螺栓球节点正放四角锥钢网架高空散拼施工方法

螺栓球节点正放四角锥钢网架高空散拼

施工方法

摘要：正四角螺栓球节点网架钢结构屋面因其结构新颖，传力路径简洁，

自重轻、受力合理等优点，特别适用于民航机场、大型体育场馆、展览中心、影

剧院等大跨度建筑。本文以某工程为例，通过阐述螺栓球节点正放四角锥钢网架

高空散拼施工流程与施工方法，简要分析钢结构材料检查验收、钢结构屋面安装

及单元拼装等质量控制要点，为其他类似工程施工提供参考。

关键词：螺栓球；正四角锥；高空散拼；质量控制

1 工程概

况

某工程屋面采用螺栓球节点正四角锥钢网架，平面尺寸80.3m×114.8m，支

承形式为下弦支承，支座采用平板压力支座，网架采用空间桁架位移法进行内力

计算，节点采用铰接节点模型。网架钢管采用无缝钢管，钢号为Q235B，螺栓采

用钢结构大六角头螺栓。该网架上弦层主要受到屋面钢板荷载，下弦层主要受到

管线及局部检修马道荷载，网架节点采用螺栓球连接，网架与支座采用焊接球连接。

2 安装方式的选用

网架安装主要有高空散装法、整体提升法、分条或分块安装法、高空滑移法

及以上方式的组合，网架的安装方法多样且各有优劣。在进行该类型网架安装时，

应根据工程网架结构造型和受力特点，结合现场条件，在确保现场施工进度与安

全生产的前提下，选择最佳吊装工艺。

高空散拼法是指小拼单元或散件直接在设计位置进行总拼的钢结构吊装技术。该施工方法需在施工区域下方搭设脚手架并铺设工作平台，将预拼装成三角椎体

的网格部件按顺序逐个吊运至设计位置，并在设计位置将螺栓球与网格部件连接，形成一个网格和另一个网格的空中拼接，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，最后进行屋盖板等相关构件的施工。

该施工方法既不受起吊设备的时间限制，还有利于进行分工分组同时进行安装，施工方便快捷，安全可靠，经济和社会效益较高，适用于螺栓球节点的各种

类型网架，并宜采用少支架的悬挑施工方法。

3 施工工艺流程

工作平台搭设→材料进场检验→基础检查与施工放线→材料分类、按顺序拼

装成正四角→支座安装→涂装→下弦杆与球的组装→腹杆与上弦球的组装→上弦

杆的组装→檩条安装→天沟安装→屋面安装→屋脊堵头及屋脊板的安装→泛水、

包角，伸缩缝盖板的安装→验收。

4 施工质量控制要点

4.1 材料进场检验

由于所有钢结构材料均为工厂加工，现场拼接组装，因此在材料进场时必须

进行螺栓球、杆件、支座等相关材料的进场检验工作。除了将材料送检外，还应

对螺栓球表面是否过烧、裂纹，螺孔质量，杆件的坡口及坡口后杆件的长度，杆

件平直度，封板、锥头、套筒是否存在过烧、裂纹、氧化皮，锥头壁厚、孔径，

套筒长度等问题进行详细检查。杆件的坡口及坡口后杆件的长度，要求达到

±1mm，杆件长度要求允许偏差控制在±1mm。

4.2 轴网、标高复核

根据本工程轴网、标高、控制坐标，建立钢网架安装的轴线控制网及标高控

制点，控制点应布设在混凝土结构构件上，并加以保护，不得在架体或临时设施

上设置控制点或转点。控制网建立完成后，对钢结构网架预埋件位置、标高、尺

寸进行一一复核，无误后定位放线散拼区域网架下弦杆位置及螺栓球位置，并在

两侧混凝土框架梁上做好控制点及引线。

4.3 支座安装

支座施工前应对整体结构的定位轴线、支座轴线和支座标高进行技术复核，

注意需在施工前，支座施工完成后进行重复复核，以防在施工过程中发生位移或

其他变动，支承面的允许偏差应符合以下表格规定：

表1 支承面、地脚螺栓位置的允许偏差

支座焊接作业，在过渡板与支座底板、过渡板与过渡板之间施焊时，应达到

3级以上焊缝质量，且均为满焊；支座钢板与螺栓球施焊时，需要注意使用

E5016焊条，并且在球预热到150～200℃方可进行焊接作业，否则会影响施焊质量。除此之外，应使用专门定位架以保证螺栓球与十字钢尺寸和角度的准确性。

4.4下弦杆与上弦倒三角杆件的组装

下弦杆的安装应根据施工计划安排，先进行下弦杆的安装，后进行上弦倒三

角杆的组装。下弦杆的安装从网架支座开始延伸，从网架一侧逐步安装至另一侧，安装时，按下弦球的中心标高，调节每个定位调节支撑的高度，有误差应予修正，安装第一跨下弦球、杆，组成纵向平面网格。根据设计起拱要求，在临时支点上

找出坡底。

安装开始时，将预拼装好的一球二腹杆单元吊装到位，将下弦球拧入并调整

位置，随后安装第一跨的上弦杆，施工过程应随时复核尺寸与标高是否出现偏差，可以调整临时支点的高低位置来控制网架的尺寸，以避免后续安装出现误差积累。注意拧入深度影响到整个网架的下挠度，拧入深度应根据螺纹规格确定，螺纹外

露长度应控制在20-25mm。在螺栓球节点连接零件组装时，应分阶段逐步拧紧，

任何一个杆件不允许一次拧紧到位，必须保持螺栓球节点连接部位的均衡受力。

腹杆与上弦球应形成一个向下四角锥，腹杆与上弦球的连接必须一次拧紧到位，腹杆与下弦球的连接不能一次拧紧到位，主要是为安装上弦杆起松口服务。

安装螺栓时，若发现螺栓孔眼不对，不可任意扩孔，要重新加工；若丝扣拧不动

或出现死拧，应将螺栓拧开，找出原因进行处理，严防螺栓假拧。

安装倒三角锥体时，将预拼装好的一球三杆小单元吊入安装设计位置。将二

斜杆支撑在下弦球上，在上方拉紧上弦杆，使上弦杆逐步靠近已安装好的上弦球，拧入然后将斜杆拧入下弦球孔内，随后安装相邻网格的下弦球与杆。

按上述工艺循环安装，逐步推进，每安装一组倒三角锥，则安装一根纵向上

弦杆上弦杆两头用螺栓拧入，使网架上弦也组成封闭形的方网格。逐步安装到另

一侧支座后组成一系列纵向倒三角锥网架。安装过程中每安装一阶段网格，便对

网架进行检查，注意检查网架节点中心偏移不大于1.5mm，且单锥体网格长度不

大于±1.5mm。

4.5 上弦正三角杆件的组装