大跨度体育场馆钢结构网架安装施工技术

大跨度体育场馆钢结构网架安装施工技术

谢路新,黄山,程良帅,李昭,帅钦

中国建筑第八工程局有限公司西南分公司  成都610000

摘要：随着中国经济的快速发展，科技技术也在不断的更新换代。尤其是在建筑领域，其大跨度体育场项目的发展已成为一个城市的核心标志性建筑。本文以某体育场管项目为例，着重介绍大跨度体育场钢结构网架安装施工技术，重点分析该项技术的各个方面，为今后类似工程提供良好的借鉴作用。

关键词：大跨度体育场  网架安装  施工技术

1 工程概况

成都市某体育场馆整体结构形式为椭圆形，中间最长约为183m，最宽约为153m，悬挑长度约为19米至24m之间。其中钢结构网架重约2300吨，网架构件截面规格为P140X4~P500X30，焊接球规格为WSR4014~WSR9040。材质为Q345B。根据建筑造型和比赛演出吊挂需求，结合结构受力特点，屋盖钢结构采用正放四角锥网架结构。网架支承于下部环形看台钢筋混凝土柱上，体育馆七层楼面上有七块平面网架，总面积为840㎡，最大跨度约35m，其主要分布在东南西北四侧。

2工程难点分析

2.1工程难点分析

（1）施工难度大与结构复杂:体育场屋钢结构体系是由正放四角锥悬挑网架与支撑柱组成的复杂结构，其钢结构网架与主体结构组成不同的受力特点和失稳模式，导致该网架安装体系异常复杂。为了避免造成网架焊接节点存在的焊接残余应力，多次热影响导致的构件变形，所以本项目采用在地面加工厂对预先网架进行拼接，然后采用支撑胎架与满堂脚手架相结合的支撑方式，进行网架分块吊装安装作业。

（2）支撑架的设置技术要求高：为了保证网架安装过程中结构的稳定性与施工的可操作性，网架分块吊装必须设置临时支撑系统，保证结构与钢结构的之间受力转换，同时为保证支撑胎架设与满堂脚手架的稳定性必须经过严格受力计算，已满足网架吊装的承载力的要求。其计算如下：

1） 支撑架技术验算：结构自重由程序自动计算，并对其进行1.2倍的放大以考虑施工荷载附加作用。分析了：1.2恒载+1.4（活载）。

图2 最大位移8.4mm 满足要求

2）钢结构网架结构自重验算：根据自动程序计算并对其进行1.35倍的放大以考虑施工荷载附加作用；荷载组合取分项系数取1.2，考虑施工过程中的施工荷载。

3）总结：根据以上数据对比分析得出，该支撑架承载力以及整体稳定性满足钢结构网架分块吊装的要求。

3支撑架制作与安装

钢结构网架下弦球中心标高为28.5m，支撑架搭设从6.9m开始搭设，需要搭设21.6m高，扣除球半径尽为21.3m，折合支撑架每个需要13节19.5m，剩余部分采用转换梁、柱进行补充，支撑架底部采用口400*250*14*14方管作为分配梁，顶部同样采用口400*25*14*14方管作为分配梁，经过计算，转换柱长度为1m，本项目总计需要支撑架32组每组13节，每节300kg，总计124800kg。支撑柱总计32m，转换梁总计243m，底部分配梁总计512m。支撑架设计采用2m*2m*1.5m一节进行设计，每节4片，片重量74kg，均采用高强螺栓连接，螺栓采用M12*60高强螺栓一节需要24颗。如图所示：

图9支撑架顶部构造

1）支撑架设置：高空拼装支撑架采用型钢和圆管组合焊接组成；型钢梁采用HW300型钢，圆管采用直径φ245*12，两侧支撑钢管采用φ89*6圆管。每榀桁架高空安装时，每种支撑架设置两组，每个滑移区两榀桁架，在桁架拼装完成后进行拆除支撑再进行滑移。每个滑移区桁架拼装均需要进行一次搭拆。

2）在平整的拼装场地上定出一个圆点（0，0），在圆点上架设经纬仪，从圆点引出互相垂直的两条坐标线（X轴，Y轴）。以圆点为控制点放出地样线，在地样线上用样充标记处支撑点位置。支撑架利用角钢和H型钢制作，采用25t汽车吊吊装使其落位在设计处。

4网架安装施工技术

钢结构网架在地面指定加工厂进行拼装作业，地面网架拼装采用圆管支撑，圆管型号采用φ245*12，由于工期紧张，拼装时三个网架同时进行拼装。地面拼装三块网架下弦球总计223个，上弦球总计275个；下弦球支撑长度500，上弦球支撑长度1700，总计需要支撑数量为579m。网架拼接过程中预先对网格下弦焊接球节点进行定位，随后安装下弦杆件，上继拼接工作完成后接着对上弦焊接球节点进行定位，然后焊接球网架腹杆安装到位。按照此顺序依次在地面对网架进行拼接作业，直至安装完成进行吊装。

5.1支撑架监控措施

根据测量控制点，用全站仪投放出临时支撑措施的轴线和标高于混凝土结构，并用墨线标识。

临时支撑措施安装就位后用经纬仪校正垂直度，并将轴线、标高引测到临时支撑措施顶面平台。

（1）临时支撑顶面标高控制点的引测及竖向传递

临时支撑顶面标高控制点的竖向传递有如下两种方法：钢尺垂直量距与垂直引测。如下图所示：

5.2网架拼装测量控制

（1）网架的拼装测量通过全站仪全程监测定位。由于焊接球网架节点安装定位是通过测量节点球中心的三维坐标是否与设计值坐标一致来实现的，而节点球中心不能直接观测到，只能通过测量球中心上方某一面来确定该点的三维坐标，这就要求此点垂直通过节点中心，且到节点的距离大于球的半径。只有垂线通过网壳最高节点球面上的点才能最大限度满足上述条件，为此，特制作一个特殊的钢托盘，上面放置棱镜支座，气泡整平后，均能满足上述要求。

                 图15 钢托盘示意图

6总结

近年来，随着我国建筑行业的快速发展，国家对体育场项目建设的研究不断深入，同时也在不断的发展和提高大跨度钢结构网架的施工技术。结合工程本身的结构特性和施工现场的特点，划分区域进行施工作业，选取了合理的施工机具和施工方法，成功的解决了大跨度钢结构网架的施工难题，完成了大跨度网架的安装，取得了良好的效果，并且达到了加快施工进度及节约成本的目的。为今后类似工程提供了宝贵经验。

参考文献

[1] 云跃祥，孟铁兵，双曲屋面钢结构制作安装施工技术［J］.施工技术，2001。

[2] 北京钢结构设计研究总院，GB50017-2003 钢结构设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2003。

[3]袁振兴，太原南站大跨度放射伞状空间桁架分块安装技术［J］.施工技术，2011。