网壳结构；空间曲面网格；鼓形节点；网壳梁焊接
引言
网壳结构是一种可以最大程度满足不同曲度要求及节省用钢量的空间结构，主要由各种不同规格的杆件在空间体系中按一定的规律组合而成，网壳结构既有杆系性质又兼具壳系性质，受力合理，结构具有较大的刚度，可以跨越较大的跨度。主要应用于大型会展中心、体育场馆、游泳馆、候车厅等需要最大自由空间的结构。
图1 卤阳湖科普宣教馆
工程概括
01
卤阳湖科普馆屋面网壳为双曲率弧面网壳结构，中心凸起，向四周逐渐趋于平缓，杆件以直代曲，外形酷似草帽，主要由矩形管杆件和杆件相交点处的圆管鼓形节点构成。按相应的轴线将科普馆网壳屋面划分为平行四边形，每个平行四边形网格内利用杆件划分为数个三角形，这样各网壳梁表面的内力分布会大致相同,大跨度情况下更加稳定。
卤阳湖科普馆分为上下2层，上层为屋面网壳结构；下层为屋面网壳正下方直径为24米的球壳，为空间曲面网格结构。如下图所示：
图2 上层：网壳示意图
图3 下层：球壳示意图
图4 网壳局部俯视图
安装难点
02
卤阳湖科普馆网壳结构整体长度99.2米，宽度64.9米，高度17米，最大悬挑跨度48米。有2937根矩形杆件，且杆件截面种类较多，如此带来以下问题：
（1）杆件数量多，相邻杆件截面大都不同且存在高度差，直接连接错台较大，难以保证焊缝质量；
（2）同一连接点连接杆件较多，不易施焊，且焊缝多，在安装过程中易出现累积偏差；
（3）建筑跨度大，在高空中不易安装；
（4）此外本网壳梁施工周期短，任务重。采取何种施工方案，既要满足工程的安装精度，又能满足建设工期，成为本项目施工的关键。
解决方法
03
图5 鼓形节点
图6 网壳分区示意图
具体方案
04
施工流程：
技术准备 →测量放线 →球型支座安装 →胎具加工→地面单根网壳主梁拼装→单根网壳主梁高空吊装 →散装竖向、斜向网壳梁→补漆→自检。
球型支座为网架安装的第一步，安装需格外注意放线精度，因为支座尺寸与上方节点钢柱底板尺寸相同，若位置精确程度不够，将会导致后期钢梁拼接困难，遇到错位、间距不符等问题。球型支座位于钢混柱上方，如图7所示，首先确定其偏轴线情况，以图中的球型支座举例，支座中心位置向西偏离轴线50mm，则需要在放线时向西让出50mm。放线使用全站仪加经纬仪，利用土建提供的放样坐标图，在钢混柱柱脚或附近合适位置（因与土建交叉施工造成的视线，位置被遮挡的情况）放出点位，再用经纬仪引至柱顶，球型支座在柱顶先不焊接，给上方的梁留出容错空间，便于后续调整。
图7 安装球形支座
图8 胎具
屋面网壳梁结构从1区开始以条、块为单位安装单根主网壳梁，1区安装从1号单根主网壳梁至8号单根主网壳梁依次安装，再进行9号竖向钢梁及斜向钢梁散装。
图9 地面预拼装
东西方向和南北方向的梁组成后采用整体起吊的方法，先用板车将梁拉至对应位置然后吊装，例如1-C轴的10线到11线，跨距16m，梁总重3.5吨，吊至球型支座上方后焊接完成后松钩。已有圆管的节点需要对接并焊上，待焊接完成后松钩。
图10 区网壳梁安装顺序图
图11 杆件和鼓形节点间的焊接
单根主网壳梁最后一道焊缝焊接时，沿着最后一条焊缝方向连接好铜线引弧块，调整焊枪与焊缝之间的距离，待焊接至焊缝末端50mm处时，调节电焊机电流大小，沿着焊缝方向至熄弧板上进行收弧。将引弧板与熄弧部分的多余焊缝进行切割，用角磨机修补后，再进行修补漆膜，单根主梁尺寸精度复合完成后，吊装至安装区域。
通过水平尺、经纬仪及卷尺、图纸等工具对圆管胎架尺寸、单根主梁焊前尺寸、单根主梁焊后尺寸进行多次复核以实现单根主网壳梁一次性成型。
图12 高空拼装
小结
05
本文的安装工艺及主要关键技术取得了良好的经济效果和安装经验，也为后续类似项目的施工提供了重要的借鉴作用。
钢结构设计作者
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