賀勃濤 姚志剛

1　網(wǎng)架結構造型的分類

隨著近年來社會經(jīng)濟與科技的迅速發(fā)展，建筑工程中的網(wǎng)架結構造型也產(chǎn)生了諸多的形式和種類，而且也在不斷地研究與創(chuàng)新。由于網(wǎng)架結構穩(wěn)定性強、剛度大、自重輕以及節(jié)省鋼材使用量等明顯優(yōu)勢，此項技術普遍的應用于文體館、飛機維修庫、加油站等大跨度工程中。通?？梢詫崿F(xiàn)實際應用的網(wǎng)架結構有十余種，但對于各個網(wǎng)架的特性和適合工程的綜合比選之后，現(xiàn)可將網(wǎng)架結構分為以下三個主類。

1.1　平面桁架系網(wǎng)架

此種網(wǎng)架結構是由平面桁架而演變成型的，組成部分為上下兩個弦桿、豎桿和斜桿，其基本網(wǎng)架單元為網(wǎng)片。平面桁架系網(wǎng)架分為下列四種。

（1）兩向正交正放網(wǎng)架：兩向節(jié)間為偶數(shù)，支撐平面為斜桿以保證傳遞水平荷載；

（2）兩向正交斜放網(wǎng)架：各個榀桁架剛度各異而形成良好的作用空間；

（3）兩向斜交斜放網(wǎng)架：適用于受力欠佳、矩形平面、構造復雜的特殊要求建筑；

（4）三向網(wǎng)架：適用于三角形、圓形和多邊形等跨度較大的網(wǎng)架平面，其受力性能好，空間剛度大。

1.2　四角錐體系網(wǎng)架

此種網(wǎng)架結構可分為下列五種。

（1）正放四角錐網(wǎng)架：應用范圍最廣、受力均勻、空間剛度大；

（2）斜放四角錐網(wǎng)架：應用較為廣泛，節(jié)點構造簡單，弦桿上短下長；

（3）正放抽空四角錐網(wǎng)架：經(jīng)濟效果好、構造簡單、桿件數(shù)目少，用于較小跨度平面；

（4）棋盤型四角錐網(wǎng)架：弦桿上短下長，剛度較好；

（5）星型四角錐網(wǎng)架：弦桿上短下長，剛度稍差，適用于中小跨度的平面。

1.3　三角錐體系網(wǎng)架

此種網(wǎng)架結構組成部分為弦桿和斜桿，根據(jù)三角形的穩(wěn)定性確定結構造型。所以此種網(wǎng)架結構可以順置也可以倒置。根據(jù)其弦桿的連接方式和基本網(wǎng)架單元的組合方式不同，分為下列三種。

（1）三角錐網(wǎng)架：適用于中大跨度平面，受力均勻、空間剛度大；

（2）抽空三角錐網(wǎng)架：適用于中小跨度平面，整體剛度較差；

（3）蜂窩型三角錐網(wǎng)架：適用于中小跨度的周邊支撐網(wǎng)架、多邊形、圓形網(wǎng)架平面。

2　網(wǎng)架的結構特點

（1）大跨度網(wǎng)架的空間結構通常都是由各個小構件組成的，而且各個連接點之間與構件都比較單一，所以需要首先完成標準尺寸的單元預制、構件預制和各個零部件以保證高程度的工業(yè)化。此項操作完成之后既能縮短工期，又能提高成品的質(zhì)量。且網(wǎng)架的各個預制構件和單元的尺寸小、重量輕，故而可以提高運輸、儲存、安裝、卸載的方便度。與此同時，網(wǎng)架的單元結構簡單，節(jié)省了在現(xiàn)場施工安裝時的工作量以及所需技術措施，且不需要大型起重設備的運轉。

（2）通過綜合比選之后確定應用的網(wǎng)架結構，其各個面的受力均勻且剛度較大。即使將其應用于大跨度建設工程時，也能在一定程度上節(jié)省鋼材料的用量。通過比較網(wǎng)架結構的三向受力與單向受力的平面結構，前者由于重量輕而更能節(jié)省鋼材料的用量。即使其有著多樣曲面的網(wǎng)殼結構，只要有精密的設計方案就能減少其變形、達到受力均勻且合理的目的、節(jié)省鋼材料的用量。

3　大跨度鋼網(wǎng)架結構整體提升施工關鍵技術分析

3.1　鋼網(wǎng)架結構的制作加工

上文已提及，大跨度網(wǎng)架的空間結構通常都是由各個小構件組成的，其采用鋼管或者型鋼為原材料。但由于網(wǎng)架內(nèi)外部之間的桿件連接結構數(shù)量多且網(wǎng)架結構是封閉式的，因此鋼結構件的制作技術相對復雜，且很難矯正已經(jīng)加工成型卻發(fā)生變形的桿件。所以必須嚴格落實大跨度網(wǎng)架結構中的各個鋼結構件和各個桿件的安裝、制作及其焊接等施工工作，且對于最終的網(wǎng)架拼裝結果進行提升，以達到高效、高質(zhì)、經(jīng)濟、安全的建筑工程。

（1）制作鋼管：鋼管的制作工藝中，根據(jù)鋼管桿件不同程度的切割要求，采取的儀器是數(shù)控相貫線切割機。此種儀器可以根據(jù)切割前的預制樣品程序進行自動化切割技術。由此可以得出，鋼管制作工藝程序中切割樣品程序的編程是尤其重要的。為了達到有效控制與合理提高切割程序質(zhì)量的目的，可以使用CAD與AUTOCAD結合完成升級與編程。

（2）制作網(wǎng)架結構中的焊接球結構：制作網(wǎng)架焊接球的第一步就是要對半球進行下料。首先要根據(jù)加工的構件坡口和焊接目標的直徑完成下料半球尺寸的計算。再由之前得到的計算結果進行切割程序，嚴格控制誤差的范圍在1mm左右，并且產(chǎn)生的切割切口不能出現(xiàn)大雨3mm的凹陷或2mm的熔深。制作網(wǎng)架焊接球的第二步為壓制半球。首先需嚴格控制溫度范圍在1000～1100℃之間（脫模溫度保持650℃以上），半球充分煅燒之后，利用液壓機（350～630T）對半球進行施壓并待其成型，再脫模并自然冷卻。制作網(wǎng)架焊接球的第三步為連接半球成為焊接球。焊接時采用的專業(yè)儀器是需二氧化碳氣體對其進行保護的空心球自動焊接機。

3.2　地面組裝

網(wǎng)架地面組裝技術操作過程中，應先在地面組裝好網(wǎng)架結構的主體部分再進行起吊。其中拼裝場地的嚴謹與否決定了網(wǎng)架結構的整體質(zhì)量，例如拼裝場地需滿足絕對平整以達到高效率的拼裝、網(wǎng)架安裝之前則需要勘探場地以達到高精準的坐標數(shù)據(jù)。

3.3　液壓提升

由圖1可以看出液壓提升技術的特點如下。

圖1　液壓控制系統(tǒng)技術體系分析

（1）可以通過設備的提升進行不斷組合，由此結構整體提升不再受重量、跨度、面積等因素的限制；

（2）承重體系采用柔性鋼絞線，合理的承重點至關重要，如果承重點的選擇合理客觀，則整體提升的幅度和高度就不受限制；

（3）提升油缸錨可以實現(xiàn)逆向運動自我鎖定，既保證了液壓提升操作過程的安全，又可以長期可靠地在任意位置實現(xiàn)鎖定各個構件的目的；

（4）液壓提升設備承載能力大、體積小、重量輕。

3.4　同步控制

某屋蓋項目中，計算機同步控制技術的高效實施得到了各行各界的一致認可和高度評價。先提出此項技術應滿足以下要求。

（1）需保持各個吊點提升時的同步性，且控制誤差范圍在-10～10mm之間；

（2）需保證每一臺液壓提升設備的受載均勻。

4　BIM的應用

工程施工人員對于工程設計圖紙的轉換理解能力，是二維表達在建筑工程的傳統(tǒng)工作模式中的重要決定因素。諸如上文提及的文體館、飛機維修庫、加油站等大跨度工程，應用到BIM技術可更直觀地處理信息模型和分析工程的參數(shù)化，以此保證高效率地完成施工任務。

4.1　建立三維模型

Tekla Structure軟件主要用于實現(xiàn)網(wǎng)架主體結構構件的三維建模，其特性是該軟件允許同一模型多人同時建模。其主要工藝流程為：首先鍵入某工程所需要的全部信息于BIM模型中；再經(jīng)過綜合管線完成布設復核之后得到項目工程的BIM模型。

圖2　生成BIM的綜合模型流程圖

4.2　模擬構件

建筑工程的傳統(tǒng)平面工作模式中工作難度大，是由于其網(wǎng)架構件的結構復雜、構件數(shù)量多等因素影響。而由BIM構建出的三維模型能精確地完成結構復雜的施工任務，其主要工作原理為：簡單化地呈現(xiàn)結構復雜的網(wǎng)架空間形態(tài)以及降低現(xiàn)場安裝工程的誤差和錯誤率。除此之外，BIM還真實的將倒角、螺栓、孔距等構件反映在了三維模型當中，簡單、高效地完成了構件的模擬。

4.3　模擬施工

這一工藝的主要目的在于復核設計方案是否完全可行以及進行施工方案的完善。傳統(tǒng)施工方式中，很難實現(xiàn)精準地控制鋼網(wǎng)架結構對接點的坐標，也就很難實現(xiàn)實際安裝工作的準備。故而施工模擬這一工藝提高了整個工程工作的管理和控制效率。

4.4　BIM技術的優(yōu)點

（1）作業(yè)流程具有同時性、高效性；

（2）模擬工藝具有精確性、直觀性；

（3）施工結果具有節(jié)約性、高質(zhì)性。

5　結束語

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種建筑工程的施工量也會大幅度增加，大跨度鋼網(wǎng)架結構整體提升施工技術的應用也會越來越普遍。由于大跨度鋼網(wǎng)架結構造型的裝卸有著很大的難度，所以掌握其整體提升施工的關鍵技術是保證建筑物的安全性與穩(wěn)定性的先決條件?，F(xiàn)階段通過大量大跨度鋼網(wǎng)架結構整體提升施工的最終結果表明，這一技術在現(xiàn)場施工過程中存在的問題越來越少，其施工方式和工藝在進一步地發(fā)展、完善、創(chuàng)新并逐漸成熟。

[1]曾強.空間鋼結構計算機控制液化整體提升技術[J].施工技術，2014：15～17.

[2]陳冬冬.大跨度網(wǎng)架結構整體提升技術研究與應用[J].重慶大學，2013：24～25.