摘 要：本文通过对球形网架结构的研究，具体介绍了金属卤化物灯在球形网架结构安装方法。
关键词：网架结构；金卤灯；定位；安装；支架；焊缝
1金属卤化物灯具在网架结构中的应用
球形网架结构指的是由多根杆件按照一定的网格形式、通过球节点连结而成的多层网状空间结构（见图1），广泛用于航站楼、体育场等建筑物，具有空间大、重量轻等优点。
金属卤化物灯具具有光效高、显色性好、使用寿命长等优点，所以金属卤化物灯在球形网架结构的建筑物中获得了最广泛的应用。
2金属卤化物灯具在网架结构的安装特点及流程
2.1安装特点
球形网架结构空间要满足规范要求的照度，设计一般选用大功率金卤灯。金卤灯的自重较大，安装难度大。金卤灯安装位置高，一般需要搭设脚手架或利用提升机进行安装，安全性要求很高。灯具的安装的点位需要进行精确的定位，以满足照度和防眩光的要求。
2.2施工流程（图1）
图1
3灯具在网架空间中的定位
3.1灯具位置的初步确定
球形网架以焊接球球为节点，采用弦杆、腹杆和焊接球相连构成多层网状结构。根据建筑物的具体跨度及荷载，不同球形网架设计了数量不同网架层，部分网架有检修用的马道。安装位置的初步确定就是确定灯具及灯具管线在网架结构内安装层。
金卤灯一般安设在网架本体结构或维修马道结构上，维修马道上的的金卤灯安装定位比较简单，只需沿马道按图纸确定即可，而网架结构中的金卤灯安装位置的确定则要综合统一考虑各专业的设备及管线，结合网架的结构统一分层定位。本着同专业同层、方便维护等原则，将各专业分布于网架各层内。电气管线和灯具安装承力点最好设在离灯具本体最近一层也即第二层的网架结构内，少量管线和承力点与其他专业排布冲突的，可以调整到其他网架层内或屋面檩条下方。
3.2灯具的定位
设计单位一般只在电气施工蓝图上进行灯具的示意布置，而没有出具和网架结构图结构的灯具点位图。这就要求施工单位按照灯具设计标高在网架结构内确定灯具的位置。构成网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、截头四角锥等，由这些基本单元可组合成三边形、四边形、六边形、圆形等形状的网格平面，施工单位即要在该网格平面上进行灯具的布设。
3.2.1灯具布设的数量及位置首先要满足设计的要求。施工单位技术人员按照电气施工设计图的灯具布设，在第一层网格平面图上初步布设所有的金卤灯（见图2）。灯具初步布设完成后，再按以下步骤对灯具的位置校核和调整。
图2
3.2.2灯具高度的确定。灯具的作用是对网架结构下方的空间进行照明，灯具的投光面应该不受任何结构和其他专业设备管线的遮挡，这样能有效的保证照明效果。灯具应该处于网架结构的最下层（即网架的第一层）或网架结构下方，并且灯具投射面要和结构下弦平齐或低于结构下弦。实际工程中，部分球形网架结构下方有吊车导轨或其他的设备，考虑这个因素，灯具的投射面应该不低于结构下弦。
3.2.3灯具布设的位置其次要满足结构及散热等要求。灯具的布设时要结合网架的结构施工图，认真研究网架的空间构造，防止灯具和网架结构有空间位置上的冲突。灯具一般布设在网格正中央，这能够不仅能使得灯具在工作时产生的热量能较快散发出去，而且不会使附件的钢构件受到热烤。
3.2.4灯具水平布设的固定点位置再次要满足在网架结构安装的空间要求。根据网架的结构力学特点，杆件不能承受网架结构以外其他大的集中荷载，所以只能在焊接球上安装灯具。施工单位应该结合网架结构图，确定灯具所处的网架层的网格正上方是否有就近的焊接球作为安装承力点或其他结构承力点，否则要在第二层网架内制作支架安装或在第二层以上网架层内安装。这样会造成安装成本的上升，也会带来灯具安装结构不稳定的隐患。
3.2.5灯具布设的位置最后要满足其他专业要求。网架内各专业管线和设备较多，在进行灯具的定位时要仔细察看其他各专业的图纸，要能够满足其他专业的安装要求。和其他专业共用一个焊接球的要出具该球的安装大样，个别处焊接球无法满足灯具安装要求的，要另外设计承力点或局部调整灯具的定位。
完成以上工作后，施工单位要统一绘制网架金卤灯具安装图。安装图包括定位各灯具管线走向平面管路图、灯具网格点位图、管线在网架剖面图、灯具的安装节点的大样图。节点大样图上应标明焊接球的结构编号，方便安装人员定位。
4灯具管线敷设
管路敷设在网架结构完成拼装后开始。灯具的管线自重很小，而且属于均布荷载，所以灯具管线可以紧贴网架结构的弦杆水平敷设。钢管过焊接球处采用金属软管过渡连接，并在焊接球两侧各设置一个明装接线盒，在灯具安装焊接球点侧设至安装接线盒（见图3）。镀锌管采用金属抱箍或金属拉紧扎带固定。管路敷设完成后便可以开始进行线缆的穿管工作，线缆从灯具安装的接线盒穿金属软管引出，并沿灯具吊件引下。
图3
5灯具支架的设计及吊件的选用
5.1灯具支架的设计
灯具要通过支架在网架中安装。根据网架焊接球和杆件力学特点，网架结构外的较大集中荷载由焊接球来承担。金卤灯的支架及吊件应该通过承力连接件和焊接球间接连接。这主要是考虑以下两个因素：
（1）保证结构的整体安全，防止破环球体。
（2）灯具本体的支架或吊件和焊接球直接焊接的接触面太小，不能保证受力的安全。灯具支架有如下图两种形式（见图4）：
图4
5.2支架连接件焊缝验算以及支架受力验算
连接件与焊接球采用角焊缝围焊连接。受力方向与焊缝长度分方向平行。由于连接件与焊接球连接的焊缝长度与焊接球直径相差加大，因此可将其视为T型连接。
5.2.1支架型式一的焊缝（图5）验算
图5
焊缝为角焊缝，焊角尺寸为Hf=6mm，
连接件为10#槽钢截面尺寸为100×48，
角焊缝计算长度Lw=100+48×2-6×2=184（mm），
角焊缝有效截面面积Af=He·Lw=0.7×6×184=772.8（mm2），
角焊缝有效厚度He=0.7Hf，
焊缝强度设计值f=160N/mm2，
则焊缝所能承受的最大力Nmax=f·Af=160×772.8=123648（N），合计12.62t。
5.2.2支架型式二的焊缝验算
按以上型式一验算方法得出Nmax=f·Af=160×285=45600（N），合计4.5t。
5.2.3支架型式一的受力核算
支架型式一采用等边角钢40×4，材质为Q235B，抗拉强度设计值fl为216N/mm2，角钢截面As为309mm2，则角钢所能承受最大拉力为：N=f·As=216×309=66744（N），合计为6.8t。
一般大功率的金卤灯的自重为25～30kg。所以设计支架的完全满足其受力要求。
5.3灯具吊件的选用
灯具吊件为设备配套，分吊索或吊杆两种型式。吊挂件是灯具安装的重要材料，要求根据灯具的荷载以及安装高度选用。承力点离灯具悬挂点距离较小可以选用吊杆，这样灯具安装稳固。网架结构各层间间距比较大，造成灯具悬挂点和承力点距离较大，这样选用吊索能够减少风力的影响，同时吊索的长度调整灵活，方便施工单位的安装。
6灯具的安装和调试
6.1支架的安装
网架完成拼装后，焊接球上的承力连接件已经焊接在球上，并且焊缝经过检测合格后，将灯具支架焊接在预先制好的焊接连接件上。
6.2灯具安装
网架内安装的灯具要符合设计的安装标高要求，根据不同网架形式采用不同的标高定位方法。
6.2.1安装平面为水平的网架。施工单位要将处于连续相邻的且安装标高相同的灯具，用拉通长钢丝的方法来确定安装的高度。具体做法是先确定一定长度范围内首尾两灯具设计标高点，在这两标高点拉一根通长钢丝，以此钢丝来校核该长度范围内的灯具安装标高。
6.2.2安装平面为非水平面的网架。这种网架结构灯具的安装标高通过相对标高的方法来确定。网架球节点各个均有设计标高，承力球节点的标高减去灯具安装标高及本体的高度后便是灯具吊件的长度。确定了灯具吊件长度后，也就可以将灯具安装到设计高度。
吊件安装完成后，将灯具和吊件连接上，校核安装标高，最后将线缆和灯具专用的端子压接上，即完成了安装（见图6）。
图6
网架的拼装有工程实际中有两种形式。一为高空拼装焊接；另一种为在地面统一拼装焊接完成后，再采用统一提升方法将网架整体顶升到设计标高。大跨度的网架结构一般采用后一种模式。第一种拼装模式下，灯具安装要在网架在空中拼装焊接完成后，再利用脚手架或提升机进行安装。第二种模式，施工单位在网架拼装完成后、整体提升前完成灯具以及管线安装及调试，灯具随网架一起整体提升。
6.2.3灯具的调试
金卤灯的调试要分成三个步骤。灯具进入现场库房，进行全部灯具通电试亮。灯具在网架上完成后进行单个、单回路的通电调试。完成如上步骤后进行全部灯具运行调试
6.2.4有关安全问题
网架金卤灯的安装具备灯具自重较大，高空作业的两个特点，施工单位尤其要注意高空作业的安全问题。施工人员要悬挂安全带，并有专人看护。
7工程实例
海航集团新华航空基地工程的维修机库为球形网架结构，跨度为112米×70米，采用地面拼装、整体提升工艺。网架结构内共有112套金卤灯，安装标高为25米，和结构下弦平齐。本工程采用以上安装方法进行金卤灯安装取得了良好的经济技术效果。
