冯启超  高级工程师

一、概述

施工过程是形成工程项目质量的重要环节，也是工程监理制质控制的重点。高度重视、严格控制，按质量计划目标要求加强工艺管理，督促承建商认真执行工艺标准和操作规程以提高项目质量的稳定性；加强工序控制，执行检查认证，将每道工序质量严格控制，关键部位还要旁站监理、中间检查和技术复核，防止质量隐患，并做好记录，对不符合质量标准的地方，向承建商发出通知，令其立即处理纠正，每个阶段每个分部分项工程，甚至每道工序质量控制与验收等质量控制均须监理的签证认可。因此，监理对监理的工程项目施工工艺的全过程必须非常熟悉和了解，特别是空间网格结构工程更是如此。

空间网格结构工程早已存在，150年前伦敦世界博览会建造成功之后，不断地鞭策了网格结构建造技艺的发展。1943年随MZRO体系问世，第一个广泛用的商品化空间网格结构体系由MOX在德国开发。它是用最普通空间桁架结构的方法，将单独的杆件，按一定的规律布置，通过节点连接而成的一种空间杆件体系结构。这种结构体系的传递艺术感染力一直持续流传至今。现已发展到诸多可供选择的形式和杆件，球节点的系列产品。

空间网格结构分为网格和网壳两大类。网架的常用形式主要有：平面桁架体系、四角锥体系、三角锥体系等三种，这三种体系约有十三种型式：

①、平面桁架体系组成：两面正交正放网架，两面正交斜放网架，两向斜交斜放网架，三角网架，单向折线型网架等五种类型。

②、四角锥体系组成：正放四角锥，正放抽空四角锥，斜放四角锥，棋盘四角锥，星型四角锥等五种类型。

③、三角锥体系组成：三角锥，抽空三角锥，蜂窝型三角锥等三种类型。

网壳常用的形式有单层网面网壳，单层柱面网壳和双层壳等形式。

网格结构在实际使用中，选型恰当与否，直接影响到网架结构的技术经济指标和制作安装的快慢。因此，必须根据实用、美观与经济的原则进行综合分析，确定最佳的网架型式。同时由于网架结构是构件组成大空间的三维结构，受力合理，刚度大，稳定性好，适用范围广，杆件节点规格又适于工厂化大批量生产，另外加速工程进度、提高质量，综合经济效益比较好等优点都应该充分加以利用。

概括起来，网格结构有如下优点：

①、应用范围广，适应于大、中型跨度的民用建筑和大跨度的工业与民用公共建筑，而且建筑物可多种多样。

②、三维结构受力合理，杆件之间互相支撑作用，有较大刚度，整体性好，抗震能力强，而且能够承受由于地基不均沉匀下所带来的不利影响，即使在杆件受损的情况下也能自动调节杆件的内力保证了结构的安全。

③、由很多杆件从两个方向有规律的组成高次超静定空间结构，它改变了一般平面桁架受力体系，能承受来自各方向的荷载。

④、钢网格取材方便，一般采用Q235钢或Q345钢，杆件多采用高频焊接管，无缝钢管或其他型钢，而且结构自重较轻用钢量小，根据现有资料统计每平方建筑面积仅需25kg到35kg（看跨度、面积大小及矢高）。

⑤、节点连系简便可靠，杆件、螺栓球、焊接球、锥头、套简、高强度螺栓等结点部件已标准化、系列化、工厂化、商品化、不仅简化了结点连接的制作安装，而且保证了节点受力的性能。

⑥、计算方面已经有通用的计算机程序和软件，具有制作施工图，查看内力表，材料表，和钢网架安装等功能。

当然，网格结构仍有不足之处：节点几何尺寸偏差及弯曲的改变，对网格结构尤其是网壳结构的内力整体稳定和施工影响较大，减少初始缺陷对杆件节点的加工精度要求比较高。同时网格结构虽可构成大空间，但当矢高很大时，则增加了屋面面积和不必要的建筑空间，从而增加了建筑材料和能源消耗，屋面检查也比较复杂。实操中应该扬长避短。发挥优势，克服缺点。

钢网架结构由杆件和节点组合而成，其节点可分为焊接钢板节点，焊接空心球节点和螺栓球节点：

①、焊接钢板节点：用于连接型钢杆件，由十字节点和盖板组成，小跨度网架的受拉节点也可不设盖板。

②、焊接空心球节点：由钢管杆件与焊接空心球连接，其构造简单、受力明确、连接方便，只要是钢管杆件割面垂直于杆件轴线，杆件会与空心球自然对中而不产生节点偏心，而且球体可与任意方向的杆件连接焊牢。

③、螺栓球节点：由锻或铸钢制造的实心球，高强度螺栓六角型套管、销钉、锥头或封板组成。在球体中按照网架杆件汇交的角度进和钻孔，并车出螺纹，根据螺栓直径和伸入的螺纹长度确定螺栓球的大小，为缩小螺栓球的体积，在杆件端头焊锥形套简，螺栓通过套筒再与螺栓球相连，用销钉将螺栓与无纹螺母连在一起，当螺栓插入球的螺母后便用板手拧动无纹螺母，直到最后紧固为止。

上述三种钢网架的节点各有特点。焊接钢板节点很少使用，焊接空心球节点球体制造需要冲压设备，冲压时钢板需要毛坯钢材利用率低。节点工作量大，仰立焊缝较多，焊接质量和杆件尺寸的准确要求较高。而螺栓球节点则拆卸方便，球体杆件部件规格化，便于系列化、标准化、生产工厂化，节点的结构适应性大，用同一尺寸的螺栓球和杆件，可拼装各种不同型状的网架结构。但节点构造复杂，机械加工量大，加工工艺要求高，钢的品种多，制造费用高于焊接板节点、焊接空心球节点。

网格结构制作所用的材料是根据在网架中的位置不同而异，杆件、封板、锥头、套简和焊接空心球均为Q235钢或Q345钢，实心螺栓球为45号钢,螺栓或销钉为40CY、40B、20MnTi钢，但必须符合设计要求，还要有出厂合格证，力学性能试验，化学分析报表。

通常在网架制作安装过程中，一般是谁施工谁出施工图由设计部门签字认可方为有效，这也是制作安装的实际依据。因此，选择优秀的承建公司是保证工程质量好坏最重要的一环。它必须有经营许可证，而且还要实地考察承建公司厂房、机械设备、生产能力、管理水平以及外地单位来市登记注册和核实证照是否相符，不然稍有不慎，错选承建公司，其后果则不堪设想。广州就发生过制作完成的双柱悬索后锚网架全部推倒重来的严重质量事故。原有材料作废，直接经济损失400多万元。使建设单位失去两年多的商机，社会影响极坏。这都应该引起我们的警惕。

选定网架制作安装的承建公司后，立即督促抓紧做好网架杆件部件加工制作前的准备工作，审核图纸（图纸会审）及施工组织设计。调试加工机械和各种工具、仪器。检验所用材料是否符合设计、规范要求。当一切就绪后才能开始加工制作。

二、网架制作

①、钢管杆件、封板、锥头、套筒制作：用于杆件、封板、锥头、套简的钢材品种、规格、质量必须符合设计及国家规范要求及相应的标准，并检查其材料合格证、试验报告、化验单。

连接单独杆件的体系精确度要求较高，部件要准确切割，以减少积累误差，在下料前还要按规范要求在允许偏差内进行矫正。

焊接的焊条、焊剂和施工用的保护气体必须符合设计要求和钢结构的专门规定。

钢管杆件加工好的成品长度误差不能超过1mm，管口曲线的误差也不能超过1mm，端面对管轴的垂直度的误差不能超过0.005r(r=球的半径)。

钢管杆件与封板锥头连接，须有定位工具，保证钢管杆件长度一致，钢管杆件与封板、锥头定位后点焊固定，检查焊缝厚度、宽度。钢管杆件与封板、锥头双边应各开30度坡口2～5mm间隙。为保证焊接质量，封板、锥头焊接应在旋转焊接支架进行，要焊缝饱满、均匀一致，不咬边。

封板锥头加工完成后不能有裂缝、过烧及氧化皮，孔径误差不能大于0.5mm。底板厚度不能大于0.5mm小于0.2mm。二面平行度只能在0.1mm内。钢板锥头孔与钢管安装平台轴允许偏差0.2mm，锥头壁厚允许误差增0.2mm但不能减少。

钢管与封板锥头连接焊缝和锥头的任意载面应与连接的钢管等强，其焊缝宽度根据钢管壁厚取2～5mm。当钢管直径较小一般采用封板，因为它构造简单，只要相邻杆件的封板不相碰即可。封板和钢管必须按对接方法焊接与检验。当封板壁小于4mm时其封板厚度不宜小于钢管外径的1/5。

套简制作：圆钢用锯床下料，用压力机胎模锻造毛坯（锻造温度在1150℃～1200℃之间并且保持温度均匀，终锻温度不低于850℃）锻造后在空气中自然正火处理，不得有裂缝、过烧和氧化皮、然后按套简标准图要求进行车、削加工和除锈处理。

套简主要是传递压力，要保证其具有足够的抗压强度，套简外形尺寸应满足板手开口尺寸系列，端部要保持平整，内孔比螺栓直径大1mm，套简端部到开口槽端部距离应使该处有效截面抗剪不低于销子抗剪力且应小于1.5倍有开口槽宽度,同时内孔与外切圆圆心轴只允许误差0.5mm以内,套简长度的允许偏差不能大于或小于0.2mm。套简两端面的平行度的允许偏差为0.3mm。

②、高强度螺栓制作：高强度螺栓有扭剪型、大六角型及钢网螺栓球节点用螺栓，它们大都是商品成品，必须有出厂合格证，检验、化验报告并要进行高强度螺栓连接副摩擦面抗滑移系数试验和复验。现场处理的构件摩擦面要单独进行摩擦面抗滑移系数试验，其结果必须符合设计要求。螺栓加工精度采用标准螺纹规格检验要达到6H级。

紧固件连接工程要进行螺栓实物最小荷载检验、扭剪型高强度螺栓连接副预拉力复验、高强度螺栓连接副施工扭矩检验、高强度大小角头螺栓连接副扭矩系数复验、高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数检验。

高强度大六角螺栓连接副终拧完成1小时后，48小时内进行终拧扭矩检查，结果应符合规范要求。

扭剪型高强度螺栓连接副，用扭矩法转角法进行终拧并作标记，并按规范规定进行终拧检查。

高强度螺栓连接副，施拧顺序和初拧，复拧扭矩要符合设计要求和国家现行行业标准。

拼装前每根高强度螺栓都要进行硬度试验，10.9S级为HRC32度～36度，8.9S级为HRC21度～29度，严禁有裂纹。

高强度螺栓在与钢网架螺栓球装配前要配合拉力试验机进行破坏性强度试验。

③、制孔：A、B级螺栓孔（Ⅰ类孔）加工精度为H12级，孔壁表面粗糙度Ra不大于12.5μm。C级螺栓孔（Ⅱ类孔）孔壁表面粗糙度Ra不能大于25μm。螺栓公称直径与螺栓孔直径、圆度、垂直度都要在规范允许偏差内。

螺栓孔孔距在同一组内任意两孔间距，不能超过正负1mm。相邻两组的端孔距离不能超过1.5mm。若超过则要与母材料材质相匹配的焊补焊后重新制孔。

④、钢网螺栓球制作：圆钢用锯床下料后，在胎模上锻造球坯，锻造温度在1150～1200度下保温，使温度均匀，终锻温度不低于850℃，锻造设备用气锤或压力机进行。锻造后在空气中自然退火处理。

螺栓球用材要有出产合格试验单、化验单，球坯不能有皱褶、裂纹、过烧及氧化皮，也要符合设计要求及相应材料技术条件和标准检验。进而劈出平面，然后钻螺纹底孔、孔口倒角和攻螺纹。螺纹孔在车床上配以专用工具加工，而且螺纹孔与平面一次装夹加工；在工艺孔平面上打印球号、加工号；按设计要求进行防腐处理。

加工标准按GB197标准螺纹规格要有6H级精度，球的直径、园度、相邻两螺栓孔中心夹角、螺纹公差等尺寸应在规范允许的偏差之内。

螺纹强度及螺球强度要用高强螺栓试验机检验。对最大的螺孔还要进行抗拉强度试验。40m以上公共建筑所采用的网架必须现场复核。

⑤、支座加工制作：所用材料要有出厂合格证、检验、化验报告，并要符合设计及规范的要求。加工肋板和底板的下料时用自动钢板切割机、数控平面钻床和摇钻床加工，焊接采用C0₂气体保护焊或手工电弧焊焊接。焊接焊丝为H08Mn2SIA，焊条为E5015。若焊接球或螺栓球的焊接用手工电弧焊，焊条则为E5016，焊接前要预热处理，然后分层焊接，焊缝要保温缓冷。

⑥、支座预埋板加工：钢板切剪机下料并进行边缘下料切割和灌浆机孔加工。数控平面钻床进行地脚螺栓孔加工。

组装电焊在模台胎架上进行，锚栓采用预埋板孔径，孔位相同的两板定位模板与预埋板在胎架上共同定位，待定位准确后进行电焊，待电焊冷却后才能取下定位模板。

⑦、檩条支托制作：支托管下料利用管子切割机下料，支托管与支托板的连接用E4303电焊条手工电弧焊焊接。

三、钢网架结构安装

钢网格结构一般采用上弦支承方式，若建筑功能要求下弦支承时，网架四周支座边形成了竖直或倾斜的边桁架，以保证网架几何尺寸不变形，并可有效地将上弦垂直荷载和水平荷载传至支座。

网架结构是一种空间结构体系，制作时控制几何尺寸精度难度较大，精度要求比一般平面结构高，安装精度要求达6H精度。焊工、装配工等施工人员要求素质好，有上岗证，分工也要职责分明。

确定某种安装方法的选择主要是取决于所采用的网格体系、网架结构的总尺寸、工地现场通道及构件尺寸的大小，这些都是关键的决定因素。安装费用能在一个空间网架的总造价中占较大的比例，所以针对每一项工程的具体情况选择最有效的网架安装方法是极其重要的。在这方面，模数单元的空间网格优于“小部件”拼装体系的原因就是每个模数单元都是若干单独构件组件，从而大大减少了工地现场连接的数量，一般常用的方法有：

①、网架构件或模数单元组件在临时搭设的脚手架上一次性装配就位。

②、构件或模数单元组件从该屋顶的已建部分逐次悬臂空中装配，用吊车将单独构件或单元组件吊到所须的安装位置。

③、构件或模数单元组件中在地面或楼板上装配成较大板块然后按事先划分好的网架区域用吊车在空中连接。

④、地上装配成整体网架，然后吊车一次性吊装就位在固定的支座上。

⑤、在地面上装成整体或部分空间网架，然后用千斤顶将其顶到永久性标高的位置。

总的说来主要的施工方法不外乎是高空散装法、分条安装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法。不管采用什么方法，首先要做好安装前的准备工作。

杆件部件进场时，分类、分规格、编号堆放，需要复核的报请监理抽样复检。会同监理及有关单位对网架支座面板位置、支座轴线、支座标高、水平度及支座砼强度进行复核验收是否符合设计要求；锚栓埋设位置偏差是否在规范之内；支座垫块种类、规格、摆放位置、朝向是否正确；注意橡胶垫块与刚性垫块之间或不同类型刚性垫块之间不得互换使用。

每一个工序必须进行检查验收，未经检查验收，不能进行下一工序施工，并且每一道工序的检验都应记录在案。

用条块法安装时，以工作台滑移法对地面工作台设备进行检查，并进行试滑性试验。

采用整体吊装法或局部吊装法时，检查吊装周围有无障碍物，之前试拼，吊点设在下弦，吊点设置合理，并要考虑刚度。同时对提升设备进行检查，对提升速度、提升吊点、高空合拢与调整工作做好试验；还须符合施工组织设计，吊点位置要正确，在其吊装过程中要防止出现超应力和永久性损坏。保证平稳、连续；吊前先进行试提，确有把握时正式吊装。

高空散装法有支承和悬挑两种。安装过程中其顺序应能保证拼装的精度，减少积累误差，采用小支架的悬挑法施工时应先拼可受自重的结构体系，然后逐步扩展。

支承法搭设拼装支架时，支架上支撑点位置应设下弦节点处（下弦螺栓球）。支架要求较高，应验算承载力和稳定性，必要时可对支架进行试压以确保安全。

在拆除支架中应防止个别支架集中受力，宜根据各支撑点的结构自重挠度值采取分区分阶段按比例下降或每步不大于10mm等步下降法拆除支撑点。

网架在拼装过程中应用经纬仪、水平仪随时检查基准轴线位置，水平标高及垂直偏差。控制网架纵横向尺寸、网架矢高及挠度。如有出入，可调整临时支点螺杆的高点位置来控制网架尺寸。

螺栓球正方四角锥网架高空散装法的工艺流程是：放线、验线……安装下弦平面网架……安装上弦倒三角网格……安装下弦正三角网格……调整紧固……安装屋面帽头……支座焊接验收。

焊接空心球地面安装高空合拢法的工艺流程是：放线、验线……安装平面网格……安装立体网格……安装上弦网格……网架整体提升……网架高空合拢……网架验收。

螺栓球网架散装法的验收主要是检查其整体纵横尺寸、支座位置、轴线以及偏移尺寸；积累误差分散，标高、矢高和各支点尺寸误差是否在标准规范允许之内；挠度及支座焊接、支座类型、规格构造是否与设计相符。

焊接空心球地面安装高空合拢法的验收分为两部分进行。第一是网架在吊装的状态下验收，第二是网架独立荷载，吊装卸荷后的验收，其内容为网架焊缝外观质量、四边塞杆（合拢时的焊接管）在24h后超声波探伤报告及返修记录；网架吊装部分的卸载速度（应该缓慢）是否同步进行；网架局部有否变形；将合拢用的各种倒链拆除后网架是否恢复自然状态。并检查网架各支座受力情况及网架的拱度或起拱度，最后检查网架的整体尺寸。

总拼安装的主要控制：小拼单元节点中心偏移、焊接球与钢管中心的偏移、杆件轴线的弯曲矢高。锥体型小拼单元长杆长度、锥体高度、上弦杆对角线长度。平面桁架型小拼单元的跨长、跨中高度、跨中拱度是否在规范的范围内。中拼单元长度的单跨、多跨连接是否在允许偏差内。网架安装完成以后检查纵横向长度、支座中心偏移、周边支承网架相邻支座高差、支座最大高差、多点支承网架相邻支座高差等是否在规范允许偏差之内。

对建筑结构安全等级为一级，跨度40m以上的公共建筑钢网架结构，且设计有要求时，空心焊接球节点应按设计指定规格的球及其匹配的钢管焊接成试件，进行轴心拉、压承载力试验。螺栓球节点应按设计指定规格的球最大螺栓孔螺纹进行抗拉强度保证荷载试验。

钢网架结构总拼完成后及屋面工程完成后应分别测量其挠度。挠度值不超过相应设计的1.15倍，跨度24m以内的网架测量下弦中央一点，跨度24m以上的中央一点及向下弦跨度的4等分点。各个节点、杆件表面应干净，节点连接缝用油腻子填嵌严密，多余无用螺孔则用油腻子封口。

四、钢网架涂装

全面检查安装完毕的钢网架，达到规范及设计要求无误后，即进行防锈、防腐处理。未动工之前先检查所用涂料的出厂合格证、化验单，并抽检取样送质检复核。合格后方能开始涂装。涂装时的环境温度和相对符合涂料产品说明书要求，若产品说明无要求时，环境温度宜在5℃～38℃之间，相对湿度不应大于85%。涂装构件表面不应有结露，涂装4h内应保护免受雨淋。

钢结构防腐涂料涂装在质量上主要控制其涂装前钢材表面除锈是否符合设计和国家规范要求。钢材表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等。除锈要根据涂料决定除锈等级。涂料、涂装遍数、涂层厚度要符合设计要求，若涂层厚度设计无要求时，涂层干漆模总厚度室外为150μm，室内为125μm。构件表面不应有误涂、漏涂，涂层不应脱皮和返锈。涂层应均匀，无明显皱皮、流坠，针眼和气泡等。

当钢结构处在有腐蚀介质环境或外露且设计有要求时，应进行涂层附着力测试。在检测处涂层完整度达到70%上时涂层附着力才合格。

若是防火涂料则根据用量多少检测其粘结强度，抗压强度是否符合国家现行标准。

五、屋面板安装

钢网架屋面一般为轻型构件板材。其种类可分一类：钛合金板、铜合金板、钛锌合金板。二类：铝合金板、不锈钢板。三类：钢板。实际使用哪种屋面板要按设计而定，既要经济实用又要美观。但不管采用哪类哪种金属屋面系统，主要是考虑防漏，以保护建筑主体。国内传统的金属屋面连接缝较多采用咬口式连接、半咬口搭接、胶体嵌缝连接，但往往有漏水渗水现象。为了消除这种现象，在大型公共建筑中广泛采用的是结构性防水体系的立边咬合技术，即使用专用的立边和自动咬合设备，将两块板沿板条长度方向整体上立边的预制型板块，通过双重折边锁定而使屋面连接成为一个整体。

六、网架工程验收

①上一工序检验合格后，下一工序方能施工。

②符合设计要求，材料应有材质证书，有疑义时取样检验。检查焊条有否脱皮、焊心生锈及受潮。型钢下料割口斜度不大于1～2mm，凹凸不能超过1mm，表面划痕凹陷不大于0.5mm。

③特殊工种如焊工要有上岗证，注明能担任的焊接工作。首次采用的钢材和焊接材料必须进行焊接工艺性能和力学性能试验，符合后方可使用。

④二级焊要求外观100%，超声波检20%。低钢焊后24h检验。

⑤外型尺寸应在允许偏差内，所用高强度螺栓摩擦系数要有实测资料。

⑥除锈和涂底工作应质量检验合格后方可进行。涂料厚度无设计要求时，一般要涂4～5次，用时不准加稀释剂。

七、质量优良的评定

网架结构部件由专业产品制造厂提供时则该部分不参加分部工程质量检验评定，但网架结构的承包单位应负责进货验收，检验其强度检验报告、产品合格证，并进行复检，质量必须符合产品合格标准。

网架节点构件的制造及安装由同一个单位完成的网架结构工程的整体质量等级评定应符合下列规定：

①合格：所含分项工程的质量全部合格。

②优良：所含分项工程的质量全部合格，其中50%及其以上为优良。

在评定网架结构合格和优良的依据基本上是按以下的规定：

（一）合格

①符合相应质量检验评定标准的规定。

②基本项目抽检的结果应符合相应质量检验评定标准合格的规定。

③允许偏差项目抽检的点数有70%及其以上的实测值应在相应质量检验评定标准的允许偏差范围。

（二）优良

①必须符合相应质量检验评定标准的规定。

②基本项目每项抽检应符合相应质量检验评定标准合格。其中50%及其以上的符合优良规定，该项即为优良，优良项数应占检验项数50%及其以上。

③允许偏差项目抽检的点数中，有90%及其以上的实测值应在相应质量检验评定标准的允许偏差范围内。

八、网架验收应具备的文件

监理在网架验收中应检查以下文件是否具备：网架施工图、网架施工竣工图、设计更改文件、施工组织设计（方案）、所用钢材及其它材料的质量证明书和各种试验报告；网架零部件产品合格证书和试验报告、网架拼装各个工序的验收记录；焊工考试合格证明、焊缝质量和高强度螺栓质量检验资料；总拼装就位后几何尺寸误差和挠度记录。

结束语

工程产品质量与工业产品质量要求不同，工程产品位置固定，施工工艺流动，结构类型复杂，操作方法不一，整体性强，建设周期长等。以上这些特点导致了工程质量控制难度较大，所以，对工程质量应加倍重视，一丝不苟，严加控制，使质量控制贯穿于建设的全过程，特别是施工过程量大、面积广、结构复杂而特殊的尤为重要。

监理工程师是常驻工地现场监督与检查的执行者，工程质量出了问题，有不可推卸的质量控制责任。监理人员在行使职责的过程中必须遵循职业道德，坚持“质量第一，用户至上”，工程质量控制要把“百年大计，质量第一”始终作为工作准则。

以“预防为主”从对质量的事后把关过渡到事前、事中质量控制；从对产品质量检查过渡到对工作质量检查、对工序质量检查。对中间产品的质量检查是保证质量的有效措施。

提高监理人员的技术水平，熟悉所监理工程的施工全过程及有关规定，认真坚持质量标准，执行施工规范，一切以数据分析为工具，对发现质量问题果断实施控制措施。坚持公正、科学、守法的职业道德；做到实事求是，严守法规，秉公办事，以理服人，热忱服务，作为监理人员品德的考核使管理工作更为有效的发挥。