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大型发电厂大跨度钢网架施工监测分析

文档作者：李宁许春辉冯乙阳文档来源：大唐海口清洁能源发电有限责任公司		更新日期： 2026年05月27日	点击数：
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工程管理 2024 年 第 19 期 总第 171 期 工程技术研究
138
摘要：大唐海口天然气发电工程主厂房钢网架按空间
正四角锥形布置，采用焊接球支座、螺栓球节点及焊
接螺栓球节点。为保证大唐海口天然气发电工程主厂
房钢网架施工过程中的安全性，确定结构的不利内力
位置，文章针对性地进行施工过程监测，保证施工过
程的质量安全。文章监测方案可为后续空间正四角锥
网架结构的施工监测提供参考。
关键词：大跨度；钢结构；网架；施工监测
Abstract:The steel grid frame of the main workshop in Datang Haikou natural gas power generation project is
arranged in a spatial positive quadrangular cone, and
welded ball bearings, bolt ball nodes and welded bolt ball
nodes are adopted. In order to ensure the safety of the steel grid frame of the main workshop in Datang Haikou natural gas power generation project in the construction process and determine the unfavorable internal force position of the structure, this paper specifically monitors the construction process, and ensures the quality and
safety of the construction process. The monitoring scheme
in this paper can provide reference for the construction monitoring of the subsequent spatial positive quadrangular
cone grid frame structure.
Keywords: large-span; steel structure; grid frame;
construction monitoring
分类号：TM62
1 研究背景
发电厂作为国民经济的重要支柱，其工程项目往
往规模庞大，涉及众多复杂的工程技术。大跨度钢网
大型发电厂大跨度钢网架施工监测分析
李　宁，许春辉，冯乙阳
大唐海口清洁能源发电有限责任公司，海南 海口 570311
Analysis on Construction Monitoring of Large-span Steel Grid Frame for Large Power Plant
LI Ning, XU Chunhui, FENG Yiyang
Datang Haikou Clean Energy Power Generation Co., Ltd., Haikou 570311, Hainan, China
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2024.19.045 .
架作为发电厂的主体结构之一，其受力状态复杂且影
响因素较多 [1-2]，一旦出现施工质量问题或结构安全隐
患，将对工程项目的整体进度和安全性产生巨大影响。
通过实时施工监测分析，可及时发现、识别和解决施
工中的质量问题和安全隐患，保障施工顺利进行 [3]。
同时，大跨度钢网架结构具有复杂的受力特性和变形
行为，通过施工监测分析，不仅可以实时监测结构的
变形和位移情况，及时发现异常情况，还可以为调整
施工方案、优化施工工艺提供科学依据，确保结构具
备稳定性和安全性 [4]。钢网架工程较为复杂，传统的
监测手段无法满足其复杂的监测需求，因此，需要采
用先进的监测技术和设备 [5]，以实现对结构的高精度
监测。基于此，文章以大唐海口天然气发电工程主厂
房钢网架工程为例，进行了施工监测分析。
2 工程概况
2.1　项目概况
大唐海口天然气发电工程主厂房钢网架工程采用
的钢网架是一种新型的屋盖承重结构，按空间正四角
锥形布置，采用焊接球支座、螺栓球节点及焊接螺栓
球节点，上、下弦支托，网架屋面两个方向的轴线长
度分别为 58.3 m 和 55.3 m，网架顶标高约为 26.5 m，
最大跨度为 55.3 m，屋面坡度为 5%，网架主构件为
Q355B 材质，钢管为焊接钢管或无缝钢管，最小杆件
的规格为 φ89 mm×4 mm，最大杆件的规格为φ219 mm×
12 mm，螺栓球最小规格为 φ150 mm，最大规格为
φ400 mm。网架结构整体示意图如图 1 所示。
2.2　施工风险
钢网架采用吊装和高空散装相结合的施工方案，
作者简介： 李宁，男，本科，高级工程师，研究方向为热能动力工程
节能、工程监测及工程管理。
工程技术研究 第9卷 总第171期 2024年10月 工程管理
139
在钢结构施工过程中，结构的内力、变形及外界环境
均处于变化过程。受风速和温度实时变化的影响，以
及施工过程中干扰因素的影响，难以精确模拟施工过
程中计算构件内力和变形的变化过程，人力或常规的
测量手段不能提前察觉或预测到施工危险状态，而施
工监测系统可实时监测结构的工作状态。该钢网架的
主要风险如下：
（1）球形网架梁沿两个方向的跨度分别为 58 m 和
53 m，总重约为 190 t，地面组装，整体提升，属于高
风险作业，存在应用风险；
（2）钢网架在吊装过程中的受力状态与安装就位
的设计受力状态完全不同，且该工程的钢网架杆件数
量多达 1 568 根，存在核算失误风险；
（3）吊点载荷不均风险、液压提升装置不同步风
险、提升装置失电风险。
3 监测方案
大跨度主厂房钢网架监测系统将为钢网架工程施
工提供重要的数据支持，监测设备采集的数据反映了
钢网架不同的受力情况，如果监测数据超出安全范围，
可通过手机 App 或电脑端实时报警，主厂房钢网架监
测指标如表 1 所示。
3.1　监测系统
监测系统由数据采集、通信、数据管理和成果发
布 4 个模块组成，监测系统构成如图 2 所示。在施工
阶段，可根据结构受力特点，在结构表面设计安装监
测数据传感器，通过自动化数据采集仪将数据发送至
电脑端或手机端，实现实时监测，可实时看到振动、
温湿度、风环境等因素引起的结构应力应变。
3.2　关键构件应力 - 应变监测
应力监测涉及结构或材料内部受力情况的实时或
定期监测分析。通过应力监测，不仅可以及时发现结
构或材料中的应力异常现象，预警可能存在的结构安
全隐患，以确保设施和人员安全；还可以验证结构或
材料在设计加载条件下的实际应力响应，验证设计的
合理性和安全性。通过分析应力数据的变化趋势，采
取预防性维护措施，以降低突发故障发生风险。
根据分段吊装的要求，此次网架大致分为 5 个吊
装单元，其中，中部的 3 个吊装单元的体量和自重较
大，在施工过程中存在更大的风险，因此，在吊装钢
网架前，需计算分析结构，将应力较大的杆件定义为
关键杆件，在关键杆件上布置应变计，以便实时监测
关键杆件的应力应变。振弦式应变计可测出关键杆件
上的实时应变，根据钢材的弹性模量，可以计算出杆
件的实时应力，计算公式如下：
σ = Eσ （1）
式中：σ 为关键杆件的实时应力；E 为钢材的弹性
模量；ε 为通过振弦式应变计实测得到的实时应变。
为了保证杆件的安全，实时应力应小于杆件钢材
的强度设计值，即
σ ＜ σd （2）
式中：σd 为钢材的强度设计值。
施工过程中，该项目的监测频次不低于 1 次 /min，
当施工过程中遇台风、地震等极端天气或灾害时，提
高监测频次，以便及时获得结构的应力-应变情况，
图 1　网架结构整体示意图
监测对象 指标组 具体指标
弦杆、腹杆、水平
系杆
构件应力比
强度应力比
稳定应力比
截面内力 轴力
结构挠度 挠度 相对挠度
环境温度 环境温度 测点温度
表 1　主厂房钢网架监测指标
图 2　监测系统构成
……
n
工程管理 2024 年 第 19 期 总第 171 期 工程技术研究
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从而采取有效的措施。
3.3　变形监测
大跨度钢网架结构变形监测对保证结构的安全性
起着重要作用。通过监测变形，可以帮助检查结构是
否按照设计要求建造，发现施工质量问题并及时修正，
同时可以及时发现结构的变形趋势，预警可能存在的
结构安全隐患，确保结构安全运行。网架在吊装和拆
除临时支撑的过程中会发生较为显著的变形，此时通
过变形监测，对比网架结构的实际挠度与设计值，可
以及时发现潜在问题，如变形超过设计范围，从而预
警可能发生的安全隐患。
通过实时监测施工过程中的结构变形情况，可以
评估结构在不同施工阶段的变形响应，为制订合理的
应急预案提供依据，确保在突发情况下及时采取措施。
此次施工监测计算分析了网架变形的关键位置，根据
计算分析结果，在网架变形较大的位置布设变形监测
点，实时监测变形情况。
4 监测结果分析
4.1　应力分析
将采集的数据进行处理，得到关键杆件应力随时
间变化的曲线，应力监测曲线如图 3 所示。杆件采用
的钢材为 Q355B，其实测应力小于钢材的设计强度，
并且应力比小于 20%，具有较大的安全裕量，说明施
工过程中结构安全可靠。由图 3 可知，结构的应力并
非恒定的，而是处于动态变化的过程，这表明在大跨
度钢网架结构的设计中，应留有足够的安全裕量。
图 3　应力监测曲线
在施工过程中，需要对关键杆件进行持续的应力
监测，确保结构在整个施工过程中的应力状态可控，
并且回顾和分析长周期的应力数据，分析应力的变化
规律，以便发现问题及时维护和修复。
4.2　变形分析
变形监测结果表明，各测点的位移监测结果与设
计值虽存在一定的误差，但均在容许范围内，说明实
际的施工条件、施工过程与设计方案之间存在差异，
并且这种差异是难以避免的。通过施工监测，可以保
障施工过程的安全稳定。此外，布设测点能有效地监
测施工过程中的变形情况，保证施工过程安全进行。
网架结构的变形也是一个动态变化的过程，会受
到各种环境因素的影响，这更加体现出施工监测的必
要性。因此，在施工过程中需要进行变形监测，确保
结构在不同阶段的变形状态可控，并且定期回顾和分
析变形监测数据，以便发现问题及时维护和修复。
5 结论
大跨度钢网架结构施工过程受到施工方案和外部
环境的综合影响，网架结构的内力和变形均是一个动
态变化的过程，为降低风险，保证施工安全，文章对
大唐海口天然气发电工程主厂房钢网架工程进行施工
监测，得出以下结论：
（1）在空间正四角锥形网架结构施工过程中，不
利应力 -应变位置为结构中内力较大的部位，因此宜
在布置传感器前进行建模分析，确定结构的不利内力
位置，更具针对性地进行施工过程监测；
（2）从文章所列监测点的监测曲线图可以看出，
结构的应力并非恒定的，而是处于动态变化的过程，
在大跨度钢网架结构的设计中应该留有足够的安全
裕量；
（3）文章采用的监测方案合理，合理布设传感器
能有效监测施工过程中的应力和变形情况，保证施工
过程安全进行，文章监测方案可为后续的空间正四角
锥形网架结构的施工监测提供参考。
参 考 文 献
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