带金属装饰网架的球体网壳结构施工工法适用范围

《带金属装饰网架的球体网壳结构施工工法》适用于带金属装饰网架的球体网壳结构的施工。该工法对于复杂曲面网壳结构施工也具有参考意义。

带金属装饰网架的球体网壳结构施工工法工艺原理

《带金属装饰网架的球体网壳结构施工工法》的工艺原理叙述如下：

1、球体网壳内圈钢结构采用的是钢构件作为整个的球体的受力体系，外圈的球形网架采用圆钢管加空心球利用钢支架连接到内圈上，外圈纯粹装饰性体系，中圈在支座之间连接钢构件作为铝单板的固定龙骨。（见图1）

2、任何一个球面如果把它水平投影，沿半径方向划分为几个球带，沿球面圆周等分后每环带所得的单元体是相等的，来作为电脑精确放样的依据。

3、无论是外圈的高空组焊，还是中心圈的地面组焊，都以小单元为单元体，因此只要提高小单元预制精度，确保其几何尺寸，就能保证组焊后的网壳整体各球节点坐标。

4、关于三维空间控制原理，对于球面体，地面圆心控制点是关键，可把原设计的坐标换算成极坐标，对球面径向每个球节点要满足球面方程式（1），对于纬向环状球节点要满足圆的方程式（2）。

（1）

（2）

5、该工法以严格的工程测量为依据，先把球体网壳的球心位置确定出来，以球心点为基准点，外圈带金属装饰网架、内圈球体网壳结构为同心球，对内圈的整体网壳钢构件进行放线分析、组合安装，外圈装饰性网架根据内圈进行安装即可。而铝单板则根据等内圈的钢构安装完成后放线，确定每块铝单板的尺寸，成批下单。

带金属装饰网架的球体网壳结构施工工法施工工艺

• 工艺流程

《带金属装饰网架的球体网壳结构施工工法》的工艺流程叙述如下：（见图2）

• 操作要点

《带金属装饰网架的球体网壳结构施工工法》的操作要点如下：

施工图纸深化设计。

图纸深化前，测量员必须配合设计师进行现场复核，检查屋架施工偏差，发现问题，及时解决。

球心位置的确定

根据土建轴线以及标高先放线确定该球体网架的球心位置，以球心为基准点，放线确定沿轴线的前后左右上下的顶点位置。（见图3）

内圈网壳结构的安装

1、节点的三维空间定位测量

1）通过计算机建立球体空间理论模型，在进行节点和杆件空间三维定位，将节点和杆件垂直投影到水平面上的同时将节点中心三维坐标（X、Y、Z）分解为平面二维和高程（Z），通过计算机计算出节点和杆件的坐标、标高。

2）采用全站仪自动测量对节点中心进行平面定位：在球心的平面投影点架设全站仪，后视另一控制点，将控制点坐标、放样点坐标等计算数据输入全站仪内存，调用全站仪内置程序自动计算控制点至各放样点的方位角、距离等测量数据，放出经线控制桩，同时在平面上弹出各个纬线在平面内投影的控制线

3）在各经线控制桩上架设全站仪，测出经线所在位置，利用搭设的脚手架增设钢管小立柱，使小立柱设在各个节点位置，并架设牢固。然后利用水准仪根据各球节点的标高和半径在小立柱上做好标记线。

4）利用计算机算出各个节点和杆件的空间三维坐标（X、Y、Z），将三维坐标输入全站仪，对节点和构件的位置进行校对。

2、杆件拼装

1）利用计算机三维理论空间模型，对杆件进行编号，将编号的料单发送至厂家进行加工。

2）要求厂家在加工杆件后按料单的节点和杆件编号直接标志在杆件上，以便日后安装。

3）在节点和杆件安装前，按照编号节点和杆件进行安装，保证节点和杆件一一对应安装。3.脚手架搭设在网壳结构的建筑平面上，用水平投影法将网壳各节点位置实样放好，根据脚手架搭设施工图进行搭设，脚手架采用48钢管搭设。为架设的小立柱在测量节点的时有一定范围的调节余地，每根立柱上部搭接段小钢管来实现放样时标高和方位的调整。

4、定位调节采用3中提到的在每根立柱上部搭接段小钢管来实现放样时标高和方位的调整。

5、构件吊装将拼装成型的纬线构件分层用吊装机械调至网壳所处的空间位置。根据网壳的特点，为减少构件在吊装时的变形，经过计算确定吊装的吊点，架设全站仪和水准仪根据标高和半径观测每一个节点的位置的准确性。经检测各节点位置准确后，吊装下一层纬线构件，进行点固焊和成型焊，焊缝必须符合设计要求。

6、杆件安装

横杆、斜杆的安装采用高空散装法施工。横杆、斜杆的安装顺序从下往上，即一圈顺时针方向，上一圈逆时针方向，循序渐进，待二圈或三圈横杆和斜杆点固焊完成后，方可对最底一圈的横杆和斜杆进行焊接，以免变形引起误差。

7、焊接要求

1）点固焊定位。焊3—4点，点固焊长度一般5—25毫米，焊缝高3—5毫米。

2）成型焊接。为保证焊缝根部焊透和充分熔合，底层焊接采用多层施焊，从管底部向管顶部运弧，前半部分焊完接着焊后半部分。搭接长度为5—8毫米，接口处不得有夹渣、焊瘤。中间层焊接根据杆件的壁厚来确定，一般杆件壁厚在6—10毫米焊一道中间层，12毫米以上焊两道中间层。加面焊采用对接焊缝和贴脚相组合的焊缝形式，焊缝高度5毫米。焊缝要注意表面不存在咬肉缺陷并保证焊缝高度。

三维空间位置复测校核及误差消除

1）为保证杆件中心线准确通过节点中心，分别复测相邻节点的距离和高差。

①使用50m钢尺丈量相邻节点的相对距离，读数精确到毫米

②使用水准仪测量相邻节点的高差，读数精确到毫米

2）空间钢结构三维节点测量误差影响因素。

①误差累计。在测量过程中，由施工测量人员操作误差、测量仪器本身误差等误差源会传导和累积到定位点。

②钢结构焊接。钢结构焊接会引起钢结构构件的尺寸变化，进而产生误差。

③日照影响。太阳光的日照对钢结构构件会产生位移变化，产生误差。

④温差影响。由于钢构件随着温度变化而出现热胀冷缩现象，影响测量精度，产生误差。

3）误差的消除：

①固定测量操作人员和测量仪器，减小测量误差。

②测量仪器定期进行检测，减少测量仪器原因造成的误差。

③测量时间安排控制。安排好测量外业作业时间，尽量保证前后作业时间段的外界条件一样，如气温、气压、风力等。

④剩余误差处理。平面定位误差按照相邻节点和杆件的距离为权值大小进行分配消除，高程定位误差按照各节点之间的高差为权值大小进行分配消除。

4）放线要求。放线不采用墨斗弹线，应采用钢冲打点和钢针划线。

铝单板龙骨安装以及铝单板面板尺寸的确定

铝单板龙骨是依附在内圈钢网壳上，经过局部的放线，逐层的安装，下半球一经安装完毕，根据图纸尺寸校核铝单板的尺寸，确定无误后先行加工该部分铝单板，这样分批加工铝单板能提高铝单板的原板材裁板时的利用率，节约成本。

外圈网架的安装

1、外圈为圆钢的纯装饰性网架结构，先放线确定每个钢支架的位置，先焊接完再连接。

2、空心球空心球可以自制或定货。空心球的钢材宜采用国家标准《碳素结构钢》GB700—88规定的3号钢或国家标准《低合金结构钢技术条件》GB1591—88规定的16Mn钢，产品质量应符合行业标准《钢网架焊接球节点》JGJ75.2—91规定。

3、钢管杆件长度的计算根据设计图纸两球中心距，并考虑组对间隙和焊缝收缩量，计算钢管杆件加工长度（见图4）

4）钢管杆件长度计算公式如下：

式中 L——为两球设计中心距。

L1——钢管件加工长度。

R——空心球外圈半径。

a——钢管杆件内直径。

b——每道焊口组对间隙。

c——每道焊口焊缝收缩量（其值通过试验确定）。

5、钢管杆件的下料加工

焊接球节点的钢管杆件宜采用车床下料并车制坡口，杆件长度允许偏差为±1毫米。

钢管的焊接

钢管的焊接拼装应选择合理的焊接工艺顺序以减少焊接变形和焊接应力。焊接完后进行下道工序。

六、铝单板的安装

放线

在第四项里一经确定了铝单板的放线，对隐蔽部分的钢结构做防锈处理，安装骨架位置准确，结合牢固。安装完检查中心线、表面标高等。为了保证板的安装精度，宜用经纬仪对横梁竖框杆件进行贯通。对变截面处等进行妥善处理，使其满足使用要求。请现场监理做隐蔽工程的验收。

2、安装铝单板铝板的安装固定要牢固可靠，简便易行。

1）板与板之间的间隙要进行内部处理，使其平整、光滑。

2）铝板安装完毕，在易于被污染的部位，用塑料薄膜或其他材料覆盖保护。

3、铝单板胶缝处理打胶之前，铝单板缝处要进行清洗，对油性污垢用甲苯或丙酮进行清洗，对非油性污垢用异丙醇、水对半的混合溶剂清洗。在打胶过程中，要注意从上而下、先竖向后横向的顺序进行。打好的胶不得有外溢和毛刺的现象；对出现气泡、空心、断缝、表面严重裂纹的胶缝需切除清理后补胶。

劳动力组织

劳动力组织情况（见表1）