钢网架结构在水利工程中的运用

摘要：安果尔水电站初步设计主厂房屋顶采用钢筋混凝土薄腹梁和槽形板，冬季施工难度大，工期长，进度慢，对机电安装形成较大干扰。根据贵州安顺三叉湾水电站已使用钢网架结构的实际情况，主厂房屋顶采用钢网架结构，费用低，施工安装、维修、更换方便，施工工期短，环境污染小。 

关键词：钢网架结构；优越性；设计 
　　1工程概况 

　　安果尔水电站位于甘肃省合作市东北约45km勒秀乡境内的洮河干流上，为低坝（无调节）引水式，以发电为主，总装机容量25.20MW（12.63MW×2台），年利用小时数3 763h。工程概算总投资1.48亿元人民币。 
　　地面发电厂房由主厂房、副厂房和尾水渠等建筑物组成。主厂房长49.87m，宽20m，高36.123m。 
　　 
　　2钢网架结构的优越性 
　　 
　　初步设计主厂房屋顶拟采用钢筋混凝土薄腹梁和槽形板，根据工程实际进度，2006年11月20日完成主厂房上部排架柱混凝土浇筑工作，根据实测温度，当时最低气温已低于－5 ℃，已进入冬季施工，施工难度大，混凝土质量不易保证，且预制梁、板需要近2 000m2的场地，吊装困难，安全性低，施工工期长，对机电安装形成较大干扰，不能保证2007年4月10日首台机组按期发电的目标。为了解决上述问题，根据贵州安顺三岔湾水电站已使用钢网架结构的实际情况决定在主厂房屋顶采用钢网架结构，施工速度快（历时15d），安装、维修容易，安全系数高，且可以解决机电安装急需保温的困难，保证按期发电。 
　　经济上，钢网架结构实际覆盖主厂房面积1 011m2，按338元/m2报价（含建筑、安装、装修费等），共341 718元。混凝土梁、板结构按初步设计建筑、安装、装修等费用共需529 165.32元，钢网架结构比混凝土梁、板结构要节约187 447.32元，经济效益明显。 
　　施工难易程度上，钢网架结构所用的钢管、高强螺栓、螺栓球、锥头、套筒、板材、檩条等构件均在厂家按设计要求加工制作检验合格后按散件运输至工地现场，再由技工按施工图纸先分五部分（每部分重3.20t）组装网架，进行除锈、涂装处理后，由厂房现有的5t塔式起重机直接吊装就位，校正后焊接固定为整体。然后安装、焊接、固定檩条、板材，最后进行细石混凝土天沟浇筑。采用钢筋混凝土梁、板结构，根据厂房的设计布局以及构件外形尺寸和道路等实际情况，必须采用梁、板在预制场预制，然后用缆索吊装的方案。预制构件包括屋面梁9榀，屋面板132块。预制场地必须平整、夯实、硬化，确保不发生沉陷，防止预制构件变形。预制场地硬化后，进行钢筋制安、模板安装、混凝土浇筑、养护、脱模和构件检验等。采用缆索吊装方案，必须事先进行缆索设计，确定缆索最小跨度、主缆索和后缆风绳钢丝绳数量、直径、主地锚规格尺寸、埋深等相关参数，并进行受力计算。在试吊、地锚坑试拉和各项工作检查合格的基础上，方可逐个吊装、就位、校正、固定，最后进行泡沫混凝土浇筑。工序较钢网架结构繁杂，耗用材料多，施工干扰大，冬季施工混凝土质量不易保证，准备工作量大，不可预见因素多。相比之下，钢网架结构施工简便，吊装简捷安全，混凝土量小，质量易于控制，受机电安装和恶劣气候等外界因素干扰小。混凝土屋面结构费用明细如表1所列。 
　　 
　　劳力投入及进度上，钢网架结构共8人需15日历天即可完成全部工作，共需人工工日120工日。采用钢筋混凝土梁、板结构时，混凝土构件预制、吊装共需80天，按正常工作15人/天计算，共需人工工日1 200工日。可见采用钢网架结构施工工期短，投入人工少。 
　　节约资源和环保上，钢网架结构不使用木材和容易产生粉尘的材料，而钢筋混凝土梁、板，由于梁数目较少，使用木模经济合算，故使用木材较多，且水泥、粉煤灰、外加剂等均属于粉尘物料，对人体和植被危害较大，易发生水污染，产生的噪音和建筑垃圾不利于环保和人体健康，与国家提倡的节约资源、保护环境的政策不符。 
　　 
　　3钢网架结构设计 
　　 
　　3.1结构形式采用正放四角锥网架。节点类型：螺栓球节点网架。支撑形式：上弦柱点支撑。平面尺寸49.87m×20m，投影面积997.40m2。 
　　3.2设计依据荷载标准值：上弦恒载0.30kN/m2，上弦活载0.50kN/m2，下弦恒载0.10kN/m2，基本风压0.30kN/m2，雪压0.40kN/m2。抗震设防烈度7度，场地为Ⅱ类建筑场地。 
　　3.3材料钢管选用Q235钢，采用高频焊接钢管。高强螺栓选用40Cr，等级符合GB/T16939要求的10.9０S。螺栓球选用45号钢。封板锥头选用Q235钢，钢管直径大于等于76时须采用锥头，连接焊缝以及锥头的任何截面与连接的钢管等强，厚度应保证强度和变形的要求。套筒选用Q235钢，截面与杆件等同。焊条：Q235钢与Q235钢之间焊接选用E43，Q235钢与45号钢之间焊接选用E50。板材：屋面采用150mm厚960型彩钢夹芯板。檩条采用冷弯薄壁型钢。 
　　3.4加工技术要求网架杆件应清除氧化皮和锈蚀等污物后方可加工。网架的构件（包括螺栓球、杆件、高强螺栓、支座等）应在专业厂家制做，并应有检验合格记录，球及螺栓的加工，由厂家按机械行业标准自行加工或选购，但均应满足材质及受力要求。构件焊接必须等强度，焊缝需满足要求。 
　　3.5安装、涂装技术要求支承面预埋钢板必须水平，位置准确，位移不大于5mm，相邻支座高差不大于5mm，最高与最低高差不大于10mm。所有构件须作防锈处理，出厂前和安装后分别涂一层灰色防锈漆。涂装前必须进行除锈，除锈等级不得低于《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等极》GB8923中的Sa2除锈等级。涂装时的环境温度和湿度，除其产品另有要求外，应在5～38℃之间，相对湿度不应大于85%。涂装时构件表面不应有结露，涂装后4h内应避免雨淋。荷载必须作用在节点（螺栓球）上，杆件不承受横向荷载，严禁在杆件上悬挂重物。 
　　 
　　4结语 
　　 
　　综上所述，主厂房屋顶采用钢网架结构比采用钢筋混凝土梁、板结构费用省，工期短，质量更易于控制，环保。因此，在水电站工程中应大力推广应用。 
　　 
　　参考文献 
　　[1] 兰州成宏网架公司.合作安果水电站主厂房网架工程施工图.2006-11.