网架H型钢结构及屋面工程施工.docx
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网架H型钢结构及屋面工程施工
第一章系统所用技术标准与规范
GB11349－89《钢结构手工焊缝超声波探伤》
GB50026－93《工程测量规范》
GB50205－95《钢结构工程施工及验收规范》
GB50221－95《钢结构工程质量检验评定标准》
GB222《钢的化学分析用试样、取样及成品化学成分允许偏差》
GB2975《钢的力学及工艺性能试验取样规定》
JGJ81－91《建筑钢结构焊接规程》
GB985《气焊、手工电弧焊气体保护焊焊缝坡口的基本型式与尺寸》
GB986《埋弧焊焊缝坡口的基本型式与尺寸》
GB2649《焊接接头机械性能试验取样法》
GB8923－88《涂装前钢材表面除锈和除锈等级》
CECS24《钢结构防火涂料应用技术规程》
GBJ9－87《建筑结构荷载规范》
JGJ7－91《网架结构设计施工规程》
JGJ33－86《建筑机械使用安全技术规程》
GB700《普通碳素结构钢技术条件》
GB699《优质碳素结构钢技术条件》
GB8162《结构用无缝钢管》
GB2975《钢的力学及工艺性能试验取样规定》
GB5117《碳钢焊条》
GB986《埋弧焊焊缝坡口的基本型式与尺寸》
GB11545《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》
JGJ46－88《施工现场临时用电安全技术规范》
JGJ33－86《建筑机械使用安全技术规程》
第二章网壳制作方案及技术保证措施
1、材料
1.1工程材料、材质要求
1.1.1钢管：
选用20＃优质碳素钢的无缝钢管和Q235BF的高频焊管。
1.1.2焊接空心球：
选用Q235BF材质的各种规格的钢板。
1.1.3焊条:
选用a、E4303φ3.2或φ4焊条；b、C02焊丝DW100、φ12。
1.1.4防火涂料：
选用当地消防部门批准使用的较薄型防火涂料（比如SCB型）。
1.1.5屋面板：
选用铝合金板。
1.2材料采购
材料进货、造价人才网采购周期，是工程工期保证的关键环节，一定要按照采购计划及时进货。
1.3材料、材质检验
1.3.1所有该网壳工程的材料，必须按设计要求进货，必须要有材质证明书，按照规范要求，尺寸钢管、焊接球板材等材质进行检验，同时进行化学分析工程监理、机械性能进行抽检工作，并且汇总各项材料检查记录，送现场监理和业主确认。
1.3.2材料表面质量应符合质量保证书要求，钢材表面锈蚀，麻点或划痕的深度，不得大于该钢材厚度负偏差值的一半，断口处如有分层缺陷，应会同有关单位研究处理。
1.3.3材料平直度，应符合下列的允许偏差。
①应≤L×1/1000mm
②单根钢管直线度，总偏差不得大于5mm
1.4材料检验程序
材料运抵工厂仓库核对质保资料清点数量外观质量
材料见证复验监理和业主认可审批后，投入施工。
1.5材料的验收
钢材进厂后,先卸于待验区。
采购员填写“材料入库交验单”。
对该批钢材的工程名程，品种、规格、钢炉批号、数量、重量一一填写清楚，并请计划员核实签名，然后连同材料“质量证明书”、出库码单，并交钢材仓库管理员，管理员收到上述单据后应及时通知厂质检部门检验员前来仓库检验。
检验员收到“材料入库交验单”和有关资料后，首先检查该批“钢材质量保证书”上所写，化学成份、机械性能，是否达到技术条件的要求，接着由钢材保管员陪同到“待验区”复核钢材表面质量、外形，是否符合标准。
如全部符合，在“入库交验单”上并填写合格签暑姓名，在钢材表面作出检验合格的认可标记。
材料经初步认可后，由材料质检人员对材料取样并送材料质检部门检测、分析，材料的各项指标均符合“材料质量保证书”要求后，方准予正式入库。
合格材料应按品种，规格、分类堆放，在最底层垫上道木或石块，防止底部的材料进水锈蚀。
1.6材料的存储与发放
1.6.1材料贮存
经验收或复验合格的钢材，由记帐员，保管员按时间、项目、名称、型号、规格、炉批号填写“钢材仓库材料记录卡”登记入库，并将钢材表面涂上色标，规格和型号。
待验材料不记帐入库，除有特殊审批手续处，未入库钢材不准发放投产。
1.6.2材料发放
钢材要依据“领料单”发放；发放时车间领料员与仓库保管员应共同核对钢材牌号，规格型号，数量等,必要时还要请质检人员签字认可才能发放。
2、加工制作及技术保证措施
2.1准备工作
2.1.1根据网壳设计图编制零部件加工图和数量。
2.1.2制定零部件制作的工艺规程
2.2
加工制作工艺流程
2.3零部件加工
2.3.1杆件下料及坡口加工
A、杆件的加工工艺流程如下：
钢管下料坡口加工
B、制作工艺
根据设计图纸，统计出各种杆件的种类、数量及长度。
杆件下料采用数控切割机进行切割下料，本设备下料切割、开坡口、剖口、精度控制均由计算机控制一次完成，精度误差不大0.3/2000MM，结构主要受力杆件应考虑两端的角度、位置的定位基准。
下料时必须保证切口垂直、坡口角度为600，不能出现“马蹄”，否则将影响杆件与节点球的同心度。
下料长度按如下公式计算：
L＝L－D2－d2
Ls、L――杆件的下料长度、几何长度
D、d――钢球直径、钢管内径。
同时，杆件的下料应预留焊接收缩量，以减少网壳拼装时的误差，影响焊接收缩量的因素很多，如焊缝厚度，焊接时电流强度、气温、焊接方法等。
应根据经验和现场加工情况，通过试验确定。
一般每条焊缝放1.5～3.5mm，若不设衬管时，为2～3mm，同时，杆件制作误差控制在±1mm以内，每种杆件抽测5％且不少于5件。
2.3.2焊接空心球制作下料
A、焊接空心球加工工艺流程如下：
下料加热冲压切边对装肋板下料挖孔焊接整形
B、制作工艺
①下料坯直径Dj按下式计算：
Dj＝1.414D+C
式中D－空心球中径
C－加工坡口余量，取C＝3mm
②下料坯钢板下料
根据焊接球直径及加工剖口余量及肋板、支座板的尺寸，计算钢板下料尺寸，下料设备采用国产CNC—4000火焰数控切割机，本切割机直线切割精度0.2MM/10M，曲线切割精度≤0.2MM。
③半球的压制
空心球压制时温度控制在1050OC士50℃（用温度色卡比对），在500T液压机上模锻成型，脱模温度不低于850℃，在空气中自然冷却。
半球成型后，不应有起泡现象，外观光滑，无明显起皱，壁厚的减薄量不大于壁厚的10％且不大于1．5MM（用测厚仪测试）。
④机械加工半球剖口
在专用车床上加工半球剖口至尺寸要求，如下图示：
⑤焊接球焊接加工双肋焊接球加肋焊接，采用单向剖口钢板与半球焊接，
a、焊接球的焊接采用CO2气体保护半自动焊接，焊丝直径小1.2MM，型号HO8MnSiA，先定位焊，然后分层焊接。
焊缝质量应达到I级焊缝。
定位焊接电流采用上限值，厚度大于32MM时应预热至100-150℃。
b．加肋焊接球位置确定后，如下图所示装配，先进行定位焊接、点焊在球圆周方向不少于4点，检查尺寸合格后正式施焊。
C.无肋焊接球的焊接
无肋焊接球两半球焊接时，须加永久性衬垫全熔透焊接如下图所示：
先将其中一半球与永久性衬垫点焊定位，然后与另一半球装配，位置校正后定位焊接，检查尺寸符合要求后正式施焊。
球壳对接焊缝焊接时，采用CO2气体保护焊打底，在滚动胎架上，用埋弧自动焊盖面，焊接完后，再用砂轮机打磨球壳对接焊缝，磨平光顺。
2.4零部件质量检验
网壳的零部件都必须进行加工质量和几何尺寸检查，经检查后打上编号钢印。
检验按《网架结构工程质量检验评定标准》（JGJ78－91）标准进行，网壳拼装前应检查零部件数量和品种。
2.5单元体制作
单元体制作为保证网架制作精度和工程进度，网架制作前，应在专门模胎上制作单元体。
2.5.1单元体模胎制作
2.5.1.1先铺设钢平台，面积约为48m2左右，平台尺寸为4m×12m，钢平台水平度控制在3mm以内。
2.5.1.2在钢平台节点位置处焊接支撑短管（φ133），由于下弦球直径不同，所以短管长度视具体情况而定做成活动式，但必须保证每个单元体的4个下弦节点中心在同一个水平面上。
2.5.1.3在网格中心位置立一支撑管（φ133），在其顶端设一活节（或丝杠式升降节），以保证单元体中心高度。
单元体及其模胎示意图见下图：
2.5.2单元体组装及点焊
单元体制作时，将各杆件与球节点点焊牢固，防止其变形。
制作过程中注意各杆件位置，制作完毕后，对单元体进行样核抽测。
单元体制作尺寸精度如下表：
序号
项次
允差
1
拼装单元节点中心偏差
2.0mm
2
弦杆长
±2.0mm
3
锥体高
±2.0mm
4
下弦对角线长
±3.0mm
2.5.3钢空心球和单元体焊接（详见网架施工焊接方案的有关章节内容）
3、构件底漆涂装施工方法（详见网架施工涂装方案的有关章节内容）
4、构件的包装及运输
4.1构件的运输方案
厂内制作的构件采用公路运输的方案，即构件由制作车间直接运至新会施工现场的堆场。
4.2构件的包装及堆放
4.2.1构件按图纸及有关工艺要求在厂内加工，通过验收。
4.2.2零部件的标记书写正确，方可进行打包。
4.2.3构件的包装时应保证构件不变形、不损坏、不散失。
4.2.4管材构件裸形打包、捆扎必须多圈多道。
4.2.5机加工零件及小型板件装箱发运。
4.2.6包装件必须书写编号、标记、单件外形尺寸及重量。
4.2.7待运物件的堆放，需平整稳妥垫实，搁置干燥、无积水处，防止锈蚀。
4.2.8构件堆放按安装顺序分区存放。
4.2.9相同构件的构件叠放时，各层构件的支点应在同一垂直线上，防止钢构件被压坏或变形。
4.3构件的运输
4.3.1装车时，必须有专人监管，清点上车的箱号及打包件号。
4.3.2车上堆放牢固稳妥，并增加必要的捆扎，防止构件松动遗失。
4.3.3汽车到达施工现场后，及时卸货交接，分区堆放好。
5、网架加工制作的质量控制措施
5.1原材料检测
5.1.1检验方法
本工程所有材料将根据设计院图纸要求进行订货。
对于制作所采用的材料，需严格把好质量关，以保证整个工程质量。
①材料入库后由本公司物供部门组织质量管理部门对入库材料进行检验和试验。
②按供货方提供的供货清单清点各种规格钢管和钢板数量，并计算到货重量。
③按供货方提供的钢管和钢板尺寸及公差要求，对于各种规格钢管，抽查其口径、壁厚及椭圆度，对于各种规格钢板，抽查其长度尺寸、厚度及平整度，并检查钢管和钢板的外表面质量。
④汇总各项检查记录，交现场监理确认。
5.1.2选取合适的场地或仓库储存该工程材料，按品种、按规格集中堆放，加以标识和防护，以防未经批准的使用或不适当的处置，并定期检查质量状况以防损坏。
5.2号料的质量控制
5.2.1号料前，号料人员应熟悉样杆、样板（或下料图）所注的各种符号及标记等要求，核对材料牌号及规格、炉批号。
当供料或有关部门未作出材料配割（排料）计划时，号料人员应作出材料切割计划，合理排料，节约钢材。
5.2.2号料时，针对该工程的使用材料为钢管的特点，我们将复核所使用材料的规格，检查材质外观，对钢管的外观质量、外径、厚度、圆率、直线度等质量进行严格控制，制订测量表格加以记录。
凡发现材料规格不符合要求或材质外观不符要求者，须及时报质检员、技术部门处理；遇有材料弯曲或不平值超差影响号料质量，须经矫正后号料，对于超标的材料退回生产厂家。
5.3钢网壳制作质量控制程序
第三章网架现场组装方案的选择
根据本工程结构特点和现场平面布置情况，为了加快屋盖施工进度，并能很好的和主体施工配合，网架安装按三个施工区域进行施工，先是主体育馆，然后是训练馆，最后是会议中心后。
施工方法与主网架同。
对于大型钢网架的安装施工，一般根据网架的结构形式（包括曲面形状以及连接球形式），采用以下几种安装方法：
1、全支架高空散件拼装法
此方法为搭设满堂脚手架作为拼装支架，支架顶面按网壳下弦曲面形状搭成台阶形，每层台阶按规定标高满铺脚手板，用小型可调支架来支承球节点，将网架的杆件和节点（或小拼单元）直接在高空设计位置总拼成整体。
1.1本方案的主要施工方法及要求
1.1.1网架安装前的准备工作
（1）查验各单元体、杆件、焊接空心球和焊接材料的质量保证书及试验告。
（2）对预埋件的平面位置和标高进行复核。
1.1.2本方案的施工工艺流程
施工前编制详细的施工方案，绘制拼装全图，按设计图纸注明节点球编号、坐标、杆件编号、直径、长度。
对参加施工的全体人员进行技术交底和安全教育。
对进场杆件、球进行规格数量清点，严格按规范对球、杆件进行质量检查。
网架拼装工艺流程图
1.2本方案的优缺点
全支架法拼装对于焊接节点网壳而言，有如下优点：
（1）有利于各节点的坐标控制
网壳拼装的关键技术问题之一是各节点的坐标控制，尤其对焊接节点网壳，用全支架法拼装易于掌握各节点的坐标位置。
（2）有利于保证焊接质量
对于焊接节点网壳拼装，存在大量的全方位焊缝，满堂脚手架有利人员操作，便于保证焊接质量。
（3）有利于保证施工安全
全支架法拼装不仅利于保证人员操作安全，而且有利于保证结构本身安全。
（4）有利于保证工期、节约成本
满堂脚手架有利于全面开花、迅速打开工作面，近而保证施工工期；另外，可以避免使用大型吊机，节约成本。
当然，此方案也存在脚手架材料消耗较大、球节点高空定位困难等缺点。
2、分片吊装法
此方法为根据吊机起重能力，将网壳分成若干个大的单元，在地面拼装后，再在高空进行对接拼装。
网壳分片吊装工艺流程图
此方案虽然可以节约大量的脚手架材料，避免较多的高空焊接工作量，但存在高空对接焊缝质量不易保证，大型吊机台班利用率较低，吊装过程中网壳刚性及吊点的选择、控制以及安全问题较为突出等缺点。
3、整体顶升（或提升）法
此方案为在土建施工完支承柱后，未施工馆内看台及附属结构前，原地对网壳进行整体组装，等地面组装完成后，对网壳进行整体液压顶升或提升就位。
对于焊接球网壳，本方案最大的优点，在于节省了大量的脚手架材料，避免了大量的高空焊接工作，便于保证节点球的坐标位置，另外在起升过程中不改变网壳的受力状态；但有个前提条件：
土建施工完支承柱后其他馆內附属结构（如看台等）不能施工。
这样一来，给土建的后续施工带来较大困难（如钢筋及模板的吊运极为困难），不利于总工序的安排和总工期的保证。
对于以上三中方案，通过对技术可行性、安全可靠性、经济合理性分析，优选全支架高空散件拼装方案。
第四章网架现场安装技术保证措施
针对惠州体育馆网架安装工程以及全支架高空散件网壳拼装方案，在方案实施过程中为了确保质量，特采取以下技术保证措施。
1、焊接方面
1.1确定合理的总拼顺序
为保证网架在总拼过程中具有较少的焊接应力和便于保证调整尺寸，对于主体育馆网架，根据网壳的结构形式（由三个自由曲面组成），决定采用先对两边自由曲面从中间向两端进行拼装，然后对中间曲面进行拼装收口，这样可保持一个自由收缩边,大大减少焊接收缩应力，减少一半的累积偏差。
1.2选择合理的装配焊接顺序
网架拼装时，先焊下弦，使下弦因收缩而向上拱起，然后焊腹杆及上弦杆，对本工程而言可采用循环焊接法。
1.3减少高空球节点的焊接工作量
为了尽量减少高空球节点的焊接工作量可先在工厂将球及杆件拼成小拼单元，然后再进行高空拼装。
1.4建立完整的焊接检验档案
焊接检验项目内容和方法表
序号
检验项目
检验内容和方法
1
焊条质量
检查焊条的合格证、检验报告并进行抽检
2
坡口加工
目测和量尺检查坡口角度、间隙、钝边和坡口面质量
3
装配、定位焊
目测和焊缝检验尺检测装配工艺、定位焊缝质量
4
焊工资格
查看焊工资格证件的有效期和考试合格的项目
5
焊接环境
查看风速、相对湿度、最低气温等气象资料
6
焊接工艺方法
对照焊接工艺方法是否与工艺规程相符
7
焊条使用
检查烘焙、保温和领用情况，查看有关记录和现场操作
8
焊接顺序
查看现场施焊部位的施焊方向和顺序
9
焊道表面质量
目测焊接过程中是否有焊接缺陷
10
焊缝外观质量
用目测和焊缝检验尺检查焊缝尺寸、成形和清除情况
11
焊缝表面缺陷
利用磁粉探伤仪器检查并对探伤记录进行评定
12
焊缝内部缺陷
利用超声波探伤仪器检查并对探伤记录进行评定
2、支架方面
2.1满堂脚手架全部使用钢管支架，为了保证支架稳定、控制支架沉降，在支架设计时，对支架的单肢及整体稳定进行验算；另外，在支架底部垫木契或钢板（主要用在网架球节点支撑处）。
2.2对于球节点支架，为了便于球节点标高控制及杆件角度控制，设计并使用专用可调式拼装支架。
3、测量方面（见网架施工测量方案）
第五章网架施工测量方案
1、测量控制思路及工艺
根据施工现场的拼装特点和精度控制的技术难度，采用先整体控制后局部控制的总体思路，采用依靠坐标系统进行定位控制的测量工艺，首先建立三等导线精度的矩形平面控制网（见附表1）和二等水准精度的高程控制网（见附表2），将主体育馆、训练馆，对观测结果严密平差，以消除其误差，然后进行细部施工放样。
该体育馆设计造型相对比较规则，容易布设矩形控制网。
附表1
导线测量的主要技术要求
等级
平均边长（km）
测角中误差（″）
起始边边长相对中误差
最弱边边长相对中误差
测回数
相对闭合差
DJ1
闭合差
DJ6
三等
3
1.8
≤1/150000
≤1/70000
6
10
≤1/55000
附表2
水准测量的主要技术要求
等
级
每千米高差全中误差（mm）
路线长度（km）
水准仪的型号
水准尺
观测次数
往返较差、附合或环线闭合差
与已知点联测
附合或环线
平地（mm）
山地（mm）
二等
2
DS1
因瓦
往返各一次
往返各一次
4L1/2
2、体育馆网架的测量控制措施
2.1控制点的引测
随着主体高度的不断增加，提前协调有关单位，先将周边较高的柱子浇筑混凝土，然后以平面控制网中的点位为基准，通过三边测量，将点位引测至周边柱顶上，并在柱顶边搭设安全操作观测平台，引测精度保持原三等等级；标高传递采用三角高程法完成，传递精度保持原二等等级。
在使用引点前，定期检核其位移情况，必要时做以修正。
2.2预埋件定位测量
2.2.1预埋件安装前的准备工作
为了保证各柱顶预埋件定位的准确性，制作劲性构架用于支承预埋件。
根据图纸中标识的预埋件的三维坐标反算间接控制点的三维坐标，经复核后备用。
2.2.2预埋件定位步骤
在箍筋绑扎前，支承预埋件的劲性构架必须先行安装，而且根部必须提前锚固在混凝土内，以便保证其刚性，从而保证预埋件定位后不易发生位移。
定位具体分三步：
①.箍筋绑扎前粗调；②.箍筋绑扎、模板支设后精调；③.混凝土边浇筑边监测。
在粗调期间，采用全站仪电磁波测距三角高程法正反镜观测三测回将高程传递到预埋件安装附近某一高度，然后根据预埋件标高，用自动安平水准仪将预埋件找平，用竖向可动螺杆调平至设计标高，在底部焊上角钢限位块，防止预埋件下沉，然后采用先放样点后调平面位置的办法。
（见图1）
在粗调期间，放点的速度和精度是粗调工序快慢的关键。
我们利用几何作弧法，仅需观测就近两个点的坐标即可完成放样工作，速度快、精度高（见图2）。
经过调位，粗调的精度可以控制在±5mm的范围内，待土建的钢筋绑扎、模板支设并校正后，进行精调。
通过全站仪前方交会法边测量边调位，采用“精测资用点坐标－测微秒差改正定点－精测检验”的放样程序，由锚工调整可动螺杆，直到观测坐标偏差在±2.5mm内，通知焊工点焊固定。
在锚栓周围用脚手架固定死，必要时用手动葫芦将锚栓拉在附近的柱子上，在混凝土浇筑过程中加强监控，确保预埋件不再发生位移，当发现确实有位移而且超过5mm时，通过起重工拉链条葫芦再次将预埋件调到位。
2.3球形网架结构的安装测量
2.3.1节点放样
根据图纸中标注的上弦、下弦节点三维坐标数据，提前在看台上精确放样出每一控制小单元中特殊节点三维坐标，用前方交会法完成。
精度控制在±4mm之内，在看台上作出明显的标识，并写上节点编号，给脚手架班组交底在搭设时预留孔洞。
2.3.2胎架定位
将激光垂准仪支设在看台上的节点放样点上，把放样点投测到操作平台上，精度控制在±4mm内，在平台上作出明显的标识，将水准仪支设在框架柱上，通过观测柱顶上的水准基准点，测量出平台上投测点的标高，并写上绝对标高值，交给制作班组使用。
使用过程中，测量人员不断检查点位的位移情况。
并必须与看台上的节点放样点位置保持一致。
2.3.3拼装测量控制
根据胎架的位置标识，拼装人员首先对杆件进行准确下料，在焊接过程中，注意控制焊接变形。
经过激光垂准仪复核，完成上弦节点的准确定位。
误差控制在±4mm内。
2.3.4全过程检测
安装前将下弦节点中心在节点下表面反映出来，并准确贴上高精度的反光片，根据节点大小推算反光片中心的理论三维坐标，通过用全站仪照准反光片中心，测出其与理论坐标的差值，利用对讲机指挥吊装人员及锚工再次调整位置，经多次校正准确后，完成平面位置和标高的定位工作（见图3）。
杆件单元整体竖直度仍然通过控制节点坐标来完成。
检测校正要做到“四校、五测、三记录”。
所谓四校即：
①.初校；②.基础灌浆后锚栓复核；③.安装网架时校正；④.安装完成后校正。
所谓五测即：
①.初校为一测；②.灌浆后进行二测；③.拼装调校为三测；④.安装过程中调校为四测；⑤.网架安装好后进行五测。
所谓三记录即：
①.初校灌浆后复核作好记录；②.拼装时作好记录；③.网架吊装好后作好记录。
3、测量仪器的选择、精度的可行性分析、保证测量精度的措施
3.1测量仪器的选择
3.1.1采用日本SOKKI∧NET2100全站仪，其精度指标：
M″＝2″，Ms＝0.8mm+1ppm×D，D为测距。
3.1.2采用瑞士徕卡TC2003全站仪，其精度指标：
M″＝0.5″，Ms＝1mm+1D×ppm，D为测距。
3.1.3采用瑞士威特N3精密水准仪，其精度指标：
±0.5mm/km。
3.1.4采用日本拓普康AT－G3精密水准仪，其精度指标：
±1.0mm/km。
3.1.5采用苏州一光DJ2光学经纬仪，其精度指标：
M″＝2″。
3.1.6采用苏州一光激光垂准仪，其精度指标：
垂直度1/30000。
3.2精度的可行性分析
采用全站仪进行放样，在不考虑控制点误差的情况下，主要为测角、测边的定位误差ms以及对点误差mi，其误差的计算公式为：
Md2=ms2+mi2
ms2=mα2＋mD2
mα＝2″×D/ρ
mD＝a+b×D
Md──点位中误差
ms──测角测边误差
mi──对中误差
mα──测角误差
ρ＝206265″
m──测距误差
a──测距仪固定误差
b──测距仪比例误差
D──距离
观测过程中，最少观测次数以1测回计，以日本索佳NET2100全站仪为例，观测仪器的测边精度为a＝0.8mm、b=1ppm，测角精度为2″，对中误差为0.5mm,所观测空间长度限制在150000mm内,可计算出最大误差Md，其结果计算如下：
mD＝0.8+1×0.15=0.95mm
m
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