中铁十局集团第一工程有限公司 山东省济南市 250001
摘要：为满足环境保护要求，国内大多露天料场均采取全封闭措施，由于料场跨度大，屋面结构一般均采用空间网格结构。本文结合邹平县交通基础设施建设投资有限公司铁路专用线货场工程“铝土料场”储料仓屋面结构工程实例，介绍了大跨度柱面网壳悬挑法安装技术与应用。本技术通过先完成起步跨安装，再以起步跨为基础，在高空中采用悬挑法安装小拼单元结构的方法，从起步跨沿网架两侧纵向和横向完成网架的安装。该技术在先拼装稳定的起步跨后，再利用起步跨网架的自稳性进行高空悬挑安装，安装过程中满足结构稳定要求，安装精度高，施工速度快、经济效益好，可为类似项目提供借鉴。
关键词：柱面网壳；起步单元；小拼单元；悬挑安装
1工程概况
邹平县交通基础设施建设投资有限公司铁路专用线货场工程“铝土料场”储料仓平面尺寸505m×94.66m，建筑面积45598㎡，主要使用功能为分拣转运。料仓主体结构为排架结构，纵向柱距4.05m，山墙柱距4.2m，屋面为柱面网壳结构，跨度90m，每区网架长度均为121.5m，由一~四区组成，相邻两区网架间设伸缩缝。网壳采用螺栓球节点正放四角锥三心圆网壳结构，网格尺寸主要为4050×4200，网架结构支撑在钢筋混凝土柱上，柱顶标高5.650米，网架顶标高36.6m。
图二：网架结构断面图
2网架安装方案比选
网架常用的安装方法有高空散装法、分条或分块安装法、滑移法、整体吊装法、整体顶升（提升）法、折叠展开式整体提升法等安装方法。高空散装法是网架安装最基础的安装方法，适用范围广，主要用于满堂支架拼装的网架结构，优点有施工安全、安装质量可控，缺点有施工成本高、脚手架搭设及拆除工期长。分条或分块安装法主要用于分块单元刚度和受力状态改变较小的网架，有利于充分利用吊装设备的性能和减少高空作业量。滑移法适用于场地受限（网架下方不具备起吊及搭设支撑的条件）、平面狭长的空间网架结构施工，该方法需具备设置平行滑道的条件。整体吊装法适用于中小型网架结构，吊装时可在一定范围内高空平移或旋转就位。整体顶升（提升）法适用于在地面原位拼装、利用顶升（提升）设备将网架整体顶升至设计位置，安装就位，该方法要求各顶升点保证同步顶升，以确保网架结构的整体稳定性。折叠展开式整体提升法适用于大跨度柱面网壳结构，在地面或平台上折叠拼装网架、利用提升设备将折叠网架提升至设计位置，然后补齐原来去除的杆件完成网架安装，形成稳定结构体系。
本工程为新建工程，场内场地条件不受限制，根据屋面网架结构设计，经对比各种安装方法，制定了“起步跨网架地面拼装+单椎体小拼单元悬挑安装”的施工方案。
2悬挑法安装施工技术
2.1工艺原理
在网架的纵向中部安装3个柱距（下弦3个网格，上弦4个网格）的起步跨，形成稳定的结构体系，以起步跨为基础采用高空悬挑安装小拼单元结构的方法，从起步跨沿网架两侧纵向和横向完成网架的安装。
2.2总体施工安排
整个屋面由四个网架结构组成，各网架之间由伸缩缝分开，因此起步跨无法全部由山墙起步安装，同时为考虑增加施工面、缩短工期，各区起步跨统一选定在每个区域中间部位的3跨（下弦三个网格，上弦四个网格），起步跨安装完成后，以起步跨为基础，向两侧纵向逐跨悬挑安装完成屋面网架，最后采取分条分块法安装一区和四区的山墙网架。
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图三：网架一区起步跨布置图
2.3起步跨安装工艺流程
起步跨安装初始单元在地面拼装，初始单元拼装完成后采用汽车吊吊装，将一端放置在一侧的柱顶预埋板上，另一端放置于地面或临时支撑上，通过汽车吊配合，逐步向另一侧拼装完成起步跨网架。采用MST软件对起步跨的施工过程进行模拟分析，验证各吊装阶段杆件内力、网架形状是否满足设计及规范要求。
步骤一：在地面将起步跨网架拼装至第9上弦球、第9下弦球，形成起步跨初始单元，利用25T汽车吊吊装将起步跨初始单元一端放置于一侧的柱顶，一侧放置于地面上。此时杆件最大应力77.8N/mm²，小于215N/mm²，结构稳定安全。
图五：步骤一网架应力（最大应力77.8N/mm2）
步骤二：在地面将起步跨第9至第12螺栓球间网架拼装成小拼单元，再利用两台25T汽车吊对称绑扎在已完成的网架上弦第8、9球上，吊起后，将第9-12螺栓球小拼单元与前面网架完成拼装。此时杆件最大应力98.3N/mm²，小于215N/mm²，结构稳定安全。
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图六：步骤二示意图
步骤三：在地面将起步跨第12至第15螺栓球间网架拼装成小拼单元，再利用两台25T汽车吊对称绑扎在已完成的网架上弦第10、11球上，吊起后，将第12-15螺栓球小拼单元与前面网架完成拼装。此时杆件最大应力125N/mm²，小于215N/mm²，结构稳定安全。
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图七：步骤三示意图
步骤四：在地面将起步跨第15至第18螺栓球间网架拼装成小拼单元，再利用两台50T汽车吊对称绑扎在已完成的网架上弦第13、14球上，吊起后，将第15-18螺栓球小拼单元与前面网架完成拼装。同时，在下弦第2、16球对称设置两根Φ21.5钢丝绳，用10T倒链进行张紧，增加网架刚性防止变形。此时杆件最大应力182N/mm²，小于215N/mm²，结构稳定安全。
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图八：步骤四示意图
步骤五：在地面将起步跨第18球延续拼装至第19上弦球，同时在地面将起步跨第19至第24螺栓球间网架拼装成小拼单元，再利用两台50T汽车吊对称绑扎在已完成的网架上弦第18、19球上，吊起后，将第19-24螺栓球小拼单元与前面网架完成拼装。同时，在下弦第4、24球对称设置三根Φ21.5钢丝绳，用10T倒链进行张紧，增加网架刚性防止变形。此时杆件最大应力153N/mm²，小于215N/mm²，结构稳定安全。
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图九：步骤五示意图
步骤六：在地面将起步跨第24球延续拼装至第25上弦球，同时在地面将起步跨第25至第30螺栓球间网架拼装成小拼单元，再利用两台80T汽车吊对称绑扎在已完成的网架上弦第24、25球上，吊起后，将第25-30螺栓球小拼单元与前面网架完成拼装。此时杆件最大应力198N/mm²，小于215N/mm²，结构稳定安全。
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图十：步骤六示意图
步骤七：在地面将剩余网架拼装成小拼单元，同时在已完成拼装网架下弦第6、30球对称新增三根Φ24钢丝绳，用10T倒链进行张紧，增加网架刚性防止变形，再利用两台100T汽车吊对称绑扎在已完成的网架上弦第28、29球上，吊起后，将剩余网架小拼单元与前面网架完成拼装。此时杆件最大应力117N/mm²，小于215N/mm²，结构稳定安全。
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图十一：步骤七示意图
步骤八：在网架两侧支座固定后，逐步拆除三道拉索，先拆除螺栓球2、16之间的拉索，观测沉降稳定后拆除螺栓球4、24之间的拉索；观测沉降稳定后最后拆除螺栓球6、30之间的拉索，至此，起步跨网架安装完毕。
2.4网架悬挑安装工艺
当起步跨安装完成后，开始进行后续网壳的高空悬挑安装。在地面预先将螺栓球、杆件拼装成一球四杆（2根腹杆和2根上弦杆或下弦杆）的小拼单元，利用汽车吊吊装至安装位置，空中安排4人分别将4根杆件与已安装的螺栓球连接，完成悬挑安装。为加快施工进度，在起步跨两侧各安排两个安装队伍，从网架两侧轴线最低位置同时向拱顶安装，先安装下弦四角锥（在最外侧处为三角椎），然后安装上弦四角锥，如此循环往复，直到网架在拱顶合拢。一跨合拢后，进行下一跨安装，直至网架安装完成。
3工艺操作要点
（1）杆件及螺栓球等均在工厂加工，由于部分杆件、螺栓球外观尺寸相差不大，容易混淆，为确保现场杆件安装正确，各杆件出场前均需按设计图进行编号。
（2）网架安装前，需对柱顶预埋件支承面位置、标高进行复测，如与设计出现偏差，需进行整改符合要求后，才能进行网架安装。标高出现误差的可调整网架支座高度。
（3）通过采用MST软件对施工全过程进行模拟分析，确保网架在各工况下应力及稳定性满足设计要求。
（4）由于起步跨采取一端放置于柱顶、一端采用汽车吊吊装，故柱顶临时支座需设置成可以保证网架能在竖向方向转动，同时保证水平方向不发生位移的支座。
（5）起步跨分块拼装过程中，为确保网架的挠度符合设计尺寸要求，根据MST软件模拟分析结果，分别设置了3道拉索，拉索张拉采用控制弦长方法进行张拉。
（6）起步跨安装过程中，根据网架的重量、现场吊装场地条件，合理选择吊装设备，充分利用吊装设备性能。
（7）起步跨安装完成后，在两侧跨中、四分之一跨位置分别安装3道缆风绳，确保起步跨网架的侧向稳定性。
（8）在网架安装全过程中，需对网架挠度进行监测，采取在跨中、四分之一跨位置的螺栓球下方设置反光贴，采用全站仪测量监控。
4结束语
柱面网壳采用悬挑法安装技术，具有结构稳定性好、安全、快速、经济等优点，安装质量满足设计及规范要求。通过在本工程中的应用，采用悬挑法安装，节省了大量脚手架或钢支撑的费用；由于小拼单元重量轻，无需大型吊装设备；在起步跨两侧可安排4个安装队伍同时施工，保证了施工进度；取得了较好的社会、经济效益，可为同类网架结构安装提供借鉴。
参考文献：
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