用桁架單元模擬，16個臨時支撐點僅約束豎向位移（見圖3）。網(wǎng)架周邊短邊方向僅約束豎向位移，長邊方向約束豎向位移和沿長邊方向的水平位移（網(wǎng)架沿長邊方向剛度比沿短邊方向剛度大）。
荷載僅考慮網(wǎng)架自重�；诰W(wǎng)架高空散拼施工步驟，將施工過程的仿真分析分為9個工況進行。
3.2安裝過程分析結(jié)果
施工過程9個工況的計算結(jié)果如表1所示。經(jīng)計算，各工況下應(yīng)力、位移均滿足《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ7-2010的要求，結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定。其中工況4為最不利工況。
3.3卸載分析
卸載分析結(jié)果如表2所示，可見網(wǎng)架卸載撓度較小，有利于施工過程的質(zhì)量和安全控制。
4 臨時結(jié)構(gòu)分析
4.1布置原則
支撐點布置可按網(wǎng)架安裝順序進行，且應(yīng)均勻；支撐點布置應(yīng)結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的受力形式，必要時對支撐系統(tǒng)和改變支點后的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行驗算；應(yīng)將支撐架的接頭變形、彈性壓縮、基礎(chǔ)沉降等因素引起的總沉降控制在5mm以下，支撐點處可在網(wǎng)架下弦與支架之間設(shè)置調(diào)整標(biāo)高用的千斤頂；支撐系統(tǒng)要有足夠的剛度和穩(wěn)定性。
4.2布置方案
本工程網(wǎng)架施工采用局部滿堂腳手架，搭設(shè)位置在
軸，寬度10.5m，用
48×3.5鋼管，扣件連接。經(jīng)優(yōu)化后的腳手架步距1200mm，橫距和縱距均為800mm。為保證穩(wěn)定性，除三維垂直外，另采用斜拉加固，上鋪木跳板作為操作平臺。荷載傳遞至立桿方式為可調(diào)支托。
為了將上部網(wǎng)架的質(zhì)量均勻地傳遞到承重腳手架上。在腳手架頂部放置由角鋼焊接而成的小鋼架，由小鋼架將上部荷載傳遞至腳手架平臺，再由腳手架承重。小鋼架高度約1m，小鋼架頂部放置1臺32t千斤頂，主要起到調(diào)節(jié)網(wǎng)架球標(biāo)高的作用，也便于同步卸載。如圖4所示。
4.3 臨時結(jié)構(gòu)計算分析
根據(jù)表1的結(jié)果可知臨時支撐對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最大的支反力為220. 6kN，即千斤頂傳至腳手架的荷載為220. 6kN。計算時，將千斤頂傳至腳手架的荷載等效為混凝土樓板自重，進
行臨時結(jié)構(gòu)腳手架的分析計算。考慮到混凝土樓板與腳手架平臺頂板接觸面積較千斤頂大，存在應(yīng)力擴散效應(yīng)。將220. 6kN的荷載等效為2倍大小的樓板自重，約500mm厚，6m×6m的混凝土樓板。按照現(xiàn)澆混凝土樓板滿堂腳手架支模的方式，根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011，計算腳手架的強度和穩(wěn)定性。
4.3.1橫桿驗算
1)抗彎驗算
4.3.2立桿驗算
立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑i=15. 9mm，立桿頂部步距h d=1 500mm，立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點的長度半徑a= 200mm。按照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》，頂部立桿段和非頂部立桿段考慮穩(wěn)定的計算長度系數(shù)分別為u1=1. 386，u2=1.755，長細比驗算和立桿穩(wěn)定性驗算的長度附加系數(shù)k分別為1和1. 217。樓板模板自重標(biāo)準(zhǔn)值0.5 k N/m2，模板及其支架自重0. 75 k N/m2，混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值24kN/m3，鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值為1.1 k N／m3，局部活荷載1 k N／m2。
1)長細比驗算
mm2非頂部立桿段穩(wěn)定性滿足要求。
5 結(jié)語
1)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使用螺栓球節(jié)點，有利于加快施工速度，具有明顯的經(jīng)濟效果。
2)網(wǎng)架的安全性分析包括安裝及卸載分析，為本工程施工質(zhì)量控制提供了有力依據(jù)，保證了施工過程的安全。
3)通過對臨時結(jié)構(gòu)的驗算，給出臨時支撐的布置，包括位置和數(shù)量，為工程實施提供保障。6[摘要]結(jié)合工程實例，針對螺栓球節(jié)點高空散拼施工難度大、安裝精度難以控制等問題，重點介紹了大跨度螺栓球節(jié)點網(wǎng)架高空散拼施工過程中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和臨時結(jié)構(gòu)的安全性分析。同時對臨時支撐橫桿、立桿等進行穩(wěn)定性驗算，均符合規(guī)范要求。
