宫庆力

（中铁十九局集团第一工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

1 工程概况

本输煤工程包括两个网架球壳，其结构形式及尺寸均相同，结构型式为螺栓球节点正放四角锥球面网架，下弦周边点支承，支座采用单向滑动支座，支座间跨度为124.35 m。工程地面标高为+5.00 m，支座底标高为26.5 m，网架顶标高为71.15 m，天窗顶标高为74.15 m。

2 总体方案

根据本工程网壳的特点及铁十九局集团第一工程有限公司（以下简称公司）类似工程的施工经验，对于球形网壳采用先起步单元安装形成闭合结构，然后以闭合结构作为支撑体系，采用环向散装小拼单元的方法安装后续网架。对于本工程，同样采用上述方法，即从第一个环带开始（从支座算起，高度方向上弦一个网格、下弦一个网格）采用分块对接，然后从第二个环带开始采用高空散装的方法逐圈散装，直至整个球壳安装完成。

3 起步单元安装

3.1 安装前起步单元的验算

（1）应力验算。根据应力验算图显示（图1），该起步单元最大应力为161 N/mm2、小于214.7 N/mm2（设计应力），并且无超应力构件，满足设计要求。

图1 应力验算

（2）应力比统计。根据应力比统计图显示（图2），该起步单元最大应力比为0.75＜0.8（设计允许控制应力比），满足设计要求。

图2 应力比统计

3.2 起步单元安装工艺

安装工艺为：过渡板安装→块状网架拼装→块状网架吊装→块状网架固定→块状网架空中对接。

3.2.1 过渡板安装

（1）安装前的准备工作：过渡板安装前，根据土建单位在预埋件位置弹出的十字线，先用全站仪对支承面进行复核。

（2）过渡板安装：根据支承面上弹出的边线进行过渡板的就位，并对过渡板四边进行临时点焊，每边焊接长度为100 mm，待分块对接完毕后再按照设计要求将支座满焊。

3.2.2 块状网架的拼装

根据网壳的尺寸，每个块状网架高度方向为上弦一个网格，下弦一个网格，环向为上弦六个网格，下弦5 个网格，该网壳共36 个轴线，每两个轴线划分为1 个块状单元，总共划分为18 个同样大小的块状网架。块状网架采用地面整体拼装，拼装时将所有杆件一次安装紧固到位，发现有难以安装的螺孔时，用丝锥将螺孔修整合格，然后再安装，以保证安装精度。

3.3 块状网架的吊装

3.3.1 吊车的选择

经过计算，块状网架的重量小于4 t，按4 t 计算选择吊车，根据现场场地情况，吊车站位在挡墙外侧，吊车选用徐工的25 t 汽车吊，臂长选用29.34 m，回转半径在12 m 之内，起重量≥5.6 t，满足吊装要求。

3.3.2 吊装用钢丝绳选择

根据吊点反力图（图3），可计算出块状单元的重量为4 t。根据块状单元尺寸图（图4），选择吊点高度距离A 吊点的高度为6 m，可计算出A、B 点钢丝绳长度，C、D 点钢丝绳长度。进而计算出A点钢丝绳所受拉力为40/4/（6000/8281）=13.8 kN，B 点同A 点；C 点钢丝绳所受拉力为40/4/（7327/8426）=11.5 kN，D 点同C 点。

图3 吊点反力图

图4 块状单元尺寸

按照A 点受力计算钢丝绳选型，考虑6 倍的安全系数，则钢丝绳破断拉力为13.8×6=82.8 kN，根据钢丝绳的力学性能表，选择6×37 系列钢芯钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度为1700 MPa，直径≥13 mm。

3.3.3 块状网架吊装验算

（1）应力验算。根据应力验算图，该起步单元最大应力为46.4 N/mm2、小于设计应力（210.9 N/mm2），并且无超应力构件，满足设计要求（图5）。

图5 应力验算

（2）应力比统计。根据应力比统计图（图6），该起步单元最大应力比为0.22、小于0.8（设计允许控制应力比），满足设计要求。

图6 应力比统计

（3）块状网架吊装。吊装时采用专人指挥，绑扎采用四点绑扎，吊装时先采用试吊法，即先将块状网架吊离地面200 mm 时停吊，检查块状网架变形情况、绑扎的牢固情况及吊车的稳定性，无异常时再吊至过渡板顶面200 mm，使支座底板孔对准过渡板螺栓，然后指挥吊车缓慢下降。

3.4 块状网架固定

块状网架支座就位后调整好位置，然后拧紧全部螺母，另一端用钢丝绳将网架固定，钢丝绳的布置为每个支座处一根。为防止块状网架往仓内倾倒，可在筒仓外侧设置缆风绳拉结，缆风绳的数量视现场情况而定。关于固定用钢丝绳及拉结耳板选用，分析及计算过程如下。

3.4.1 钢丝绳拉力计算

起步块的重量为4 t，重心离支座球中心力臂为1239 mm，根据现场预埋件情况，钢丝绳与轨道挑耳的边距为500 mm，钢丝绳角度为70°，钢丝绳与支座球中心的力臂为1753 mm，则钢丝绳的拉力为4×1239/1753=2.827 t。按照缆风绳来选用钢丝绳，考虑3.5 倍的安全系数，则钢丝绳的破断拉力为28.27×3.5=98.95 kN，根据钢丝绳的力学性能表，选择6×37 系列钢芯钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度为1700 MPa，直径≥13 mm，张紧用钢丝绳的捯链型号选用3T。

3.4.2 拉结耳板选用

（1）预埋件验算。预埋件受中心拉剪承载力设计值为110 kN=11 t、大于钢丝绳拉力2.827 t，满足要求。

（2）承压应力σ 验算。承压应力σ 应不大于钢材的抗压强度设计值f，f 取值215 N/mm2。

式中 σ——孔壁计算承压应力

b——卡环直径，卡环选用3.5T，直径33 mm

δ——耳板厚度

K——动力系数，取1.5

则σ=1.5×2.827×10 000/（2×33×12）=53.5 N/mm2、小于215 N/mm2，满足要求。

（4）焊缝验算。在斜向力作用下，有σf和τf共同作用。经计算，综合应力=［（63.25/1.0）2+232］1/2=67.3 N/mm2，小于角焊缝的强度设计值160 N/mm2，因此满足条件。

3.5 块状网架空中对接

块状网架对接时，每个连接点安排一名安装人员，安装人员接到对应的安装杆件后，先将高强螺栓初步拧入螺栓球3～5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栓球后，再一起将高强螺栓紧固到位，要避免某一两个高强螺栓先紧死，这样会造成其他高强螺栓难以安装到位。

4 后续网架的安装

（1）块状网架合拢完成后即进入网架的高空散装，高空散装即从网架的上弦第二个环带开始，先采用一台吊车安装上弦小拼单元，当安装至1/4 环带时，再增加一台吊车开始安装下弦小拼单元，如此环向逐圈闭合安装至整个球壳全部完成，根据吊车的起吊高度，吨位逐渐加大，依次为25 t（前4 圈）、50 t（第5～第9 圈）、100 t（第10～第15 圈）、130 t（剩余网架），由于50 t汽车吊主臂+副臂的长度为57.7 m，最大仰角为78°，最大起吊高度为55 m，在此状态下的起重量为2.5 t，网架三角锥的最大重量约0.3 t，所以能满足其吊装需要；同理100 t 汽车吊主臂+副臂的长度为68.1 m，最大仰角为78°，最大起吊高度为65 m，在此状态下的起重量为3.6 t，网架三角锥的最大重量约0.3 t，所以能满足其吊装需要；同理130 t 汽车吊主臂+副臂的长度为86 m，最大仰角为78°，最大起吊高度为82 m，在此状态下的起重量为2.9 t，网架三角锥的最大重量约0.3 t，所以能满足其吊装需要。

（2）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：先由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。

（3）地面小单元也称为三角锥，即由一个节点球与3～5 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，发现有难以安装的螺孔时，应用丝锥将螺孔修整合格，然后再安装。

5 小拼单元安装

吊装时每个连接点有一名安装人员在高空接应，安装人员接到对应的安装杆件后将高强螺栓与螺栓球孔连接，初步连接时应先拧入3～5 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栓球后，再一起将高强螺栓紧固到位，要避免某个高强螺栓先紧死，这样会造成其他高强螺栓难以安装到位。高强螺栓的拧紧顺序为先压杆后拉杆，防止先拧紧拉杆时压杆顶死，导致螺栓漏紧情况的发生。