CN102425326B - 螺栓球网架筒壳储料仓逆安装施工工艺 - Google Patents

Abstract

一种螺栓球网架筒壳储料仓逆安装施工工艺，其特征是首先，根据当地气象条件，按最不利气象条件和拱棚物理参数，采用CFD数值风洞计算技术及有限元算法得到网架节点杆件的尺寸，即每个节点的球头直径和其上安装的杆件的几何参数，绘出施工图纸，该施工图纸上至少应包括各节点的编号和每个节点的杆件数；然后将施工步骤分为起步单元安装和空中悬挑单元的安装。它无需搭设满堂红脚手架，具有省时，省料，安全可靠听特点。

Description

螺栓球网架筒壳储料仓逆安装施工工艺

技术领域

本发明涉及一种物流设备的制造方法，尤其是一种钢结构网架储料仓的制造方法，具体地说是跨度在80米以下的螺栓球网架筒壳储料仓逆安装施工工艺。

背景技术

落地式筒壳储料仓是为储存颗粒状、粉状原材料（熟料）和保护运营设备而专门建造的一种结构建筑。被广泛的应用于煤矿、电厂、水泥、钢铁、化工等行业。随着国家对环境保护要求越来越高，此种结构形式的储料仓建设数量和规模越来越大，每年以20~30%的增长速度在推广、应用。

目前，社会上使用的储料仓一般分为二种结构形式：一种为圆形（球形）的穹顶储料仓（本公司已申报并获得发明专利），另外一种筒壳（拱棚）形储料仓，而此种筒壳结构又分为小跨度（60m以下），大跨度（60~80m）、超大跨度（80~120m），因其跨度不同，其安装工艺区别很大，对于跨度80m以下的筒壳，传统的安装方法一般采用满堂红脚手架，其脚手架的安装费用、材料费用和延长工期费用等占整个建筑物造价的30%，且工期长，安全性差。

近几年对于跨度40m左右的网架结构有采用地面组装，整跨吊装的施工方案，但局限于重量轻跨度小的结构。对于跨度60~80m也有采用将建筑物分为若干环带，在任一环带内搭设脚手架，在其上面散装网架，形成起步单元，拆除脚手架从起步单元起进行高空散装成型。此种工艺比前二种施工方法已有进步，但是，起步单元仍然要满堂红脚手架，其费用较高，安全性较差，而质量不易控制。

发明内容

本发明的目的是针对现有的筒壳式储料仓施工中存在的周期长、工艺复杂、造价高、用钢量大的问题，发明一种可降低含钢量、施工方便、质量保证、安全可靠的小跨度螺栓球网架筒壳储料仓逆安装施工工艺。

本发明的技术方案是：

 一种螺栓球网架筒壳储料仓逆安装施工工艺，其特征是它包括以下步骤：

    首先，根据当地气象条件，按最不利气象条件和拱棚物理参数，采用CFD数值风洞计算技术及有限元算法得到网架节点杆件的尺寸，即每个节点的球头直径和其上安装的杆件的几何参数，绘出施工图纸，该施工图纸上至少应包括各节点的编号和每个节点的杆件数；

    其次，按照计算结果备料，在地面预先完成节点杆件即小拼单元的初步连接，按节点编号排列，也可在施工过程中按施工图纸的节点编号完成节点杆件即小拼单元的初步连接；

第三，完成起步单元的安装，该起步单元选在整个网壳的中部，宽度为5-6个网格，起步单元由三段拱形单元拼装而成，其中中间段的拱形单元占3/5，两边的拱形单元各占1/5；拼装时先在选定的安装位置附近的地面拼装中间段拱形单元即A段，A段拱形单元拼装完成后的高度控制在20米以内，A段拱形单元的拼装是从一端开始由吊车配合逐格向另一端拼装，全部在地面完成；A段拼装完成后用4台吊车抬吊配合对两边的拱形单元即B段和C段进行地面拼装，B段、C段拼装完成后的高度应控制在15米以内，选4到5个网格高度，4台吊车吊点位置应进行设计验算，以使B段、C段拼装完成后的起步单元保持平衡，拼装好的起步单元要进行整体安装，按照基础预埋件中心线首先固定一边，另一边根据误差情况进行调整，待误差满足要求后焊接固定，安装完成的起步单元刚度较差，不能抵御较大的风荷载和施工荷载，还必须在两侧用绳索进行张拉稳定，保证施工安全，然后进行高空散装；

第四，从起步单元两侧用小拼单元向筒壳两端进行高空悬挑安装，悬挑安装时必须圈圈闭合，以保证网架的整体刚度，直至整个网架安装结束；

    第五，网架安装结束后再进行后续面板和内部设备的安装。

所述的跨度不超过80米，高度不超过35米。

本发明的有益效果：

1、本发明采用了计算机模拟风洞技术，将原来的整体拱棚风洞试验改为网格节点的风载模拟试验，大大增加了试验的准确性。同时由整体结构计算改为按节点建模计算，所得到结构更能准确的反映节点受力情况，因此准确性更高；代替了试验室风洞试验，减少了时间，节约了成本。

2、本发明采用了细化荷载分布，根据从上到下各层荷载的变化设置网格尺寸。因此，设计计算方法更加科学合理，最大限度的节约了用钢量。

3、在没有成熟的设计方法的情况下，采用有限元计算程序和多种网架专用设计软件相结合，相对比验证，在确保结构安全带条件下降低了含钢量（跨度60m，含钢量22kg/m²；跨度80m,含钢量25~28kg/m²）；。

4、为确保结构安全，增加了在施工过程中，在最不利的结构形式下受最大不利的风荷载的模拟验算，为施工安全和施工方案的可行性获得了依据。核实了计算依据。

5、本发明将结构施工分成起步稳定单元和高空悬挑小拼单元二个施工段进行安装，以起步单元为高空悬挑小拼单元安装的承重结构，即以结构本身的承载能力承受后续施工荷载，是十分科学的，它突出了矛盾的重点，简化了施工程序，是技术方案的突破。

6、采用本发明的安装方法，施工工艺无脚手架安装，节约其脚手架的安装费用、材料费用和延长工期费用等占整个建筑物造价的30%。且质量保证，安全可靠。

7、本发明采用吊车作为起步单元的拼装工具，使得整个起步单元拼装简单，占地面积小，它突破了传统的吊车仅仅用于吊装的思路，拓展了吊车的应用范围，是一种逆安装思路。

8、本发明全部取消满堂红脚架，将超大跨度网架分解成起步单元和散装单元二个部分，采用地面拼装，高空组装的全新施工方案，节约了成本、缩短了工期、稳定了质量、安全有保障。

附图说明

图1是本发明的起步单元的俯视图结构示意图。

图2是本发明的起步单元中的中间段即A段的横截面结构示意图。

图3是本发明的起步单元拼装后的截面结构示意图。

图4本发明的空中悬挑安装时的施工现场安装示意图。

图5是本发明的下弦杆小拼单元中的吊装示意图。

图6是本发明的上弦杆小拼单元中的吊装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

    如图1-6所示。

一种小跨度螺栓球网架筒壳储料仓逆安装施工工艺，筒壳储料的跨度不超过80米，高度不超过35米，具体的施工工艺包括以下步骤：

    首先，根据当地气象条件，按最不利气象条件和拱棚物理参数，采用CFD数值风洞计算技术及有限元算法得到网架节点杆件的尺寸，即每个节点的球头直径和其上安装的杆件的几何参数，绘出施工图纸，该施工图纸上至少应包括各节点的编号和每个节点的杆件数；具体的计算方法可采用申请人在先申请的申请号为200810244134.2的发明专利中有关球形储料仓的计算方法加以实现；

    其次，按照计算结果备料，在地面预先完成节点杆件即小拼单元（如图5、6）的初步连接，按节点编号排列，也可在施工过程中按施工图纸的节点编号完成节点杆件即小拼单元的初步连接；

第三，完成起步单元的安装，该起步单元选在整个网壳的中部，宽度为5-6个网格，起步单元由三段拱形单元拼装而成，其中中间段的拱形单元占3/5，两边的拱形单元各占1/5；拼装时先在选定的安装位置附近的地面拼装中间段拱形单元即A段，A段拱形单元拼装完成后的高度控制在20米以内，A段拱形单元的拼装是从一端开始由吊车配合逐格向另一端拼装，全部在地面完成；A段拼装完成后用4台吊车抬吊配合对两边的拱形单元即B段和C段进行地面拼装，B段、C段拼装完成后的高度应控制在15米以内，选4到5个网格高度，4台吊车吊点位置应进行设计验算，以使B段、C段拼装完成后的起步单元保持平衡，拼装好的起步单元要进行整体安装，按照基础预埋件中心线首先固定一边，另一边根据误差情况进行调整，待误差满足要求后焊接固定，安装完成的起步单元刚度较差，不能抵御较大的风荷载和施工荷载，还必须在两侧用绳索进行张拉稳定，保证施工安全，然后进行高空散装；

第四，从起步单元两侧用小拼单元向筒壳两端进行高空悬挑安装，悬挑安装时必须圈圈闭合，以保证网架的整体刚度，直至整个网架安装结束；

    第五，网架安装结束后再进行后续面板和内部设备的安装。

    详述如下：

一、    细化节点载荷，创新网架结构设计、降低用钢量。

1、          结合本安装工艺，在设计中采用CFD数值风洞技术，取代风洞模拟试验，使计算数值更接近实际，安全可靠，降低试验成本，节约了设计时间；

2、          结合本安装工艺，设计中优化网格布置，并按当地最大风速及建筑物的结构形式选取最不利载荷组合，优化和细化载荷数值，精确分布到各个网架节点，获得载荷参数与经济指标的关系；

3、          结合本安装工艺，用有限元计算方法得到网架各个节点杆件的截面，设计出网架结构图纸；

4、          因为以上设计方法将网架载荷细化到网架各个节点，根据载荷数值不同选取杆件截面，所以可比传统的设计降低用钢量10~15%。

二、    安装工艺施工工艺

逆安装施工工法基本原理：

将结构施工分成基本单元和高空悬挑小拼单元二个施工工段，以基本单元为小拼单元安装的承重结构，即以结构本身的承载能力承受后续施工载荷。具体做法是：先在地面将基本单元3/5跨度的网架杆拼装成整体，用吊车或扒杆整体起吊高空，在地面二跨支座处安装剩余的2/5网架杆，直至全部安装完成，稳定在支座处焊牢，形成稳定的单元，全部在地面施工，以此基本单元为起步单元做高空悬挑小拼单元，直至完成整体网架的安装工程。

三、    施工工艺及操作要点

1、施工工艺流程

施工准备→测量放线→起步单元地面拼装→小拼单元高空散装→主体验收

1.1施工准备

1.1.1根据设计图纸，安装指导书对参加安装的人员进行培训，做好技术和安全交底。

1.1.2备齐所用的工机具，确保其性能良好。

1.1.3对进场构件进行报验、随机抽样检测，做好进场构件的检验记录。

1.1.4对进场杆件、螺栓球进行分拣，按规格、使用部位，清点清楚，分隔堆放，做好标识，以备使用。

1.1.5准备好有关的质量检验器具并保证在检测周期内，以及全过程质量检验记录表格。

1.2测量放线

在施工完的基础顶面弹好十字线，严格检查预埋件安装误差，支撑面预埋件的位置、标高、水平度允许偏差应符合规范要求。

1.3起步单元的安装

1.3.1起步单元是为了首先形成具有一定刚度的空间结构单元用于承受施工荷载以便于进行高空散装，一般选在在整个网壳的中部宽度为5到6个网格如图1所示。

1.3.2起步单元拼装时一般分成A、B、C三段，首先在安装位置附近的地面拼装A段，A段拼装完成后的高度控制在20M以内，A段的拼装方法是从一端开始由吊车配合逐格向另一端拼装，全部在地面完成如图2所示。

1.3.3 A段拼装完成后用4台吊车抬吊配合对B、C段进行地面拼装，B、C段拼装完成后的高度应控制在15M以内，一般选4到5个网格高度，4台吊车吊点位置应进行设计验算，原则是B、C段拼装完成后整体网架单元应尽可能保持平衡，使整体网架单元稳定良好，变形较小，如图3所示。

1.3.4拼装好的起步单元要进行整体安装，按照基础预埋件中心线首先固定一边，另一边根据误差情况进行调整，待误差满足要求后焊接固定，安装完成的起步单元刚度较差，不能抵御较大的风荷载和施工荷载，必须在两侧用绳索进行张拉稳定，保证施工安全，然后进行高空散装。

1.4高空散装

1.4.1起步单元安装完成后就进入高空散装阶段，用吊车同时向两侧进行悬挑安装，要求悬挑安装时必须圈圈闭合，支座按设计要求进行固定，以保证网壳的整体刚度。

1.4.2为了加快安装进度，网架高空散装采用从网壳中部沿长度方向向两端推进，高空散装时首先按设计位置固定好支座，然后从下往上逐圈安装逐圈闭合，逐步向两端延伸，直到全部完成。

1.4.3高空散装时每个工作面可将安装人员分成两部分，一部分拼装地面小单元，另一部分进行高空安装，安装程序为：先有地面拼装人员按图纸要求，将待安装网架在地面拼装成小单元，用吊车将小单元吊到空中已经安装好的网架的对应位置，由高空作业人员完成小单元与网架的连接.

1.4.4小单元的地面拼装

地面小单元也称为三角锥，即由一个节点球与四～五根杆件在地面拼成的小单元，小单元分为下弦小单元和上弦小单元，地面拼装时应将所有杆件一次安装紧固到位。

1.4.5小单元的安装

分别将三根系绳系到球端和上（下）弦杆上，（见图5、6）三根系绳的长短应控制好将吊起的三角架与空中实际安装位置接近，偏转角度不应过大，以方便高空安装人员的接应。用吊车将小单元吊到安装位置，安装人员接到对应的安装杆件后将高强螺柱与螺柱球孔连接，网架安装时，高强螺栓应拧紧到位，不允许无纹螺母的接触面有肉眼可观察到的缝隙，初步连接时应先拧入三～五扣，根据其他安装人员的安装情况，待全部安装螺栓均进入螺柱球后，再一起将高强螺柱紧固到位，要避免某一，二个高强螺栓先紧死，这样会造成其他高强螺栓难以安装到位。

1.4.6网壳在高空拼装过程中由于网架自重会产生一定的挠度，如果挠度过大会影响正常安装和结构安全，解决这个问题一般采用搭设脚手架或支撑塔架，用千斤顶顶撑，把安装好的网壳挠度控制在允许范围内。

劳动力组织（见下表）

劳动力组成情况表

序号	分项工程	所需人数	备  注
				1	管理人员	4	项目经理1名、技术员1名、安检员1名、材料员1名
3	地面拼装	30
				4	高空安装	20
5	合计	54

设备与工机具

本工艺所使用的设备工机具如下表：（按两个安装班组配备）

设备工机具表

质量控制

4.1工程质量控制标准

4.1.1进场网架材料质量检验执行《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001，其允许偏差按下表执行。

网架材料允许偏差（mm）

4.1.2网架安装质量执行《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001，其允许偏差按下表执行。

网架安装的允许偏差（mm）

4.2质量保证措施

4.2.1支座安装准确与否直接影响网架安装的整体质量和工作效率，因此，必须保证：

（1）、 所有支座应在一个水平面上，其误差应满足规范要求。

（2）、支座间距应按照弦长精确控制，确保准确闭合。

4.2.2地面拼装小单元应有专人负责，对照施工图认真核对确保杆件和螺栓球正确使用，并按使用位置和方向拼装后整齐叠放。

4.2.3 由于网架安装时各部位杆件受力状态与设计状态不同，因此，网架安装完成后应对所有螺栓进行二次紧固，确保所有螺栓紧固到位以保证整体受力均匀。

4.2.4施工人员的控制：本工程以项目经理的管理目标和职责为中心，合理组建项目管理机构，坚持特种作业人员持证上岗，特别是重要技术工种、特殊工种，加强现场管理和作业人员的质量意识教育、技术培训，严格现场管理制度和生产纪律，规范人的技术和管理行为。

4.2.5材料、半成品的控制：材料采购根据施工进度提前安排，对材料供应商进行严格的挑选和控制，对所有进场的原材料、构配件全部按有关质量标准进行质量复检，合格后方可使用。保存好完善的检验评定资料和质量证明文件；进场的原材料和构配件要合理存放，分类挂牌做好标识。

4.2.6施工方法的控制：施工方法主要集中在工程施工所采用的技术方案、工艺过程、施工程序安排，对施工方案不断进行细化和深化，对主要部位制订方案时要充分估计到可能出现的质量问题和预防对策。

4.2.7环境的控制：创造良好的施工环境，对于保证工程质量都有很好的作用，对下列环境应进行了重点分析，制订相应的对策。自然环境主要是掌握施工现场的气象资料，以便在制订方案时能够从自然环境的特点和规律出发、做好各种安排和防范措施。劳动作业环境重点是做好施工平面图的布置，规范材料的堆放，落实现场的管理制度等。

4.2.8施工工序的质量控制：工程质量是由每道工序保证的，要确保整个项目的工程质量，就必须对每道工序的质量进行控制，这是施工过程中质量控制的重点，制定工序质量控制计划；主动控制工序活动条件的质量；及时检验工序活动效果的质量；设置工序质量控制点实行重点控制等。

4.2.9 成品保护：在成品保护方面，重点采取以下措施，制订成品保护制度；落实成品保护责任制；合理安排施工程序等。

安全措施

5.1进入施工现场人员应严格遵守安全规章制度，安全操作规程和各项安全管理措施，强化安全意识，加强安全教育和安全检查。

5.2坚持施工现场班前会制度，在安排工作任务的同时，强调各部位的安全注意事项并采取相应措施。

5.3 在施工现场的重点防护部位应挂设安全标志，及时提醒工人注意安全。

5.4现场使用的吊车等起重设备，必须设专人指挥，并按专业标准执行。

5.5组装好的网架单元在没有永久固定前应做好支护，并随时注意检查以防倾倒伤人。

5.6所有施工人员进入施工现场必须规范配带完备的安全防护用品，如工作服、安全帽、安全带、防滑鞋、工作袋等。

5.7严禁有高血压、心脏病、恐高症及不利于高空作业病史的人从事高空作业。

5.8施工中的特种作业人员应持证上岗，严禁无证作业。

5.9四级以上的大风天气应尽可能安排地面作业，不准进行高空作业。

5.10施工现场的安全用电由专职电工负责，任何人不准私接用电设备和工具。

5.11安装工人上下网架应走专门的安全爬梯不得攀援网架上下。

5.12在安装工作面下方的网架下弦上应挂设安全网，安全网挂设应牢固、位置准确。

5.13安装队应设专职安全员并尽职尽责，对施工中存在的安全隐患早发现、早处理，保持高度的安全警惕性。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.一种螺栓球网架筒壳储料仓逆安装施工工艺，其特征是它包括以下步骤：

    首先，根据当地气象条件，按最不利气象条件和拱棚物理参数，采用CFD数值风洞计算技术及有限元算法得到网架节点杆件的尺寸，即每个节点的螺栓球直径和其上安装的杆件的几何参数，绘出施工图纸，该施工图纸上至少应包括各节点的编号和每个节点的杆件数；

    其次，按照计算结果备料，在地面预先完成节点杆件即小拼单元的初步连接，按节点编号排列，也可在施工过程中按施工图纸的节点编号完成节点杆件即小拼单元的初步连接；

第三，完成起步单元的安装，该起步单元选在整个网壳的中部，宽度为5-6个网格，起步单元由三段拱形单元拼装而成，其中中间段的拱形单元占3/5，两边的拱形单元各占1/5；拼装时先在选定的安装位置附近的地面拼装中间段拱形单元即A段，A段拱形单元拼装完成后的高度控制在20米以内，A段拱形单元的拼装是从一端开始由吊车配合逐格向另一端拼装，全部在地面完成；A段拼装完成后用4台吊车抬吊配合对两边的拱形单元即B段和C段进行地面拼装，B段、C段拼装完成后的高度应控制在15米以内，选4到5个网格高度，4台吊车吊点位置应进行设计验算，以使B段、C段拼装完成后的起步单元保持平衡，拼装好的起步单元要进行整体安装，按照基础预埋件中心线首先固定一边，另一边根据误差情况进行调整，待误差满足要求后焊接固定，安装完成的起步单元刚度较差，不能抵御较大的风荷载和施工荷载，还必须在两侧用绳索进行张拉稳定，保证施工安全，然后进行高空散装；

第四，从起步单元两侧用小拼单元向筒壳两端进行高空悬挑安装，悬挑安装时必须圈圈闭合，以保证网架的整体刚度，直至整个网架安装结束；

    第五，网架安装结束后再进行后续面板和内部设备的安装。

Images