网架结构重量轻、刚度大、力学性能好、抗震性能好,设计、加工制作和安装精度高。大至100 米跨度以上的房屋建筑,小至几米跨度的门头装饰或广告牌都可以使用网架结构。网架结构按网格组成情况主要有四大体系:交叉架体系、四角锥体系、三角锥体系、曲面网架体系,每种体系都又衍变为多种形式,花样繁多便于造型,可适应于建筑师大胆的创意,铸造出更时尚,更完美的建筑艺术精品。在科技飞跃发展、高度经济效益的当今社会,网架的潜在势力正值用武之地。
网架结构在中国已经有十几年的发展史,现在已经广泛应用于厂房、体育馆、超市以及小型加油站等等。网架结构在国内的发展很快,现在国内已经形成了一批集设计、加工制作和安装施工的企业,很有发展前景。
由于网架结构属屋面结构,施工位置一般比较高,面积比较大,通常施工区域下方都有机械设备、其它结构等,造成施工难度大。选择合理的施工方法,制定详细的施工方案对于工程进度、施工费用来说意义重大。就目前来讲,网架施工一般有三种方法:整体预升法、高空滑移法和高空散装法。
一、 整体预升法
整体预升法,顾名思义,就是将网架整个在地面或者平台上拼装完毕,利用吊装机械垂直或水平吊装在需要安装的部位,最后进行调整和固定。整体预升法有以下几个特点:
1、施工速度快:由于网架在地面或平台上进行拼装,不需要脚手架搭设,网架拼装不受高空作业运输和安全方面的特殊限制,是几种施工方法中施工最快的。
2、拼装质量有保证:在地面或平台上拼装,便于控制拼装质量。高强螺栓的紧固,可以做到逐个检验;面漆的涂刷比在高空更加容易检验。
3、不需要任何周转材料,节约成本:整体预升法施工不需要搭设脚手架,对于节约成本有很大的意义。
4、施工受场地限制:在地面拼装时,必须有足够大的拼装场地和吊装机械吊装的场地,在吊装高度越高、回转半径越大时施工难度越大。
5、网架的重量不能太重:整体预升法要考虑吊装时吊点的合理布置,即要保证吊装过程中的受力平衡又要保证网架在吊装过程中不能产生变形。
在天津双港垃圾焚烧发电厂项目中,灰库区域网架就是用整体预升法施工的。网架总面积332 平方米,重量约12 吨,安装高度22 米。网架的地面组装用了一天的时间,吊装机械用100 吨履带吊,整个吊装和调整过程只用了不到一小时。
二、高空散装法
高空散装法要求施工区域下方搭设满堂红脚手架,在脚手架上满铺脚手板形成一个工作平台,施工人员在平台上完成安装作业。施工人员在工作平台上将网架每个网格拼装成一个三角锥体后借助人力将三角锥体的网架小单元吊至网架安装部位,由安装工人将三角锥的三个顶端的高强螺栓逐个拧入螺栓球孔中,这样形成一个网格和一个网格空中拼接式,拼装到每个柱顶后,将支座校正后和预埋件焊接牢固直至网架整体封闭合拢。高空散装法是目前网架施工中最常用的一种方法,有以下特点:
1、施工周转材料用量大,搭设脚手架工期长。高空散装法脚手架一般要求在施工区域下方搭设满堂红脚手架,脚手架上满铺脚手板作为一个施工平台。高空散装法施工的网架面积一般比较大,造成脚手管等周转性材料的使用量很大,脚手架搭、拆工期长。
2、施工人员比较安全。由于在平台上施工,杜绝了高空坠物,人员在平台上便于施工。高空散装施工方法要求施工平台上的荷载必须均匀分布,施工前要计算,保证脚手架在施工过程中不发生变形等。高空散装法的一个改进是可根据现场实际情况用可以移动的滑移脚手架代替满堂红脚手架。用滑移脚手架施工每次拖移时应有专人指挥,专人观测,先试拖1~2m 后,对架子变形情况进行检查,确认无变形后方可正式拖移。拖移定位后应对脚手架的变形惰况进行全面检查,确认无变形后方可使用,确保脚手架在施工过程中的安全可靠。滑移的脚手架可以利用施工区域下方的吊车轨道移动,或者在脚手架上增加滑轮来移动。
改进后的高空散装法的一个成功的范例是双港垃圾焚烧发电厂垃圾池区域网架施工。垃圾池总面积2600 平方米(80 米长*32 米宽),网架下弦高度距离垃圾池底42 米,在下弦下方6 米高度沿长度方向有两列天车。施工过程中,在垃圾池天车横梁上搭设可以移动的脚手架,脚手架上铺脚手板形成工作平台,施工人员在平台上进行施工。需要移动天车时,可以方便移动天车。
三、高空滑移法
简而言之,高空滑移法施工就是在地面把网架组合成200-300Kg 的一个小组合件(一般4 根杆和一个螺栓球),利用垂直运输机械吊至网架的安装部位,在施工人员在空中将组合件固定到安装部位。施工过程中不搭设脚手架,施工人员利用已经拼装完毕的网架,从一端向另一端推进。高空滑移法施工有以下几个特点:
1、对机械的要求比较高。高空滑移法施工要求整个施工区域都在垂直运输机械的工作半径之内,并且需要长时间占用机械。施工前需要准备充足的垂直运输机械。
2、不需要搭设脚手架,节约成本。本施工方法要求施工人员在刚施工完毕的前一个网架小单元上进行施工,适用于施工区域下方不具备脚手架搭设条件或者脚手架工程量太大的情况。
3、施工速度慢。由于施工过程需要将网架在地面组合成组合件后用机械吊至安装部位后,由施工人员在高空拼装,受高空作业的限制,而且组合件由3 杆1 球组成,安装到预定位置(同时将3 条螺栓插进对应的螺栓孔)难度比较大。
4、安全防护难。由于施工人员在已经施工完毕的网架下弦杆和螺栓球上施工,高度一般比较高,而且安全防护困难,造成施工过程中容易发生高空坠落等安全事故。施工时,必须指定详尽的安全施工措施。高空滑移法施工是网架施工中不太常用的一种施工方法,但如果前两种施工方法不能满足施工要求,比如不具备脚手架施工条件和网架面积比较大时,可以使用高空滑移法。
在双港垃圾焚烧发电厂项目中,洁净区域网架施工中应用了高空滑移法。洁净区域内部设备比较多,脚手架无法搭设,而且本区域网架面积超过3000 平方米,重量近100 吨。施工过程用16 吨平臂吊和履带吊进行配合,工程进行十分顺利。
网架施工过程中,可以根据现场的实际情况灵活施工,可以只应用一种施工方法,也可以用几种施工方法相结合的施工方法进行施工。网架施工之前,要根据现场人员情况、机械情况、网架高度和面积、场地情况以及其他施工的交叉施工情况,综合考虑工期和成本,制定合理的施工方案。