泾河体育中心钢结构屋面网壳施工技术

泾河体育中心钢结构屋面网壳施工技术

孟浩 李冰 蔡永平 赵雲博 蒋浪青

中国建筑第八工程局有限公司钢结构工程公司 陕西省西安市 710000

【摘要】近年来，在体育管、科技馆、博物馆等公共建筑中，为突显建筑特点或当地特色，建筑物往往具有较为特殊的结构造型，而钢结构具有重量轻、强度高、可塑性好等特点，往往被应用于屋面结构，确保建筑物整体结构造型。大型公共建筑的屋面结构往往跨度大、结构形式复杂等特点，为保证其整体强度及稳定性，一般采用网架结构。本文根据在实际工程中的应用，对公共建筑类大跨度屋面网架结构的施工技术进行讨论。

【关键词】公共建筑、大跨度、网架结构、施工技术

1工程概况

1.1建设概况

泾河新城体育中心项目位于泾河新城泾河大道以北，泾河三街以东，湖滨一路以南，环湖路以西，主要分为游泳馆、体育中心及体育综合楼等三大单体，包含游泳中心、羽毛球馆、篮球馆等体育运动场馆，以及健身房、电竞中心、网咖、训练基地等体育配套用房设施，总建筑面积为50203.33㎡。

1.2结构形式

本文主要围绕体育中心扇形屋面进行论述。体育中心为扇形屋面，下部为11根分岔柱，上部为网架结构，平面投影面积约3500㎡，最长约87m，最宽处约56m，部分结构外悬挑17m，悬挑部分距离楼面25m，安装标高最高点约+45.900m，最低标高为+29.960m，构件截面形式以箱型为主，部分钢梁为双曲面箱型梁，主要截面尺寸为口400*200*10*14、口500*250*10*16等，整体结构为双曲面结构形式。钢构件数量为386根，用钢量约300t，材质为Q355B。扇形屋面结构整体形式复杂、安装难度大、危险系数高、焊接接口多等特点。

2.1技术优化

扇形屋面在次梁与主梁节点位置，次梁为保证与主梁表面有相同弧度，次梁相对于地面具有一定倾斜度，施工时无法快速定位固定，不利于现场安装。为加快现场安装效率，节省塔吊使用时间，考虑“化斜为直”，调整优化主、次梁空间位置关系。次梁调整优化为垂直于地面，与主梁上表面形成夹角，减少塔吊使用时间，加快安装速度，有利于现场施工，节省施工成本；有利于提高测量精度，便于质量把控。

2.2施工方法

施工方法主要分两种形式，整体提升和高空散装。整体提升前期需在+22.950标高处利用胎架拼装成整体，利用提升设备整体提升至相应标高。整体提升在拼装时距离楼面间距较小，危险系数相对较低，减少胎架使用量，降低措施使用费用，但整体提升方案需要专家论证，前期技术准备周期较长，增加提升费用，而且仅提升6m（以最低点标高计算），施工工序增加提升工序。高空散装以胎架为支撑体系，直接在空中对钢梁进行拼装，虽然危险系数和胎架使用量增加，但技术准备周期较短，无需专家论证，减少提升费用，减少提升工序直接在空中拼装，减少工期。

2.3施工流程

主要施工流程分为两大部分，以支撑体系转变为分界点。上半部分为胎架底座布置、胎架安装、工装安装、钢构件安装焊接，主要以胎架作为支撑体系；下半部分为分岔柱安装、卸载、工装拆除、胎架拆除，主要以分岔柱为支撑。

2.4构件安装顺序

扇形屋面为“中间高、两边低”且边梁为双曲构件，为保证构件在安装时的整体稳定，共分为四大区域进行吊装。第一区域为中间标高较高部分；第二区域为周围边梁及部分相连主梁；第三区域为具有高低差区域钢梁，即第一区域和第二区域之间部分；第四部分为悬挑区域。首先前三区域依次安装，然后在保证前三区域形成整体后安装分岔柱，最后安装外悬挑部分。每个区域先安装主梁，再立即安装与之相连的次梁，确保每根钢梁都能与之前钢梁形成整体。先安装边梁再补充具有高差钢梁，主要是为了用边梁对整体形成约束，保证整体造型

不产生偏差。先安装中间较高钢构件，为保证在安装边梁双曲构件时对边梁起到拉结固定作用，防止边梁产生侧倾。

3支撑体系

3.1胎架支撑布置

胎架布置于混凝土楼面，在胎架底部设置两根H型300*300*10*15钢梁，H型钢梁必须保证搭在混凝土梁上，使力能够直接传到混凝土梁上，同时楼面底部搭设满堂脚手架。在楼面浇筑混凝土前放置预埋件，后期预埋件与H型钢梁进行焊接固定。

3.2工装设置

胎架上部工装分为侧边支撑和托梁支撑体系。根据托梁支撑体系分为两种情况，第一种情况为构件支撑点在胎架上，侧边支撑为75*75的角钢，两端分别与胎架顶座和箱型构件焊接固定，防止箱型构件侧向倾倒；托梁支撑体系包含水平方向的H300*300*8*12底部支撑钢梁和竖向放置的H300*300*8*12托梁，为增加托梁和支撑梁之间稳定，增大接触面积，两者之间用10mm钢板进行焊接固定。竖向托梁高度不应大于800mm，根据构件标高，对托梁高度进行调整，确保构件吊装固定即是安装标高，做到快速解钩，减少安装时间，增加安装效率。第二种情况是构件支撑点在两个胎架中间悬空位置，需要在胎架之间增加扁担梁，扁担梁为截面H400*400*12*16，并且在构件支撑点对应位置设置加劲肋，为增加扁担梁整体强度，每间隔2000mm增设一道加劲肋。侧边支撑为75*75的角钢，托梁支撑体系为竖向钢梁和钢板，均与扁担梁进行焊接固定。

3.3胎架支撑布置

根据现场实际施工工况合理设置胎架布置，为减少格构柱使用数量，在部分格构柱之间增设H型扁担梁，每根格构柱拉设四道拦风绳。格构柱支撑外尺寸为1500*1500mm，采用四根钢管（Ф159*10mm）为主肢、圆管（Ф114*6mm）为横向缀条，圆管（Ф76*5mm）为斜向缀条、型钢（HW200*200）为底座组成。

3.4胎架卸载

胎架的卸载过程既是拆除扇形网架下部支撑的过程，又是结构体系逐步转换过程，在卸载过程中，结构本身的杆件内力的受力均会产生变化。卸载时，要确保安全、方便施工，不能对构件的力学性能产生较大的影响，因此卸载必须遵循以下原则：

1）扇形网架所有结构安装焊接完成，交监理验收合格后，方可拆除临时支撑。

2）临时支撑拆除顺序和措施，根据变形协调、卸载均衡的原则，通过多次同步切割H型竖向托梁实现胎架支撑卸载。

卸载的顺序通过模拟现场施工验算考虑最优卸载方案：从中部往边缘卸载，先卸载树形柱周边的，再向边缘延伸。

根据模拟施工验算在变形较大处设置16个观测点，卸载前要对监测点的变形进行测量，以取得初始数据，卸载过程中要进行跟踪测量和监控，每日监测两次，卸载三日后数据无变化，对胎架进行拆除。

4结语

本文根据实际工程对大型公共场馆类网架结构施工技术-高空散装进行论述，以确保安全、缩短工期、节约成本为目的，从施工方法确认到格构柱支撑卸载完成，详细讲解施工过程中的技术难点及相对应解决措施，为类似工程的设计、深化、施工等过程提供借鉴，避免发生类似问题。