摘 要：本文通過(guò)對(duì)球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的研究，具體介紹了金屬鹵化物燈在球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝方法。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；金鹵燈；定位；安裝；支架；焊縫

1金屬鹵化物燈具在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)指的是由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式、通過(guò)球節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的多層網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1），廣泛用于航站樓、體育場(chǎng)等建筑物，具有空間大、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
金屬鹵化物燈具具有光效高、顯色性好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，所以金屬鹵化物燈在球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建筑物中獲得了最廣泛的應(yīng)用。

2金屬鹵化物燈具在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝特點(diǎn)及流程

2.1安裝特點(diǎn)
球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)空間要滿足規(guī)范要求的照度，設(shè)計(jì)一般選用大功率金鹵燈。金鹵燈的自重較大，安裝難度大。金鹵燈安裝位置高，一般需要搭設(shè)腳手架或利用提升機(jī)進(jìn)行安裝，安全性要求很高。燈具的安裝的點(diǎn)位需要進(jìn)行精確的定位，以滿足照度和防眩光的要求。
2.2施工流程（圖1）

圖1

3燈具在網(wǎng)架空間中的定位

3.1燈具位置的初步確定
球形網(wǎng)架以焊接球球?yàn)楣?jié)點(diǎn)，采用弦桿、腹桿和焊接球相連構(gòu)成多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)建筑物的具體跨度及荷載，不同球形網(wǎng)架設(shè)計(jì)了數(shù)量不同網(wǎng)架層，部分網(wǎng)架有檢修用的馬道。安裝位置的初步確定就是確定燈具及燈具管線在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝層。
金鹵燈一般安設(shè)在網(wǎng)架本體結(jié)構(gòu)或維修馬道結(jié)構(gòu)上，維修馬道上的的金鹵燈安裝定位比較簡(jiǎn)單，只需沿馬道按圖紙確定即可，而網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的金鹵燈安裝位置的確定則要綜合統(tǒng)一考慮各專(zhuān)業(yè)的設(shè)備及管線，結(jié)合網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)統(tǒng)一分層定位。本著同專(zhuān)業(yè)同層、方便維護(hù)等原則，將各專(zhuān)業(yè)分布于網(wǎng)架各層內(nèi)。電氣管線和燈具安裝承力點(diǎn)最好設(shè)在離燈具本體最近一層也即第二層的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)，少量管線和承力點(diǎn)與其他專(zhuān)業(yè)排布沖突的，可以調(diào)整到其他網(wǎng)架層內(nèi)或屋面檁條下方。
3.2燈具的定位
設(shè)計(jì)單位一般只在電氣施工藍(lán)圖上進(jìn)行燈具的示意布置，而沒(méi)有出具和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)的燈具點(diǎn)位圖。這就要求施工單位按照燈具設(shè)計(jì)標(biāo)高在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)確定燈具的位置。構(gòu)成網(wǎng)架的基本單元有三角錐、三棱體、正方體、截頭四角錐等，由這些基本單元可組合成三邊形、四邊形、六邊形、圓形等形狀的網(wǎng)格平面，施工單位即要在該網(wǎng)格平面上進(jìn)行燈具的布設(shè)。
3.2.1燈具布設(shè)的數(shù)量及位置首先要滿足設(shè)計(jì)的要求。施工單位技術(shù)人員按照電氣施工設(shè)計(jì)圖的燈具布設(shè)，在第一層網(wǎng)格平面圖上初步布設(shè)所有的金鹵燈（見(jiàn)圖2）。燈具初步布設(shè)完成后，再按以下步驟對(duì)燈具的位置校核和調(diào)整。

圖2

3.2.2燈具高度的確定。燈具的作用是對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下方的空間進(jìn)行照明，燈具的投光面應(yīng)該不受任何結(jié)構(gòu)和其他專(zhuān)業(yè)設(shè)備管線的遮擋，這樣能有效的保證照明效果。燈具應(yīng)該處于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的最下層（即網(wǎng)架的第一層）或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下方，并且燈具投射面要和結(jié)構(gòu)下弦平齊或低于結(jié)構(gòu)下弦。實(shí)際工程中，部分球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下方有吊車(chē)導(dǎo)軌或其他的設(shè)備，考慮這個(gè)因素，燈具的投射面應(yīng)該不低于結(jié)構(gòu)下弦。
3.2.3燈具布設(shè)的位置其次要滿足結(jié)構(gòu)及散熱等要求。燈具的布設(shè)時(shí)要結(jié)合網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)施工圖，認(rèn)真研究網(wǎng)架的空間構(gòu)造，防止燈具和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有空間位置上的沖突。燈具一般布設(shè)在網(wǎng)格正中央，這能夠不僅能使得燈具在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量能較快散發(fā)出去，而且不會(huì)使附件的鋼構(gòu)件受到熱烤。
3.2.4燈具水平布設(shè)的固定點(diǎn)位置再次要滿足在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝的空間要求。根據(jù)網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)，桿件不能承受網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以外其他大的集中荷載，所以只能在焊接球上安裝燈具。施工單位應(yīng)該結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖，確定燈具所處的網(wǎng)架層的網(wǎng)格正上方是否有就近的焊接球作為安裝承力點(diǎn)或其他結(jié)構(gòu)承力點(diǎn)，否則要在第二層網(wǎng)架內(nèi)制作支架安裝或在第二層以上網(wǎng)架層內(nèi)安裝。這樣會(huì)造成安裝成本的上升，也會(huì)帶來(lái)燈具安裝結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的隱患。
3.2.5燈具布設(shè)的位置最后要滿足其他專(zhuān)業(yè)要求。網(wǎng)架內(nèi)各專(zhuān)業(yè)管線和設(shè)備較多，在進(jìn)行燈具的定位時(shí)要仔細(xì)察看其他各專(zhuān)業(yè)的圖紙，要能夠滿足其他專(zhuān)業(yè)的安裝要求。和其他專(zhuān)業(yè)共用一個(gè)焊接球的要出具該球的安裝大樣，個(gè)別處焊接球無(wú)法滿足燈具安裝要求的，要另外設(shè)計(jì)承力點(diǎn)或局部調(diào)整燈具的定位。
完成以上工作后，施工單位要統(tǒng)一繪制網(wǎng)架金鹵燈具安裝圖。安裝圖包括定位各燈具管線走向平面管路圖、燈具網(wǎng)格點(diǎn)位圖、管線在網(wǎng)架剖面圖、燈具的安裝節(jié)點(diǎn)的大樣圖。節(jié)點(diǎn)大樣圖上應(yīng)標(biāo)明焊接球的結(jié)構(gòu)編號(hào)，方便安裝人員定位。

4燈具管線敷設(shè)

管路敷設(shè)在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)完成拼裝后開(kāi)始。燈具的管線自重很小，而且屬于均布荷載，所以燈具管線可以緊貼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的弦桿水平敷設(shè)。鋼管過(guò)焊接球處采用金屬軟管過(guò)渡連接，并在焊接球兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)明裝接線盒，在燈具安裝焊接球點(diǎn)側(cè)設(shè)至安裝接線盒（見(jiàn)圖3）。鍍鋅管采用金屬抱箍或金屬拉緊扎帶固定。管路敷設(shè)完成后便可以開(kāi)始進(jìn)行線纜的穿管工作，線纜從燈具安裝的接線盒穿金屬軟管引出，并沿?zé)艟叩跫�引下�?/p>

圖3

5燈具支架的設(shè)計(jì)及吊件的選用

5.1燈具支架的設(shè)計(jì)
燈具要通過(guò)支架在網(wǎng)架中安裝。根據(jù)網(wǎng)架焊接球和桿件力學(xué)特點(diǎn)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)外的較大集中荷載由焊接球來(lái)承擔(dān)。金鹵燈的支架及吊件應(yīng)該通過(guò)承力連接件和焊接球間接連接。這主要是考慮以下兩個(gè)因素：
（1）保證結(jié)構(gòu)的整體安全，防止破環(huán)球體。
（2）燈具本體的支架或吊件和焊接球直接焊接的接觸面太小，不能保證受力的安全。燈具支架有如下圖兩種形式（見(jiàn)圖4）：

圖4

5.2支架連接件焊縫驗(yàn)算以及支架受力驗(yàn)算
連接件與焊接球采用角焊縫圍焊連接。受力方向與焊縫長(zhǎng)度分方向平行。由于連接件與焊接球連接的焊縫長(zhǎng)度與焊接球直徑相差加大，因此可將其視為T(mén)型連接。
5.2.1支架型式一的焊縫（圖5）驗(yàn)算

圖5

焊縫為角焊縫，焊角尺寸為Hf=6mm，
連接件為10#槽鋼截面尺寸為100×48，
角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度Lw=100+48×2-6×2=184（mm），
角焊縫有效截面面積Af=He·Lw=0.7×6×184=772.8（mm2），
角焊縫有效厚度He=0.7Hf，
焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=160N/mm2，
則焊縫所能承受的最大力Nmax=f·Af=160×772.8=123648（N），合計(jì)12.62t。
5.2.2支架型式二的焊縫驗(yàn)算
按以上型式一驗(yàn)算方法得出Nmax=f·Af=160×285=45600（N），合計(jì)4.5t。
5.2.3支架型式一的受力核算
支架型式一采用等邊角鋼40×4，材質(zhì)為Q235B，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fl為216N/mm2，角鋼截面As為309mm2，則角鋼所能承受最大拉力為：N=f·As=216×309=66744（N），合計(jì)為6.8t。
一般大功率的金鹵燈的自重為25～30kg。所以設(shè)計(jì)支架的完全滿足其受力要求。
5.3燈具吊件的選用
燈具吊件為設(shè)備配套，分吊索或吊桿兩種型式。吊掛件是燈具安裝的重要材料，要求根據(jù)燈具的荷載以及安裝高度選用。承力點(diǎn)離燈具懸掛點(diǎn)距離較小可以選用吊桿，這樣燈具安裝穩(wěn)固。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各層間間距比較大，造成燈具懸掛點(diǎn)和承力點(diǎn)距離較大，這樣選用吊索能夠減少風(fēng)力的影響，同時(shí)吊索的長(zhǎng)度調(diào)整靈活，方便施工單位的安裝。

6燈具的安裝和調(diào)試

6.1支架的安裝
網(wǎng)架完成拼裝后，焊接球上的承力連接件已經(jīng)焊接在球上，并且焊縫經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格后，將燈具支架焊接在預(yù)先制好的焊接連接件上。
6.2燈具安裝
網(wǎng)架內(nèi)安裝的燈具要符合設(shè)計(jì)的安裝標(biāo)高要求，根據(jù)不同網(wǎng)架形式采用不同的標(biāo)高定位方法。
6.2.1安裝平面為水平的網(wǎng)架。施工單位要將處于連續(xù)相鄰的且安裝標(biāo)高相同的燈具，用拉通長(zhǎng)鋼絲的方法來(lái)確定安裝的高度。具體做法是先確定一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)首尾兩燈具設(shè)計(jì)標(biāo)高點(diǎn)，在這兩標(biāo)高點(diǎn)拉一根通長(zhǎng)鋼絲，以此鋼絲來(lái)校核該長(zhǎng)度范圍內(nèi)的燈具安裝標(biāo)高。
6.2.2安裝平面為非水平面的網(wǎng)架。這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)燈具的安裝標(biāo)高通過(guò)相對(duì)標(biāo)高的方法來(lái)確定。網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)各個(gè)均有設(shè)計(jì)標(biāo)高，承力球節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高減去燈具安裝標(biāo)高及本體的高度后便是燈具吊件的長(zhǎng)度。確定了燈具吊件長(zhǎng)度后，也就可以將燈具安裝到設(shè)計(jì)高度。
吊件安裝完成后，將燈具和吊件連接上，校核安裝標(biāo)高，最后將線纜和燈具專(zhuān)用的端子壓接上，即完成了安裝（見(jiàn)圖6）。

圖6

網(wǎng)架的拼裝有工程實(shí)際中有兩種形式。一為高空拼裝焊接；另一種為在地面統(tǒng)一拼裝焊接完成后，再采用統(tǒng)一提升方法將網(wǎng)架整體頂升到設(shè)計(jì)標(biāo)高。大跨度的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般采用后一種模式。第一種拼裝模式下，燈具安裝要在網(wǎng)架在空中拼裝焊接完成后，再利用腳手架或提升機(jī)進(jìn)行安裝。第二種模式，施工單位在網(wǎng)架拼裝完成后、整體提升前完成燈具以及管線安裝及調(diào)試，燈具隨網(wǎng)架一起整體提升。
6.2.3燈具的調(diào)試
金鹵燈的調(diào)試要分成三個(gè)步驟。燈具進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)庫(kù)房，進(jìn)行全部燈具通電試亮。燈具在網(wǎng)架上完成后進(jìn)行單個(gè)、單回路的通電調(diào)試。完成如上步驟后進(jìn)行全部燈具運(yùn)行調(diào)試
6.2.4有關(guān)安全問(wèn)題
網(wǎng)架金鹵燈的安裝具備燈具自重較大，高空作業(yè)的兩個(gè)特點(diǎn)，施工單位尤其要注意高空作業(yè)的安全問(wèn)題。施工人員要懸掛安全帶，并有專(zhuān)人看護(hù)。

7工程實(shí)例

海航集團(tuán)新華航空基地工程的維修機(jī)庫(kù)為球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，跨度為112米×70米，采用地面拼裝、整體提升工藝。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)共有112套金鹵燈，安裝標(biāo)高為25米，和結(jié)構(gòu)下弦平齊。本工程采用以上安裝方法進(jìn)行金鹵燈安裝取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。