网架结构在工程中的实际应用-中铝长城建设有限公司

网架结构在工程中的实际应用
摘要：网架结构是一种新型的屋盖、通道承重结构，属于多次超静定空间结构体系，能够承受来自各方面的荷载。

结构形式多样化，新颖美观，杆件规律性强，网格划一，可实现模块化生产，整体性好，空间刚度大，抗震性能好，杆件之间全部采用焊接或螺栓连接，便于安装，操作简便，受力明确。

它广泛用于大跨度民用建筑、单层多跨工业厂房、大跨度栈桥通廊等屋盖、物料输送承重结构。

关键词：网架结构、应用
空间网架结构是以规格尺寸大致相同的格子或尺寸较小的单元（重复）组成的。

其通常应用在屋盖结构，我们通常将平板型的空间网格结构形式称为网架结构，将空间曲面型的空间网格结构简称为网壳结构。

网架一般为双层的（以保证必要的刚度），在某些情况下也可做成三层，而网壳有单层和双层两种。

由于平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较简但方便，因此是适用大、中、小跨度屋盖体系的一种良好的形式。

中铝河南分公司氧化铝储运增容改造工程为了和生产进料系统联通，需从氧化铝一厂老的氧化铝输送系统接3条空气输送斜槽，而老的氧化铝输送系统据新建氧化铝储仓最近位置是跨越氧化铝吨包站台和铁路的空中通道，在老仓北侧建一混凝土结构转运站，另一端以21#仓顶平台为支点，二者间距43米，空中跨度大，高度在33米高空。

运用以往常规钢结构拼装钢桁架则设计难度大，跨中需再增加支撑点以减少跨中挠度，但现场建筑物及障碍物繁多，场地条件十分复杂，受吨包站台值班室、氧化铝一厂管网、铁路等建筑物限制十分严重，没有设立支撑点的及运用普通钢绗架的条件。

同时不得影响氧化铝一厂氧化铝销售正常进行，施工过程中可用场地受限，采用普通钢绗架制作、组对、
安装各个方面都受到严重的影响，难以施工。

针对以上情况，经反复论证，只有运用空间网架结构，工程的工期才有保证完成，参照原来氧化铝输送斜槽也大量运用了网架结构，故本工程也运用空间网架结构作为空中通道的结构形式。

同时根据河南分公司氧化铝一厂和中国长城铝业公司设计院提资，考虑到现场各类不利因素确定设计荷载如下：基本风荷载：0.45KN/m2
基本雪荷载：0.4 KN/m2
上弦静载：1.0 KN/m2
上弦活载：3.0 KN/m2
地震烈度：7度（0.1g）
本工程网架结构计算采用计算机进行内力计算，设计软件为：空间钢结构系统CAD软件，版本：3D3S8.0
SFCAD2004，软件编制单位：上海同济大学钢结构软件开发组。

根据计算机网架结构内力分析结构，按照现行国家《网架结构设计与施工规程》（JGJ7-91）要求，对该网架结构材料设计选定如下：
1、杆件采用GB700规定的3号钢，高频焊接。

2、封板、锥头与杆件材料一致，为GB700规定的3号钢。

3、高强螺栓采用GB3077-88规定的40Cr钢，符合
GB1228-91规定的10.9性能等级，并符合GB196-81粗牙普通螺纹的规定，要求表面进行发黑处理，不允许存在淬火裂纹。

4、钢球采用GB699-88规定的45号钢，锻造成形，要求无裂纹和过烧。

5、套筒采用GB700规定的3号钢。

6、紧固销钉采用GB700-88规定的40Cr钢。

7、支座和支托为A3钢板制作的组合焊件，符合
GB50221-95标准。

8、Q235钢焊接时采用E43XX型，支座等与节点焊接处应使用E50XX型焊条。

同时涉及本工程网架制作的零部件主要有螺栓球、杆件、套筒、封板、锥头、支座、支托，采用生产次序为：螺栓球→套筒、封板、锥头→杆件→支座→支托。

网架所采用的原材料的品种来源均为经ISO9002认证的公司的合格分承包方，均为国内外大型企业，能充分保证原材料的供应。

结合本项目网架的实际情况，决定利用氧化铝一厂吨包站台内部场地10X60米，占地与网架的投影位置成90°正交，网架采用整体吊装法，具体作法是在地面铺设一工作平台，网架拼装完成后，用汽吊或者其他吊装工具，一次性吊装竖起、转向就位。

网架安装过程及方法如下:
空间网架整体吊装结合现场情况，根据网架重量，施工方制定了整体吊装旋转就位法。

安装前,先把本区域安装的网架零部件按使用部位一次布置开,在柱顶或梁面放置好支座,然后按正放四角锥网架安装方法进行安装。

网架吊装使用一台200T吊车，用两根钢梁（H200*100*6*8）做担杆,经结构验算，受力和变形均符合要求。

网架吊点位置、索具规格、起重机的起重高度、回转半径、起重量以及在吊装过程中网架结构的应力应变值均详细验算，满
足设计强度要求，同时征得设计单位同意。

根据200T汽车吊对施工场地强度的要求，现场起重机行驶道路是确保起重机吊装的安全基础，吊装时路面承载力不低于150--200kN/m2。

结合施工现场位于河南分公司氧化铝站台，施工场地已经硬化，且常年有重型车辆频繁通过，故吊装时路面足够满足施工机械作业条件。

施工荷载（吊装重量）包括网架结构自重、吊装索具（铁扁担）重量和与网架一起吊上去的脚手架等重量，安装时动力系数取1.3。

采用双机抬吊时起重机额定负荷（起重量）乘折减系数0.8。

在实施起重机整体吊装网架时，事先进行试吊，在确实安全可靠的情况下才能正式起吊。

其中试吊是全面落实和检验整个吊装方案完善性的重要保证。

应先进行试吊，在离地1.5m时停下，观察能否满足吊装要求同时对防腐情况进行检查并及时处理。

网架试吊的目的有二个：一是检验起重设备安全可靠性；二是检查吊点对网架刚度的影响。

详见吊装附图。

同时根据现场实际情况制定详细的网架吊装安全措施，具体如下：
1、悬空高处作业人员挂牢安全带，安全带的使用与佩带符合国家现行标准《安全带》（GB6095）的有关规定。

2、高空作业的安全技术措施在施工方案中确定，并在施工前完成，最后经验收确认符合要求。

3、参加起重吊装作业人员，包括司机、起重机、信号指挥、电焊工等均属特种作业人员，必须是经专业培训、考核取得合格证、并经体验确认可进行高处作业的人员。

4、大型起重吊装作业前详细勘察现场，按照工程特点及作业环境编制专项方案，并经企业技术负责人审批，其内容包括：现场环境及措施、工程概况及施工工艺、起重机械的选型依据、钢丝绳及索具的设计选用、地耐力及道路的要求、构件堆放就位图以及吊装过程中的各种防护措施等。

5、起重机械进入现场后经检查验收，重新组装的起重机械应按规定进行试运转，包括静载、动载试验，并对各种安全装置进行灵敏可靠度的测试。

6、汽车式起重机除按规定进行定期的维修保养外，每年定期进行运转试验，包括额定荷载、超载试验，检验其机械性能、结构变形及负荷能力，达不到规定时，应减载使用。

7、起重吊装索具吊具使用前施工方案设计要求进行逐件检查验收。

8、起重机运行道路进行检查，达不到地耐力要求时采用路基箱等铺垫措施。

9、起重吊装各种防护措施用料、脚手架的搭设以及危险作业区
的围圈等准备工作符合方案要求。

10、起重吊装作业前进行安全技术交底，内容包括吊装工艺、构件重量及注意事项。

11、超载或物体重量不清时不应操作；超载或物体重量不清不应操作，如吊拔起重量或拉力不清的埋置物体，及斜拉斜吊等；禁止起吊时歪拉斜拽；被吊物体上有人或浮置物禁止操作；吊重物应绑扎平衡、牢固，重物棱角处与钢丝绳之间应加衬垫；吊运时，不得从人的上空通过，吊臂下不得有人；吊装气瓶等必须用专门吊篮。

12、重物起升和下降速度必须平稳、均匀，不得突然制动；左右加转应平衡，当回转未停稳前不得作反向动作；起吊在满负荷或接近满负荷时，严禁降落臂杆或同时进行两个动作。

13、起吊物件需拉溜绳，速度要均匀，禁止突然制动和变换方向；操作控制器时，不得直接变换运转方向。

14、起重机在安全保护装置发生故障、失效或不准确时严禁带病作业；在作业中，严禁对传动部分、运动部分及运动件所及区域做维修、保养、调整等工作；传动部分应润滑良好。

15、在露天有六级及以上大风或大雨、大雪、大雾等恶劣天气时，则必须停止起重吊装作业。

雨雪过后作业前，先试吊，确认制动器灵敏可靠后方可进行作业。

16、当进行高处吊装作业或司机不能清楚地看到作业地点或信号时，设置信号传递人员。

在天然光线不足的工作地点或者在夜间进行工作，都必须设置足够的照明设备。

对作业人员提前进行安装交底及培训，彻底做到吊装安装万无一失。

同时中铝河南分公司氧化铝储运增容改造工程中除此网架
结构外，还有一榀24米跨的普通钢结构桁架，此钢结构桁架采用L160×100×12角钢为主要受力构件，L90×10角钢为水平及垂直支撑，虽然实际工程中不论跨度、施工难度不能和本工程中网架相提并论，但通过简单的经济分析，我们可以对网架结构在大跨度结构中的优势能够有直观的对比。

其中网架结构面积为：宽5.2×长53.07=275.96M2。

网架重量包含：
1、网架结构重量16.2吨
2、网架上部平台23.3吨
共计39.5吨。

钢结构桁架面积为：宽4.4×长23.54=103.58 M2。

普通钢结构桁架重量为：
1、钢结构桁架结构重量16.365吨
2、钢结构桁架上部平台6.463吨
共计22.83吨
由此我们对跨度53.07米空间网架结构和23.54米普通钢桁架可以进行每平方米用钢量（包括上部平台等全部用钢量）计算从而得出结果：
网架结构：39.5×1000/275.96=143.14 KG/M2
普通钢桁架：22.83×1000/103.58=220.41 KG/M2
同时我们也可以针对结构用钢量进行分析计算：
网架结构：16.2×1000/275.96=58.70 KG/M2
普通钢桁架：16.365×1000/103.58=158.00 KG/M2
从上述数据可知，从工程整体用钢量来说，就跨度53.07米空间网架结构和23.54米普通钢桁架进行比较，网架结构单位用钢量节省35.0%；从受力结构用钢量来说，跨度53.07米空间网架结构和23.54米普通钢桁架进行比较，网架结构单位用钢量
节省62.8%。

网架结构和普通钢结构桁架有着共同的特点，就是随着跨度的增大，其每平方米单位用钢量呈增加趋势，反之则减少。

同理，本工程如果在53米跨度位置施工普通钢桁架，不尽单位工程钢用量大幅上升，而且跨中还要增加混凝土支架，工程造价将大大增加，而且随着空间网架结构在我国全面的推广，现在虽然空间网架结构在每吨单位造价上比普通网架结构高出1000元左右，对于大跨度结构选用空间网架结构时比较采用普通钢结构桁架的用钢减少量费用则远大于结构形式差价。

因此可以看出空间网架结构是工业建设中大跨度屋盖、栈桥、输料通廊等部位比较理想的一种经济实惠、安全可靠的结构形式，值得大力推广应用。

随着本工程中网架结构的顺利投用，氧化铝增容进料系统打通流程得以保障，整个工程也于2008年4月底顺利一次投料成功，交付生产单位使用。

该工程的顺利投用，新增氧化铝库容6万余吨，极大的减轻了河南分公司氧化铝生产的压力，改善了目前由于氧化铝市场疲软造成的原有氧化铝仓储负荷大的现状，为河南分公司氧化铝生产圆满完成任务奠定了良好的基础。

通过河南分公司氧化铝增容工程中空间网架结构的应用进一步全面的论述空间网架结构在工业建设过程中广泛的使用性，同时对网架结构在实际项目中的应用所产生的综合效益进行简节的诠释，从而充分的证实了空间网架结构在工业建设过程中应用价值。

故空间网架结构是一种新型的屋盖、通道承重结构，能够承受来自各方面的荷载。

结构形式多样化，新颖美观，杆件规律性强，网格划一，可实现模块化生产，整体性好，空间刚度大，抗震性能好，杆件之间全部采用焊接或螺栓连接，便于安装，操作
简便，受力明确。

因此空间网架结构在工业建设中有着广阔应用空间，特别是在工业建设中大跨度厂房屋盖、物料输送系统应用跟能显示其优越性能，相对普通钢结构有着更好的性价比，值得在以后的工业建设中加大力度推广。

参考文献：
[1]毛德培空间网架结构《钢结构》中国铁道出版社1999年版357~436页
[2]刘建中中铝河南分公司氧化铝储仓增容网架施工图郑州市中州勘察设计公司1#图~12# 图
[3]《网架结构工程质量验收评定标准》（JGJ78-91）
[4]《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2002）。