浅析午山小学网架结构安装技术
近年来螺栓球节点网架因其造价低、工期短、易装修、外形美观而得到了广泛应用，使网架屋盖受到建筑界人士的普遍认可。本文结合鲁商蓝岸丽舍午山小学工程浅谈螺栓球网架结构安装的一点心得。鲁商蓝岸丽舍午山小学项目位于青岛市崂山区，东北南三面环山，西侧的松岭路是崂山区南北向的一条主要交通干道，可直通海滨；南至南崖路，与青岛第二中学隔路相望；北至翠岭路、午山路，与青岛市高尔夫球场隔午山相望；东至规划中的环午山西路，与午山山脉相依。该工程建筑面积1.7万平方米，质量要求为合格。本工程车库部分地下一层， 行政楼地上2-4层，搭设高度18.6m；教学楼4层，建筑高度15.6m，；车库及主体为框架结构，层高3.9米。风雨操场采用网架结构，屋架为正方四角锥螺栓球形空间网架结构，其顶部大屋架为31m×22.5m的长方形，12根边长为0.6m的柱子分布在风雨操场四周，其顶部由12个支座支撑整个屋架。网架高度为1.6m。网架总的节点数为528个，总的杆件数为1264根。午山小学风雨操场网架外形为平板形，屋架采用正交空间桁架结构体系。均支承在7.42m高的12个支撑混凝土柱上。屋架所有杆件均采用空心圆钢管，节点采用相贯线直接交汇螺栓球连接。四周悬挑部分为倒三角形的空间桁架结构，悬挑长度为3.8m。整个屋架以16个弧形支座为支承点，支座处节点采用螺栓球节点，支座选用金属弹簧抗震支座。网架四坡起拱，起拱高度为150mm。屋架结构是由纵向主桁架、悬挑桁架及支托组成的空间结构。高空拼装过程中，在屋面拉杆未安装前各构件的受力状况与设计受力状况是不同的，施工过程中的主要施工工况需计算核定。由于工程跨度大、重量大、构件尺寸大，在组装和拼装过程中的刚度、稳定性、挠度、杆件内力等要进行施工验算，必要时需采取加固措施。工程构件长度及截面尺寸都较大，整体连接必须在工地进行，这就要求对施工组织、工厂生产调度、构件运输调度等问题要精密组织，保证工地顺利拼装。控制屋架下沉量为本工程的难点之一。屋架安装需要根据安装方案进行工况计算，以满足拆除临时支撑后的工况内力接近屋架在该阶段的设计内力。为了保证网架的安装质量，网架杆件及钢球、屋面板等零部件在工厂加工制作好后，运至现场，网架安装必须待基础砼达到设计强度后，方进场安装。施工现场场地必须平整夯实，柱顶预埋件要求按图纸尺寸放置，预埋件的尺寸误差、水平标高应在公差范围之内。交通：运输有能进汽车至施工现场内的道路。钢球采用胎膜加工，原材料为45号钢。采用车床切边，加工允许公差为：直径偏差±1mm，球椭圆度偏差<1mm。钢管杆件长度允许偏差为±1mm，杆件端面与杆轴线必须垂直，其允许偏差为0.5%R（R为钢管半径），钢管杆件的最大弯曲不得大于1/1000杆长。
1.网架构件加工制作方法：
1.1螺栓球
原材料：45#圆钢棒料。
检验方法：外观检查，检查出厂合格证和试验报告。
毛坯锻造：圆钢棒料锯床 下料 炉 加热 胎模、空气、锤 锻打成形（球状）。
检验方法：用10倍放大镜100%检查钢球有无过烧、裂纹缺陷。用卡钳、游标卡尺检查球坯直径―D≤.120时允许偏差D；D>120时允许偏差D，球的圆度≤120时，允许偏差值1.5MM，D>120时允许偏差值2.5MM。工艺过程方法：球坯 车床 打工艺孔 车床专用夹具 分度车削螺孔端面 车床专用夹具 钻孔 车床专用夹具 攻螺纹 车床专用夹具 螺孔倒角――检查――至整个球孔加工完――检测。
检验方法：
①用标准螺纹规检测螺纹的精度6H级，数量：每种规格抽查5%，且不少于5只。
②用游标卡尺，测量螺孔端面与球心距离，偏差值在±0.2MM范围内。
③用高度尺测量用一轴线上两螺孔端面的平行度，偏差值≤0.3MM。
④用万能角度尺测量相邻两螺孔线间弧度偏差在±30范围内。
⑤用百分表测量螺孔端面与轴线的垂直度，偏差值在≤0.5%螺孔端面半径。
钢球试验――螺孔抗拉强度检验。
取受力最不利的同规格的螺栓球600只为一批，每批随机抽样3个钢球；在拉力试验机上进行抗拉试验，至钢球螺纹被剪断时的承载力值作为螺纹的抗拉强度。
本工程以计算机模拟理论为依据和指导，制定了详细的拼装方案。根据工程结构特点和施工现场平面布置情况，在地面搭设脚手架工作平台，在脚手架上平铺木板，然后在脚手架工作平台上组拼网架，网架的拼装采用空中散装法进行施工。根据网架结构的实际情况和左右对称的特点，为了减小网架在拼装工程中的误差积累，整体网架的组拼应从起步单元7轴、8轴之间开始，先组拼起步单元的纵横轴，随时校正尺寸，在认为起步单元网架无误后方可从中心向两侧展开。拼装过程中由扒杆将杆件吊装到位，在设计位置进行拼装栓接。 首先将原地面进行地基处理，确认能够满足承载力要求后再搭设脚手架施工平台，顶面采用1cm厚木板平铺，平台平面尺寸应大于网架1m左右，施工平台顶面标高应低于下层网架标高300mm。直接将单根杆件、单个节点拼装成网架，在拼装过程中每个节点的位置都应测量复核。起步单元的网架安装完成后，立即进行自检，保证所有节点处的螺栓紧固到位。进行定位电焊（每个支座处焊接3点），以保证网架在后面的安装过程中不产生位移。然后分别以起步单元为中心向两个方向同时拼装。 起步单元以外的网架采用空中散装法进行拼装， 首先拼装小单元，然后再总拼成网架，拼装时把网架根据实际情况合理地分割成小单元体，最后形成整个网架。首先选择1个上弦三角锥，用1根上弦水平杆、3根腹杆和1个上弦球拼出1个符合设计要求的单元锥体（见图2）。拼装时应将单元锥体节点球处的所有螺栓全部拧到位。拼完此锥体后应进行校正，下弦矩形对角线误差不应超过1mm，符合上述规定即为合格，可以进行下一步施工。 （4）网架的整体拼装
拼完单元锥体之后即可进行整体网架的组拼。首先按照设计要求安装下弦节点，再安装水平杆件，调整无误后拧紧螺栓。安装下弦节点球时，为了防止网架下垂，应先在下弦节点球处搭设临时支撑架，对于有起拱的位置其临时支撑架顶面应符合设计标高要求。安装完下弦杆件即可安装上弦杆件，利用已经拼装好的单元锥体进行拼装，最后再安装斜杆，经调整无误后拧紧螺栓，这样就拼出一个完整的整体单元了。之后以此类推，拼出整体网架。拼装过程中应随时校正尺寸，确认符合设计要求后方可进行下一整体单元的安装。
网架拼装施工工艺流程如图3所示。
3.质量施工措施
严格按设计图纸和国家规范组织施工和质量检查，确保工程质量。构件加工实行“三检制”即个人自检测（初检）、车间中检、质检部终检。每一构件，用表格形式记录每道工序的加工操作者、检验者和质量情况。材料进厂必须有质保书，进厂后按规范进行抽检，检查钢材的化学成份和力学性能，必须符合规范和设计要求。网架杆件、锥头、封板、套筒、高强螺栓、紧定螺钉、支座均严格按照设计图纸要求制作。在制作全过程中，切实遵循经检验不合格的毛坯件及材料不投产，不合格的半成品不转工序，不合格的零件不拼装焊接。钢管开料及上述零件制作完成后，均应经质检部门检验，确认符合图纸要求方可拼装点焊。 拼装点焊杆件在专门拼装台上进行，钢管与封板（锥头）间的焊缝间隙两端均匀、尺寸保证、预留相应焊缝收缩量，确保杆件施焊后的长度。杆件焊接后，用超声波或磁粉探伤，检测焊缝质量。 螺栓球在制作过程中，从材料的化学成份及机械性能均应符合钢号的要求，毛坯应无裂纹，不圆度应在规定范围内，方能上专用机床上加工，并精确分度、切削平面、钻孔、攻丝。一个球完工后操作者应按图纸要求对照检查，打上钢印、编号并经质检部门检验认可后方可投入使用。网架杆件焊接后打上焊工代号钢印，责任落实到人。焊工经过国家有关部门考核合格方可上岗施焊。节点进行拉力破坏性综合试验，检查高强螺栓的抗拉极限承载力，杆件及焊缝强度、锥头底板（或封板）的抗剪强度。所有构件表面除锈后，才涂上除腐涂料。各零部件在安装前，按图纸进行复查，装配后用加力扳手检查网架螺栓的拧紧度，边组装边检查网架的标高。网架安装好，必须检查焊接部位是否可靠，用油灰堵上多余的球孔。
4.结束语
随着我国社会经济的迅速发展，网架结构的应用越来越广泛，其分析、设计和施工技术将不断完善。本工程风雨操场网架结构在施工过程中应用了许多工艺，通过上述技术措施，钢屋架的安装精度和焊接质量均达到有关国家标准和设计要求，为相关工程技术人员提供参考。
