1. 简介
鄱阳南站屋面钢网架水平投影面积为11299.80m2，网架高度为4.345m。由于立面设计借鉴鄱阳湖涟漪，车站主体两边平整、中间略凸起，形成双向双曲线，焊接球节点网架结构形式为方锥体，导致网架高空拼装难度大，焊缝焊接质量要求高，拼接精度控制难度大。针对以上施工难点，项目组组织技术攻关，制定了合理的施工方案，通过地面分块拼装、高空累积膨胀拼装技术、网架整体液压顶升技术相结合，解决了技术难点钢结构网架挠度允许值，取得了成功经验，并总结形成了此种工法。
2. 方法特点
2.0.1本方法采用地面分单元拼装+高空分步累积膨胀整体顶升的方法，将网架的下弦、上弦、腹板、焊球等以正四角锥体小单元形式拼装成整体后顶升，保证了网架整体结构稳定性。
2.0.2本方法采用114mm×4mm钢管及300mm×300mm×8mm钢板拼装桁架下弦球拼装框架，并根据框架高度设置地面固定措施，支撑面更加稳定，标高控制更加精确，提高了桁架拼装精度。
2.0.3本施工方法采用由中间向两侧对称焊接技术，有效保证了钢网架的施工质量；并采用分级卸载技术，保证了钢网架的结构卸载安全，使鄱阳南站屋面钢网架能有效承受积雨、雪、冰等屋面荷载，同时也保证了屋面结构能有效承受鄱阳南站通车带来的振动荷载，很好地保证了鄱阳南站屋面的整体建筑效果。
2.0.4 本方法对网架安装进行精确的数值模拟分析，在施工前期利用3D3S软件对网架整体进行节点设计、设计验证及内力分析，保证了网架整体的结构稳定性。
2.0.5本施工方法采用地面累积膨胀组合+液压千斤顶顶升施工，不需要大型起重设备进行顶升，节省机时，降低工程造价。
2.0.6 该方法采用地面单元组装，能有效控制格架的几何尺寸，并提供良好的焊接条件，保证组装和焊接质量。
2.6相较于传统网架施工技术，此种方式无需大量脚手架，减少高空作业安全隐患，节省脚手架搭设及租赁费用，降低成本；同时避免脚手架的拆卸及运输，间接减少施工过程中的碳排放，达到节能环保的效果。
3.适用范围
此工法适用于施工现场交叉作业量大、大型起重机械就位困难、施工工期紧迫的大跨度屋面钢网架工程。
4.工艺原理
鄱阳南站钢网架拼装机顶升分为两部分：第一部分为候车大厅区域。屋面钢网架采用下弦球作为顶升点。施工时，先开始测量定位，将网架中部区域的焊接球及膜支撑架放置于候车大厅中部区域的楼板上，然后从中部向两侧进行焊接拼装。根据膜架高度设定，当两侧拼装到最低处，无法继续向两侧拼装时，采用16台100t液压顶升设备将网架顶升，当两侧相应轴线焊接完毕后，继续焊接，当满足条件时，停止顶升，继续拼接两侧网架，其余单元网架按上述方法逐一顶升继续拼装；当候车厅区域网架整体积累展开后，在网架各支撑位置设置一台液压千斤顶，将网架整体顶升，顶升至支撑顶部标高100mm以上后，在外悬臂范围内拼装网架，封好四周边缘，安装网架支撑；支撑安装完毕后，同步下放千斤顶，使网架位于支撑上，最后分阶段卸载、拆除千斤顶。
第二部分为两侧办公室边房区域，采用上弦球作为顶升点，顶部位置每层下方设置反向支撑，顶升完成后在外悬臂范围及周边进行网架拼装及封边工作。
4.0-1 工艺示意图
5.施工工艺及操作要点
5.2 操作要点
5.2.1吊点设置及工况模拟
1根据详细设计图中网架杆件及焊接球的分布位置，初步确定架空结构柱的位置及杆件、球自重产生的竖向荷载，利用3D3S空间结构设计软件对网架的内力及节点进行校核，计算确定顶升点的数量及位置。
图5.2.1-1 顶升点数量及位置布置图
2 在安装过程中，网架结构受力状况与一次成型状态有所不同，为保证施工方案安全实施，在施工前的网架拼装顶升过程中，通过midasCivil对各工况建立该工况的三维结构模型，校核各工况下网架结构构件内力及支撑架位置的支撑反力。
经仿真计算，杆件最大拉应力为25.4MPa＜305MPa，最大压应力为43.5MPa＜305MPa，杆件受力满足规范要求。（其余三种工况经计算均满足规范要求。）
5.2.2胎膜支撑架测量及布置安装
1. 测量放样
拼装网格前先根据图纸中的球节点计算出下弦球的Z坐标及高差，再根据中心区域需拼装的网格节点球尺寸在地面进行1：1放样确定胎膜架支撑管的安装位置。
图5.2.2-1 网格划分及布置图
2.胎膜支撑架安装
胎膜支撑架采用114×4mm钢管，底座采用300mm×300mm×8mm钢板，底座钢板与支撑架采用三点焊接，支撑点高度从180mm至5414mm不等，底部支撑板用4个M14膨胀螺栓固定在地面上，顶面测出中心十字线，通过钢管定位圈确定球节点位置。
图5.2.2-2 胎膜支撑架安装
5.2.2 单元组装
候车厅屋面钢网架共分4个拼装单元，即第一单元10-11轴重约120吨，第二单元9-10、11-12轴重约180吨，第三单元8-9、12-13轴重约270吨，第四单元6-8、13-15轴重约420吨。整体拼装顺序由中间向两侧展开；拼装各单元网架时，按“下弦—腹杆—上弦”、“中间—两端（跨度方向）—两端（非跨度方向）”的顺序拼装。
图5.2.2-1 候车厅区域集合分区
下面以中间第一单元为例，介绍格栅的组装过程：
1、在6轴至15轴楼面平台上放置两台8T汽车起重机进行中心球吊装，并放置四台升降机，方便工人焊条。
2胎膜支撑架固定后，先将下弦球逐个安放在支撑架的一侧，再用汽车吊将四个下弦球放置在支撑架顶端网格中心位置，并用点焊进行临时固定。
图5.2.2-2 下弦球就位 图5.2.2-3 下弦球固定至支撑架
3、然后焊接下弦杆，将下弦杆与钢球点焊在一起，组成方形框架，用钢尺、水平仪检查网架的几何尺寸，检查无误后继续组装网架。
图5.2.2-4 检查下弦球对角线尺寸
4 安装腹杆及上弦球钢结构网架挠度允许值，组成四角锥体，上弦球安装时中心与地面投影中心一致。将另两根组装杆件连接起来，组成小单元参考控制点。利用地面控制线检查上弦球位置，用钢尺检查上弦球高度h。
图5.2.2-5 上弦球与腹杆焊接及校核
5 用同样的方法组装其它球体并用地面控制线检查球体的中心线，用钢尺检查球体的高度。中心区域小单元参考网格组装完成后，利用球体与杆件间的相互定位，逐渐向外扩展组装，直至地面部分组装完毕。
图5.2.2-6 单元扩展组件
图5.2.2-6 其他单体延续示意图
5.2.3 栅焊缝质量检查与验收
网架组装过程中，各组装单元在焊接完成后、吊装前均须对焊缝进行超声波无损检测，确保网架整体焊接质量。检验流程包括自检和第三方检验，检验过程由监理、施工单位人员共同检验。
图5.2.3-1 焊缝质量超声波检测验收
5.2.4 安装升降支架及千斤顶
1、顶升支撑基础安装及承载力校核
支撑基础选择在架空混凝土柱顶与混凝土梁交接处的基础面上，尺寸及布置详见下图，基础支撑底座尺寸为2m*2m，满足刚性基础要求，无需配筋。
基础底部面积约4m2，支撑力中心点作用在混凝土柱顶，在原地基处理范围内，因力中心在柱顶或与混凝土梁顶交接处，地基承载力完全满足要求。
2 顶进支撑基础验收
顶升架安装前必须检查支撑基础，保证各支撑点的位置和标高偏差在允许范围内。
3.现场顶升框架组装
1）安装时顶升架应与支撑架连接，顶升架中心与格栅顶升点的垂直度误差在5mm以内。
2）将液压缸放置于升降支架中央，接好液压缸、油箱油管，调试好控制柜，检查电路等起重前的准备工作。
3）顶升支架组装采用5t手拉葫芦垂直吊挂在桁架上弦球上。先安装支架支座及顶板，再安装支架标准节。完成后在支架中心设置油缸，再用液压缸组装顶升支架。支架支座组装完毕后，将网格节点球放入支架内。
图5.2.4-2 起吊支架安装示意图
5.2.5 顶部测试和过程监控
1.调试测试参数
试顶前根据同类工程经验、本工程原始资料、现场实际情况等，初步确定试顶各级顶进量及完成时间、千斤顶压力等参数。
2. 测试顶部操作
人员就位、一切准备工作就绪后，在总指挥的统一指挥下进行千斤顶装载，千斤顶装载必须均匀、同步。
第一次加载时，应观察各千斤顶发生行程时的油压表读数，根据第一级加载的时间和举升量调整加载速度，保证各千斤顶在规定的时间内均匀地完成规定的举升量。
顶进过程中根据建筑各部累计顶进量、建筑物应力应变监测、倾斜监测、水平位移监测结果综合调整各项参数，并通过实时监测指导顶进。
图5.2.5-1 顶层测试调试
5.2.6 正式解除
1 根据试举情况确定各级举升量、时间、各千斤顶压力等举升参数后，开始举升，并对所有参加人员重新进行技术安全交底。
2、顶升过程各阶段同步推进，由电脑自控台统一控制多组油缸，实现位移和反作用力的双重控制。
3、顶升过程中，全程监测建筑物的应力、变形、千斤顶行程等监测数据，并制定应急预案，以应对顶升过程中的突发事件。顶升过程中，对每级千斤顶的行程进行比较，在下一级顶升时调整每级千斤顶的顶升量并消除误差，避免千斤顶顶升量误差逐级积累。每级顶升完成后，将钢板楔入。
图5.2.6-1 正式吊装
4 正式顶升过程中，控制系统处于自动运行状态，根据安装要求，顶升至预定高度；如某些点与支撑高度不匹配，可单独调整；调整完成后，锁紧千斤顶，完成安全行程。
图5.2.6-2 第一单元第一次吊装
5、拉缆时，应注意屋面结构的稳定性和偏移量，按步骤对称调整缆索，拉紧绳夹，将缆索拉紧到凹槽一定的深度。
6、为监测网架在吊装过程中的变形情况，先设置标高基准点，放置在每根混凝土柱上，在吊装点处的焊接球上设置观测点，在中部网架挠度较大的下弦球上设置观测点。
7、网架顶升前，测量各观测点高程并做好记录。网架顶升结束后，再次测量各观测点高程。在每阶段顶升开始和结束时，测量各观测点坐标。通过相对高差观测网架的变形情况。
8 在顶升框架底部设置沉降观测点，测量顶升框架底部观测点与网架顶升前标高基准点的高差，每阶段开始、结束时再次测量高差。
5.2.7 提升支架及临时支撑底部加固
1、当网架提升到预定高度后，提升支架底部垫以支撑钢柱、钢板，防止千斤顶下滑，降低高度。
2 用ф15.5钢丝绳将网格下弦杆以两个方向45°角拉向地锚，以防止网格偏斜、倾覆或因大风引起危险。
3、拉缆时，要注意屋面结构的稳定性和偏移量，按步骤对称调整缆索，拉紧绳夹，将缆索拉紧到凹槽一定的深度。
4根据格栅提升高度，通常每5个标准节设置一根拉索，以防止格栅在提升过程中发生移位或倾覆。
5 网架提升到定位标高后，开始进行网架封边。封边过程比较缓慢，网架会在空中停留一段时间，所以必须检查液压装置和各部位的拉索点。如果现场条件允许，可用钢丝绳在网架外侧设置锚固点，如果有建筑物，可将其固定在建筑物上。
6 顶升支架上下锚固点采用牵引链与钢丝绳连接，在支架向A轴方向移动时，通过牵引链调节钢丝绳的长度，保证支架的垂直度。
5.2.8 电网支架安装
1. 网格支架安装
根据轴线、标高控制点，画出预埋件上支架的十字线。安装时将支架中心线与十字线对齐，检查支架上表面中心点坐标，将支架点焊在预埋件上。安装完毕的支架与预埋件采用四通焊连接。为控制焊接变形，采用合理的焊接顺序，焊点对称布置，分段焊接。
下弦球支座节点在安装前在工厂焊接成整体，放置时找正中心线，检查下弦球中心坐标，调整、校准下弦球支座，测量合格后将下弦球支座点焊在橡胶支座上。
安装 2 个侧支撑
严格控制过渡板的安装，保证过渡板上焊球中心线与预埋件上的十字线对齐，其余安装步骤与柱顶支撑安装类似。
3 支撑固定
支架安装就位后固定在格栅单元体上，整个单元调整到定位线并检查合格后焊接支架。
支撑节点垂直支撑板与焊接球节点连接时，焊接球采用分层、对称焊接，焊接时应注意焊球的防风、保温，焊后进行超声波无损检测及焊缝外观检查。
支撑节点竖向支撑板的十字中心线与支撑竖向反力作用线一致，并在支撑球节点中心处与支撑节点所连接杆件的中心线相交。
5.2.9 设备卸载
桁架支撑与杆件焊接完成后，顶升架卸载，计算机控制台协调16台液压千斤顶分阶段卸载，缓慢放下顶升支撑。
5.2.10 拆除提升支撑
格栅支架焊接完毕、格栅挠度检测合格后，按顺序进行拆除，以格栅为拆除支架的支点，采用5t手拉葫芦拆除支架，同时下放千斤顶，使支架在千斤顶作用下缓慢下落。手拉葫芦为辅助支架，支架拆除采用液压缸完成。拆除工作过程中，应实时监测支架拆除时格栅的挠度变化情况。
6. 质量控制
6.1施工过程中应遵守《建筑工程高风险部份及构配件安全管理规定》（住房和城乡建设部令第37号）、《关于贯彻落实<建筑工程高风险部份及构配件安全管理规定>的通知》（建办字（2018）31号）、《空间网架结构技术规范》（JGJ7-2010）、《钢网架焊接空心球节点》（JG/T 11-2009）、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2020）、总体施工组织设计及施工图设计，以及其他相关法规、标准等要求。
6.2 物料管理
对所有进厂的原材料、配件进行质量检验，检查其是否与封样相对应，是否有出厂检验合格证和产地证，是否符合有关技术标准。不符合有关标准的料、配件将被退回或不投入下一道工序。
6.3 网格结构验收
6.3.1 混凝土柱顶承压面顶板的位置、标高、水平度的允许偏差应符合下表的规定。
表6.3.1-1 承载面顶板偏差
项目
允许偏差(mm)
检查数量
检查方法
支撑面
海拔
-3.0
应按支撑数量的10%进行随机检查，且不少于4处。
使用经纬仪、水平仪、水平尺和钢尺测量
平整度
升/1000
地点
15
6.3.2 小组合件的允许偏差应符合下表的规定。
小组合单元允许偏差表6.3.2-1
项目
允许偏差(mm)
检验数量：随机抽查5%单位，每次检验数量不少于5个单位。
检验方法：利用钢尺、铁丝等辅助量具测量
节点中心偏移
2.0
焊接球节点距钢管中心偏移量
1.0
杆轴弯曲矢状
L/1000，且不应大于5.0
锥形小拼图单元
弦长
±2.0
锥体高度
±2.0
上弦对角线长度
±3.0
L 是杆的长度
6.3.3中组合单元的允许偏差应符合下表的规定。
表6.3.3-1 中央装配单元允许偏差
项目
允许偏差(mm)
检查次数：全部检查
检验方法：用钢尺及辅助量具测量
单元长度≤20m接续长度
单跨
±10.0
多跨连续
±5.0
单元长度＞20m接驳长度
单跨
±20.0
多跨连续
±10.0
6.3.4 网壳结构安装的允许偏差应符合下表的规定。
表6.3.4-1 网壳结构安装允许偏差
项目
允许偏差(mm)
检查方法
纵横长度
L/2000，且不应大于30
-L/2000，且不应大于-30
用钢尺检查
支撑中心偏移
L/3000，且不应大于30.0
用钢尺、经纬仪检查
周边支撑格架相邻支撑高差
L/400，且不应大于15.0
用钢尺和水平仪检查
支撑最大高差
30.0
多点支撑网相邻支撑高差
L1/800，且不应大于30.0
检验数量：除按杆数抽检杆弯曲升值的5%外，其余均需检验。
6.3.5 焊接球节点应按设计规定规格的球及其配套钢管焊接成试件，进行轴向拉、压承载力试验，试验破坏荷载值大于或等于设计承载力的1.6倍为合格。
检验数量：每次试验取3个试样。
检验方法：在万能试验机上检验，并查看试验报告。
6.3.6 桁架结构整体组装完毕后、屋面工程完工后应测量挠度值，实测挠度值不应大于相应设计值的1.15倍。
检测次数：跨度大于24m的钢网壳结构，测量下弦中心点及朝向下弦的跨度四分之一分割点。
检验方法：用钢尺、水平仪实际测量。
6.3.7 对按规定需要验收的危险、重大工程，建设单位、监理单位应组织相关人员进行验收，验收合格后，经建设单位项目技术负责人、总监理工程师签字确认后，方可进入下一道工序。
6.3.8 危险或重大工程验收后，建设单位应当在施工现场明显位置设立验收标志，公示验收时间和责任人员。
6.4 支撑面质量要求
表 6.4-1 支撑面质量要求
项目
允许偏差
检查方法
支撑面
海拔
0～-3.0毫米
水平仪和钢尺
平整度
相邻支撑面高差不大于15mm
钢尺和水平仪
支撑底座中心偏移
不超过30.0
钢尺或经纬仪
支撑基础最大高差
30.0 毫米
钢尺和水平仪
7. 安全措施
7.1施工过程中应遵守《建筑高空作业安全技术规程》JGJ80-2011的要求。
7.2 焊接电网前必须办理动火作业审批手续，焊机操作人员必须经过专门的安全操作培训，经考核合格后方可上岗。接线作业必须由专业电工进行，严禁私自接线。
7.3专用机械必须由专人驾驶，高空作业必须佩戴安全带。网架下弦处设置防坠落安全网。
7.4施工人员必须佩戴安全帽、安全带、手套等防护用品，穿防滑鞋，不准在设备上嬉闹，工作时不准吸烟、喝酒，必须专心做好起重工作。
7.5吊装所用电力及电箱应由专业电工每日检查，并负责监督和接线。所有现有电动工具应每日使用前进行检查。
8.效益分析
8.1 经济效益
该施工技术的运用，解决了传统网架结构高空分散拼装、分块吊装的难题，有效避免了施工脚手架成本高、工期长的问题，减少了脚手架的拆卸、运输、租赁等环节，从而减少了施工过程中的碳排放，实现了建筑节能减排的目标，同时节省了资源和人工成本，共计节省机械、人工、材料成本42万元。
8.2 施工工期分析
与传统的网格结构相比，统一的组装和整体提升构造技术可以解决脚手架上的交叉效果，因为它在地面上焊接了，它极大地改善了焊缝的焊接质量，可改善构造成本，可改善施工的安全性，并确保构造的平稳构造和交叉构造和交叉构建。车站建筑物的区域，将施工期缩短约15天。
8.3社会利益
这项技术提高了大跨度钢结构网格的组装准确性和焊接质量，并为未来的大型双向双向双向螺丝式屋顶网格单元组装和整体插头构造提供了有效的技术参考。
8.4节能和环境保护效益
通过应用大型双向双向屋顶钢网格单元组件和整体升起构造技术，可以避免拆卸和运输脚手架，从而减少施工期间的碳排放，实现节能和减少排放的目标，并节省资源和劳动成本。
9.申请示例
新建的Poyang South Station在Changjinghuang铁路上是16,000平方米的设计。静止状态的Poyang湖的有益情况。精度，为了确保网格框架的准确性，在组装之前将临时支撑设置在地面上。在尖顶过程中，齿轮括号的上部和下锚点与秋季链和电线绳相连。在各种学科中进行了顺利进行，这大大缩短了脚手架的拆卸和运输，从而减少了构建中的碳排放，从而通过良好的社会和经济利益获得了良好的能量，从而实现了节能和减少资源的目的。
Liu Zongshun Innovation Studio：作为Changjinghuang火车站项目的首席工程师，Liu Zongshun带领该项目技术人员进行了科学研究。
