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张凌震，闫伟 （中交机电工程局有限公司，北京 100088） 摘 要：国投曹妃甸煤码头工程新建煤炭封闭大棚，系国内港口环保工程中的首次应用。施工中采用了先安装起步跨，再进行空中散装的工艺，无脚手架安装，施工成本低，安全可靠，顺利地完成了网架安装。 关键词：散货堆场；封闭大棚；安装工艺；环保 1 工程概况本工程封闭大棚横跨国投曹妃甸煤码头17和18号堆场，共分为9个库，跨度103 m（支座节点之间间距），1号库长度99.84 m，2～9号库长度均为109.98 m，总长度约1 100 m，为正方四角锥螺栓球节点网架结构。网架弧顶高度约40 m，上弦多点支撑，最高点为41.24 m，1号库南侧带山墙（见图1）。主檩条为160 mm×80 mm×3 mm矩形钢管，次檩条为100 mm×60 mm×3 mm矩形钢管，屋面为820型（厚度0.80 mm）单层镀铝锌压型钢板，采光带采用820型玻璃钢采光板。网架厚度3.5 m，网格尺寸约4 m×4 m，采用螺栓球节点连接，网架剖面为三芯圆结构（见图2）。封闭大棚内设置1台能力为7 780/6 500t/h的堆取料机及配套的皮带输送机，该结构为国内港口环保工程首次采用，网架总重约8 800 t，其网架跨度、高度、体量在国内同类工程中也较为罕见。  图1 航拍图 2 工程特点分析本工程网架跨度达103 m，最高点为41.24 m，总投影面积约11万m2，多为高处作业，施工难度大，作业危险。如何在确保工期、安全的前提下合理选择安装方案尤为重要，本工程采用了一种起步单元一端延伸安装，小单元悬挑安装，充分利用圆柱面网架结构稳定特点的高空安装工艺。该工艺由于采用无脚手架安装，大大降低了施工成本、缩短施工周期，安全可靠[1-2]。  图2 剖面图（单位：m） 3 吊装受力安全性论证由于网架跨度大、高度高，单侧提升网架宽度窄，因此在提升延伸拼装过程中，为控制网架的变形，减少网架吊装过程中应力对结构的影响，在网架下弦用钢丝绳与手拉葫芦横跨度连接，每延伸拼装一部分后就增加钢丝绳，确保网架的结构几何尺寸和挠度。施工前采用中国建筑科学研究院编制的空间网格结构分析设计软件MSGS对吊装工况各杆件的应力比、网架整体变形量进行验算确保安全。 3.1 各吊装工况的网架位移及应力 吊装计算中的荷载取值主要为结构自重和部分活荷载，按不利位置施加于6处，每处5 kN。各工况的吊装计算采用的是中国建筑科学研究院编制的空间网格结构分析设计软件MSGS，该程序目前广泛的应用于空间网格结构的设计中。 3.2 吊装工况 计算得到各吊装工况下的网架位移及应力图，最大竖向位移为6 mm，变形量极小，不会对网架的整体受力产生不利影响。从上弦杆件的应力比来看，吊装过程中杆件的应力比均远小于其设计强度，下弦杆件及腹杆的应力图也类似，因此在吊装过程中杆件的强度是安全的。 经过对吊装工况的分析，本方案所制定的施工工艺无论对网架结构本身的安全还是对吊车吊装安全都是可行的，可以用于该项目的网架安装。 4 安装工艺4.1 施工流程 施工准备→测量放线→起步跨地面延伸安装→起步跨整体就位→小单元空中散装→主体验收→檩条安装→檩条安装及屋面彩板制作安装。 4.2 起步单元安装 起步跨单元网架的安装与就位是本工法的关键点，起步单元首先应具有一定的刚度，此外还要考虑减少后续安装累积误差的产生，为此起步网架的位置选择在网架中部，尺寸为上弦4个网格、下弦3个网格。计算起步单元总重量约80 t，选用2台130 t、4台80 t、4台50 t吊车，完全能够满足整体吊装。 首先从跨度一端的网格单元开始组拼，组拼时先将基本的四角锥单元拼装成型，逐个进行组合拼装，起步端形式为上弦5个网格，下弦4个网格，逐步变为上弦3个网格，下弦2个网格；网壳起拱至一定高度，采用吊车将网壳结构的起拼端吊至支座，将支座就位，将组拼端提升至所需高度，并支垫钢支架，继续向前组拼起步跨，组拼约2～3个网格后，用吊车将组拼端提升至下一个拼装所需高度，并支垫钢支架，继续向前组拼起步跨，直至完成起步跨组拼；然后采用10台吊车将起步跨整体吊装就位，完成起步跨的安装。在起步跨组装过程中，随着跨度加大和高度增高，随时测量下弦球坐标点以确保坐标尺寸的正确，当起步跨组拼到一定高度后，在跨度方向增设钢丝绳拉索，在跨度两侧增设钢丝绳风缆，以保证起步跨的整体稳定性。起步过程示意图见图3。  图3 起步过程示意图 注：虚线部分表示网架提升后延伸拼装，箭头代表吊点位置。 网架起步跨单侧提升安装的工艺原理是充分利用圆柱面网架的结构稳定性和网架支座为固定铰支座的特点，支座球不焊接在支座内角度旋转（用圆钢与支座临时固定），逐步延伸拼装，直至完成网架起步跨的安装[3]。 4.3 高空散装 起步跨安装完成后，以高空散装法向起步跨两侧进行安装。网架散装以网架一侧的支座为起点，按照先下弦后腹杆再上弦的顺序安装。依照吊装的顺序先在地面上拼装锥体，吊装前技术人员及时检查小拼单元，确保安装准确性，便于高空顺利对接。高空散装安装网架，随时检查网架的质量，检查上弦、下弦网格尺寸，网架纵向长度、横向长度、网格矢高。小单元一般设一个球节点，吊装过程中检查吊装钢丝绳、勾头、吊环等是否可靠，然后再慢慢吊离地面。对于较细的杆件四角锥，考虑高强螺栓不能承受较大的剪切力，吊装时设置多个吊点，以达到多点受力，保护高强螺栓的目的[4]。小单元提升到安装高度，吊车缓慢转向相应的安装位置，由高空作业人员控制杆件缓缓向相应的球节点靠拢，完成空中对接。网架散装过程中2人在上弦球结点处，2人在下弦球结点处，分别找准与杆件相应的球孔，将杆件与球之间的螺栓迅速拧紧到位，4人同时工作，相互之间熟练配合。高空散装示意图见图4。 经检验，网架结构安装的主要检验项目及一般检验项目均符合要求，其中横向网架边长、竖向网架边长、网架支座中心偏移、网架相邻支座高度偏差、支座最大偏差等允许偏差项目共检测1 032点，合格983点，合格点率为95.3%，且不合格点最大偏差值未超过允许偏差的1.2倍[5]。 4.4 檩条安装及屋面彩板制作安装 先将檩条两端封口并进行防腐和防火处理。主檩采用由低至高的安装顺序，安装人员使用移动挂梯，并系挂好安全带，保证人员高空作业安全。根据图纸及檩条的规格，使用麻绳将檩条提升至安装位置，主檩两端分别焊接在2个相邻的上弦球支托中心位置，逐一安装后续主檩，直至全部安装完毕。次檩同样采用由低至高的安装顺序，使用麻绳将檩条提升至安装位置，将次檩焊接在主檩的檩托板上，逐一安装后续次檩，次檩与次檩两端对接满焊，直至全部安装完毕。主、次檩条焊接完成后及时对焊接部分进行补漆处理。  图4 高空散装示意图 屋面彩板分段制作安装，采用压板机现场压制成型。安装前将彩板上残留物清洗干净，在人员操作位置搭设移动挂梯，所有彩板使用缆绳进行提升，彩板与缆绳接触位置加设防磨垫。具体步骤：1）沿着次檩的垂直方向拉一条通长平行于轴线的安装定位线；2）将第1块彩板对准对齐定位线，所有波峰与次檩使用自攻螺钉固定，采用弹线法以保证自攻螺钉的直线度；3）将第2块彩板的波峰低谷与第1块彩板的波峰低谷对应贴实，纵向搭接长度为120 mm，逐步安装每一块彩板，遵循一个方向安装彩板的原则，用以上方法逐步安装直至完成[6-7]。 5 结语本工程采用的大跨度封闭大棚网架在我国港口环保工程中首次应用。采用的起步单元一端延伸安装，小单元悬挑安装，充分利用圆柱面网架结构稳定特点的高空安装方法，无脚手架安装，安全可靠，大大降低了施工成本、缩短了施工周期，经过实际使用验证完全能够满足使用功能。 工程实施时，从方案的确定、吊装安全验算、材料的检验、各工序的验收等均严格按照设计及相关规范的要求，施工过程中质量、安全始终处于受控状态，圆满完成了工程，为港口堆场网架安装和港口环保项目实施类似工程提供了宝贵的经验。 参考文献： [1]齐澎波，叶举，邵宝珠，等.大跨度干煤棚网壳结构的施工技术[C]//首届全国钢结构施工技术交流会论文集.2006：317-319. 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Key words：bulk yard;closed coal greenhouse;installation technology;environmental protection 中图分类号：U653.7 文献标志码：B 文章编号：2095-7874（2017）01-0068-04 doi：10.7640/zggwjs201701015 收稿日期：2016-09-02 修回日期：2016-11-18 作者简介：张凌震 （1977— ），男，江苏江都人，高级工程师，北方分公司总经理，机电专业。E-mail：dadage2008@163.com |
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