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网架屋盖工程施工

/construction of grid roof/
条目作者金俞槐

金俞槐

最后更新 2024-12-03
浏览 139
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利用机械将网架制成的屋盖顶提升到位、安装完成的施工方法。

英文名称
construction of grid roof
所属学科
土木工程

网架在任何外力作用下都必须是几何不变体系。网架结构按结构组成分为双层网架、三层网架、组合网架;按网格体系分为交叉平面桁架体系、四角锥体系、三角锥体系、其他体系。网架结构被广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、影剧院、会议室、候车厅、候机厅等的屋盖结构。

指采用土扒杆、卷扬机、滑轮组等传统工艺手段,实现网架屋盖工程的施工。中国上海文化广场在1970年改建时,屋面采用焊接钢网架结构,网架成扇形,前宽63米,后宽140米,长75米,上下弦高5米。工程采用地面拼装,扒杆组合,同步提升,空中移位安装施工方案。整体提升采用5根提升扒杆,选用了10台5吨电动卷扬机作提升动力,将面积约5700平方米、重284吨的屋面网架整体提升到位。中国上海体育馆比赛馆屋盖采用圆形三向钢网架,有挑檐,平面直径124.60米,覆盖面积12252平方米;网架由36杆柱子支承,节点采用摇摆支座。整个屋盖网架结构自重达600吨,安装时采用扒杆组合、整体提升方案,整体平稳提升1小时41分钟后开始空中旋转移位,历时43分钟,网架整体安全吊装到位(图1)。

图1 上海体育馆比赛馆网架屋盖安装图1 上海体育馆比赛馆网架屋盖安装

在结构原设计位置直接安装结构构件或结构单元的施工方法。根据不同的施工工艺,又分为全支架(满堂脚手架)安装法和悬拼安装法(图2)。

图2 网架高空散装法施工流程图图2 网架高空散装法施工流程图

受起重机械性能的影响以及吊装单元变形的控制,利用临时支撑体系,将网架屋盖分条或分块安装到位,再进行结构卸载的施工方法(图3)。

图3 网架分条分块施工法图3 网架分条分块施工法

将结构整体或分片地面原位拼装完成后,采用计算机控制液压垂直提升系统,将结构整体或分片提升安装至设计标高的施工方法。该方法以钢绞线承载施工对象,以计算机进行液压系统程序控制、被提升结构的姿态控制以及模拟施工状态,多个穿心式液压千斤顶集群同步作业,从而将施工对象安全提升到需要的高度和位置进行安装(图4)。

1996年完成的中国上海东方航空公司双机位维修机库大跨度钢网架屋盖安装施工中,采用了计算机控制的液压提升设备和控制软件,利用混凝土结构柱作为竖向承力系统,首次成功地将重3200吨、面积为135000平方米的大跨度钢屋盖提升安装到位,实现国内机库屋盖钢结构整体提升安装的技术突破。

图4 整体提升法施工过程图4 整体提升法施工过程

整体提升技术在大型柱面网架安装上的应用和发展,其施工工艺是地面折叠拼装、整体提升展开,即先将结构横向分解成若干单元,以铰相连,折叠组拼于近地面的胎架上,再由数个安装于提升支架上的液压千斤顶,通过计算机控制,将折叠的柱面网壳边提升,边展开,一次安装到位(图5)。该工艺可大幅度提高施工工效,减少临时施工措施。21世纪初,在中国河南鸭河口电厂干煤棚结构安装中,采用了中国首创的折叠展开提升安装工艺,即运用地面折叠组拼,计算机控制液压提升,整体展开”的施工技术,将重500余吨的柱面钢网壳展开提升成功,避免了满堂支架,克服了提升过程中结构的瞬变,为有序曲面空间结构的安装提供了新思路、新手段。

图5 折叠展开提升法施工原理图5 折叠展开提升法施工原理

当网架结构的跨内不具备起重机械作业条件,且结构适宜跨端组合、平移就位时,可考虑采用钢结构整跨水平顶推(牵引)技术安装。采用此工艺的充分必要条件是:网架结构有适宜的组装区域和平移的良好通道,其自身结构在平移时通过简单处理后可满足稳定要求。

20世纪70~80年代,滑移安装技术的应用对象主要为螺栓球节点和焊接球节点的平板形钢网架的安装,可采用独立条状单元滑移和网状滑移,牵引设备由卷扬机配合滑轮组和手拉葫芦等。为减小牵引力,采用滚动摩擦来减小网架与滑轨间的摩阻力。20世纪90年代后期和21世纪初期,连续牵引千斤顶设备和同步控制系统的研发,直接推动了滑移施工技术的进步,网架屋盖工程整体平移安装技术在中国也得到了快速的发展及应用。

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