1、1平板和拱型网架结构施工技术在火力发电厂中的应用摘要 本文介绍了某火力发电厂汽机房屋面平板网架结构和干煤棚拱型网架结构施工技术的应用，主要包括网架构件制作要求、施工技术方案、主要作业步骤、质量控制和安全管理要点等内容，结合不同施工环境条件，这两种不同网架结构型式采用了不同的施工技术，从安装实施效果来看非常好，为今后类似网架结构安装工程提供经验和依据。 关键词 平板网架；拱型网架；高空散装；施工技术 中图分类号 TU762 文献标识码 A 文章编号 1727-5123(2009)04-031-03 1 引言 网架结构具有重量轻、刚度大、工期短、造价低、抗震性能好等优点，是当前空间结构中运用范围广
2、、覆盖面积大、发展速度快的一种结构型式。工业厂房建筑一般都有明显的功能要求，网架结构具有较强的跨越能力，可以适应厂房对结构跨度和柱网布置的不同要求。近几年来，全国火力发电厂工程建设规模出现了空前的火暴局面，大量网架结构安装在火电厂广泛应用。在实际施工中，并不是所有的施工单位都能安全、经济、高效地安装空间网架结构，部分项目仍出现网架安装过程坍塌的现象，造成了重大安全事故和严重经济损失。本文围绕某电厂工程汽机2房平板网架结构和干煤棚拱型网架结构不同施工技术进行探讨，有针对性地提出了具体的施工方案和管理措施，取得了良好的安装控制效果。 2 工程概况 该电厂汽机房屋面工程为双坡大跨度空间网架结构型式，
3、跨度 33m，纵向长度 80m，横向坡度 10，网架投影面积约为 2640m2，网架节点采用螺栓球四角锥结构连接方式，网架下弦节点在柱顶和牛腿预埋点支承。所有钢构件均要求采用喷砂除锈并刷环氧富锌底漆一道，环氧中间漆一道，待网架安装结束后刷防火涂料(网架耐火极限 0.5h)和聚氨酯面漆两道。 干煤棚网架长 96m，跨度为 100m，网架为三心圆拱网壳结构，屋面为 0.6mm 厚普通 820 型彩钢板。网架为螺栓球节点正放四角锥结构，网架钢管及钢球材质选用 Q235B 钢，钢构件涂装采用环氧富锌底漆，螺栓球采用 45#钢锻制，高强螺栓采用 40Cr 和 20MnTiB 钢。 3 网架构件制作要求
4、该工程网架结构所有构件的加工制作过程，均在加工厂内完成。加工制作前做好下列准备工作：根据网架设计图纸编制零部件加工图和数量；制定零部件制作的工艺规程：对原材料进行复查，如钢材材3性、规格等进行检查，检查是否符合设计要求和规范规定。 3.1 螺栓球节点制作。螺栓球质量是整个网架结构质量的核心，对所选用的材料要严格按照现行相关规程规范进行复试，要求其抗拉强度不低于 360Nmm2。钢球煅打时要避免发生混料、过烧、粹火等现象，要严防裂缝，采用 10 倍放大镜抽查 5(且不少于 5 只)。钢球的布氏硬度应不小于 HB200(相当于洛氏硬度 Hrc22)网架结构中螺栓球节点机加工的工作量很大，加工精度要
5、求高。毛坯精度直接影响到机加工精度，应控制毛坯直径误差不大于 2，毛坯制作有模锻和铸造两种，一般模锻成型的毛坯质量好、工效高、成本低。螺栓球加工时应先加工平面螺孔，再用分度夹具加工斜孔，加工时应保证精度要求。 3.2 杆件制作。所用材料均为优质 Q235 钢，钢管用机床下料，以保证其长度和坡口的准确性。角钢杆件的允许偏差较钢管大，宜采用剪床或砂轮切割下料，也可用气割下料。杆件不论是钢管或是角钢都应考虑焊接收缩量，影响焊接收缩量因素较多，如：焊缝长度和高度，气温高低，焊接电流密度，焊接采用的方法，节点是经多次循环间隔焊成还是集中一次焊成，焊工的操作情况等。焊接收缩量的大小可以根据以往经验，再结合
6、现场和网架结构的具体情况通过实验确定，目前有不少工程因收缩量不够，使网架总拼后尺寸偏小。收缩量数值可作如下参考：钢管球节点加衬管时每个焊口放 1.5-3.5mm，钢管球节点不加衬管时每个焊口放 1.02.0mm，焊接钢板节点时每个焊口放 2.0-3.0mm，在秋冬季、焊缝较宽、较厚时取大值。杆件下料前就应取得较准确的预留收缩量值，杆件下料尺寸应由理论长度加上预留收缩量值。杆件施焊按钢结构工4程施工质量验收规范GB50205-2001 和建筑钢结构焊接规程JGJ81-2002 规定执行，构件制作质量应满足网架结构工程质量检验评定标准G8 JGJ78-91 规定要求。 4 施工技术方案 4.1 汽
7、机房平板网架安装技术方案。采用整体吊装一榀宽度为 8m的标准网架单元(排架柱距为 8m)，剩余构件全部采用高空散装的施工方法。为了充分利用汽机房 A 排外一台 12 吨建筑塔吊，标准网架单元设在至轴线之间，标准跨网架单元在地面组装后采用建筑塔吊整体吊装就位，其余构件在地面拼装为“标准小单元” ，即将螺栓球和杆件在地面拼装成小单元，沿纵向两个方向同时采用高空“小单元”散装的方法。 4.2 干煤棚拱型网架安装技术方案。采用在干煤棚纵向长度中间先安装一榀宽度为 12m 的标准拱型网架单元(基础轴线距离为 4m，共 3 跨)，然后采用汽机吊作为垂直运输机械进行高空散装“小单元”剩余构件。按照以往工程施
8、工经验，该标准拱型网架单元一般采用在搭设满堂脚手架上完成，该方案中搭设脚手架面积为 10012m，中间高度为 30m，搭设脚手架的工程量非常大。为了确保工期，减少搭设脚手架的工程量，在保证安全条件下对标准网架单元安装采用了优化方案，先搭设一半标准拱型网架单元满堂脚手架(面积为 5012m)，另一半拱型网架单元地面组装完成后采用四台汽车吊台吊合拢安装的方法。 55 主要作业步骤 5.1 安装作业流程。加工厂放样制作、预拼装经验收合格运送现场熟悉施工图纸土建移交安装(定位放线)地面拼装标准网架单元吊装就位精确定位验收标准单元高空散装部件焊接安装安装屋面板喷刷油漆、防腐。 安装前，首先要安排两名安装
9、员配合专业测量人员对网架支座预埋件进行复测，要求顶面位置误差 15mm 之内，标高误差在 3mm 之内，锚栓中心偏移5mm 之内。安装过程中要尽量先安装主拉杆，后安装压杆，每个球节点都应及时到达预定空间位置。网架拼装完成后，用油腻子将所有接缝及多余螺栓孔塞密。 5.2 标准网架单元拼装。网架拼装一般可分为小拼与总拼两个过程。小拼。网架的杆件与节点制作完毕后，为了减少现场工作量和保证拼装质量，最好在工厂或预制拼装场内先拼成单片，或拼装成较小的空间网架单元，然后再运到现场完成网架的总拼工作。小拼单元应在专门的拼装模架上进行，以确保小拼单元型状尺寸的准确性。在划分小拼单元时，应考虑网架结构的类型及总
10、拼方案的具体条件。对于本次施工的网架结构采用正四角锥的小拼单元，此时，接点均连在单元体上，总拼时只需连接单元间的杆件。总拼。为保证网架总拼后几何尺寸及 型状的准确，应在地面进行预拼装。网架结构在地面拼装时应精确放线，其精度要求应高于高空拼装时的放线，这主要是考虑到在地面拼装后还有6一个吊装过程，容易造成变型而增加尺寸偏差。网架总拼后，所有焊缝听经外观检查，并做记录，对大、中跨度网架重要部位焊缝应作探伤检查。在整个网架拼装完成后全面检查螺栓是否拧紧。 5.3 标准网架单元吊装 5.3.1 汽机房平板网架单元。汽机房屋面标准网架单元 812m，重量为 9.8 吨，采用中间四点吊装方法，吊装半径为
11、22.95m。A 排外H336B 建筑塔吊工况是最大回转半径为 60m,起重半径在 23m 时最大起重量为 11 吨，工况能够满足吊装条件。标准网架单元在地面组装完成后，利用现场 12 吨建筑塔吊起吊就位，具体吊装见图 1。 5.3.2 干煤棚拱型网架单元 5.3.2.1 满堂钢管脚手架搭设：标准网架单元设在第 11 轴至第 13轴问范围内搭设满堂钢管脚手架，经进行承载力设计计算后，钢管脚手架设计搭设宽度为 12m，长度为 50m，立杆纵横向间距为 1.2m，步距为1.2m，搭设高度随拱型网架弧度变化而变化，作为网架高空组装的作业支撑平台，见图 2 所示。 5.3.2.2 高空“小单元”吊装：
12、在脚手架平台上高空散装法安装23 格拱型网架，安装调结束后固定支座，后续网架构件均采用高空小单元吊装法安装，即将螺栓球节点和杆件在地面拼装威小单元，用汽车吊(汽车吊采用 25T、50T 各一台，随着高度升高，25T 汽车吊退出工作，50T 汽车吊工作至最后)运至节点所在位置，安装人员在相应位置调整好各自部位杆件的位置，初步连接各杆件。定位节点的空间位置后，把小单元杆件安装就位，该节点与 EAT 完成结构的所有杆件连接。所有杆件7都安装完成以后，用扳手拧紧节点的所有杆件。以此安装方法循环，继续下一个小单元节点的安装施工，如此重复直至网架安装至规定位置。 5.3.2. 3 标准单元整体吊装：固定支
13、座处另一半跨拱型网架采用在地面纵向拼装连接，通过吊装工况设计计算，采用两台 25T 吊车和两台50T 吊车移位，采用四机台吊整体安装方案能够满足要求，半个标准网架单元移位到准确位置后，整体吊起向脚手架平台网架对接点合拢就位。 5.4 高空散装。高空散装法是指把标准“小拼单元”或散件(单根杆件及单个节点)直接吊装在设计位置进行安装的方法。高空散装过程中要求场地平整，并要将所有预备吊装的杆件整齐排放，不得随意堆放，以防止安装工错用或在抽动杆件过程中对杆件表面油漆碰伤。对有可能出现的天气变化要提前做好准备，用彩条布将钢杆件场地覆盖完整，防止被雨水和泥土污染。 高空拼装时从脊线开始，或从中间向两边发展
14、，以减少积累偏差和便于控制标高。总体安装顺序是从已经吊装就位完成的“标准网架单元”分别向两个方向进行高空散装，呈三角形顺序推进，安装成两个三角型并逐渐扩大到相交以后，即按“人”字型前进，见图 3 所示，最后在一端正中封闭合拢，图中大箭头表示安装方向，小箭头表示安装顺序。 6 质量控制和安全管理要点 6.1 网架构件进场时，按照构件编号和设计要求做好构件的现场检查和抽检检测验收工作，消除潜在质量隐患。经验收合格后，做好网架8构件定置化堆放和标识，为拼装做好充分准备工作。 6.2 吊装方案要进行严格的荷载设计计算，对四机台吊方案应组织评审通过后方可实施，吊装过程中必须严格按照设计工况，包括场地、环
15、境条件等，在吊装前对全员进行技术交底。 6.3 拼装构件时采用力矩扳手拧紧杆件与螺栓球节点。网架安装时每施工完一个节点小单元后，安排专人对已安装的倒数第三个小单元的所有杆件进行检查，避免安装时存在的局部变型引起杆件附加内力而造成假拧紧；在每一跨支座就位后，各杆件附加内力基本得到消除，此时再检查本跨网架所有杆件安装拧紧情况，确保各杆件安装质量。 6.4 节点中心偏移不大于 1.5mm，单网格长度误差不大于1.5mm，整体网架长、宽尺寸误差不大于 L2000 且不大于 30mm，支座中心偏移不大于 L3000 且不大于 30mm。相邻支座高差不大于 L800 且不大于25mm，支座最大高差不大于
16、30mm。 6.5 挠度应控制在设计挠度的 1.15 倍以内，空载挠度一般控制在L600 以内。测量点为网架中心顶部下弦球节点，通过测量该点与支座实际高差和理论高差，分析两高差之差，剔除支座位置偏差就是网架的实际挠度。 6.6 每个节点上杆件的安装数量和位置要对称，保证吊装时小单元在空中的位置状态，避免高空安装人员用力强拉就位使身体容易失去平衡。 6.7 确保小单元安装顺序正确，按照不同标高位置调整上、下弦节点小单元的安装先后次序，便于高空安装人员处于较合理的施工状态，9尽量避免安装人员站立迎接小单元的现象，以防止安装人员身体失去重心造成坠落。 6.8 所有参加高空作业人员都应经过体检合格，否
17、则不得从事高处作业，高处作业人员都必须做好安全防护措施，如正确佩戴安全带、布设水平安全绳和安全网等措施。 6.9 吊装过程中要统一指挥，发出的信号鲜明、准确。吊装区域设置警戒线，专职安全员现场监护，非工作人员严禁进入，吊钩下方不得站人或有人行走。高空散装作业人员随身携带的小型工具、材料等应放入其随身携带的工具袋内，并做好防坠落措施。 6.10 在小单元吊运过程中，必须对称设置 2 根拉绳，由地面施工人员牵引，控制小单元在空中的回转，并防止小单元的大幅度摆动，避免对高空施工人员造成伤害。 6.11 遇到大风、雷雨等恶劣天气，停止网架高空安装作业。 7 结束语 网架安装施工技术主要包括整体高空散装法、分块分条安装法、整体吊装法、整体顶升法和单元滑移安装法等，结合工程实际情况，合理策划并优选适合本项目的施工方案就显得非常重要。在本工程网架安装施工技术上，平板网架充分利用了已有的机械资源，标准小单元全部在地面组装，既高效又安全：拱型网架结构采用标准单元高空散装和整体吊装方案相结合的方法，优化了常规施工措施，不仅减少了工程量，缩10短了安装工期，而且安全管理在控受控，综合经济效益比较明显，取得了很好的实施效果，值得类似工程借鉴。
