某综合体育馆钢网架的施工技术

　　[摘要]：青岛大学体育馆屋面为不规则结构。根据本工程实际情况，研究运用X形条形支撑悬臂扩展拼装技术，减少了网架脚手架的数量、缩短了工期、降低了成本。本工程的安全高效的完成为国内其他同类工程提供了参考。
　　[关键词]：钢网架、X形条形支撑、悬臂扩展拼装、起步单元
　　1工程概况
　　青岛大学体育馆坐落于青岛大学院内，体育馆占地面积24000平方米，建筑面积13000平方米，可容纳观众6000人。
　　青岛大学体育馆由国内著名体育建筑大师梅季魁设计，建筑形象以“海之韵”为主题，曾经举办过第29届残奥会残奥帆赛闭幕晚会等重要活动。青岛大学体育馆效果图见图1。
　　
　　图1青岛大学体育馆效果图
　　2工程特点、难点分析
　　2.1环境复杂
　　该工程位于学校内部，场地环境狭小、恶劣，大型吊装设备进入不了场地，使得体育馆不规则屋面网架施工难度加大。
　　2.2造型复杂
　　该体育馆钢网架造型独特、复杂，跨度较大。钢网架为浪花形网壳造型，施工难度极大。
　　2.3质量要求高
　　本工程要确保“市优质结构工程”和“青岛杯”，争创“泰山杯”。
　　3钢网架结构施工方案比选
　　钢网架常用的施工方法有高空滑移法、满堂脚手架高空散装法、整体提升法、高空散装法、分块安装，高空对接法。
　　针对本工程的周围实际情况，并结合钢网架施工常用的方法，在本着技术先进可行、工艺简洁适用、措施保障得力、方案科学合理、经济实用的原则下，为确保工程质量、进度、安全，对5种钢网架施工方法进行了分析、比选和总结，根据这5种钢网架施工方法的特点，综合考虑质量、安全、工期、成本和施工难易程度等因素，集5种方法的优缺点取长补短，最后本工程决定采用一种全新的施工方法——X形支撑悬臂扩展拼装法。
　　该钢网架施工方法的特点是：（1）施工时只需搭设少量X形支撑脚手架，从而大大提高了劳动效率，降低工人劳动强度；（2）能够提高工效、缩短工期、降低造价、节约资源。（3）应用范围广，可适用于各种大跨度复杂造型钢网架屋面结构体系的安装施工，可不需要大型施工设备，操作比较简便；
　　4工艺原理
　　X条形支撑悬臂扩展拼装是沿着网架的中间部位搭设X形脚手架，在X形脚手架上拼装起步单元，该起步单元必须足以承受住自重和施工荷载的结构体系；网架其他部分采用悬挑拼装施工，即利用已装好的起步单元网架做为载体，将地面拼装好的小单元采用悬挑法从中间向两面扩展拼装，最后完成整个网架的安装。网架拼装示意图见图2。
　　
　　
　　①为主桁架结构安装顺序（箭头所示方向）；②为分片网壳结构安装顺序（箭头所示方向）。
　　图2X型、＋字型施工示意
　　5体育馆钢网架拼装施工技术
　　5.1工艺流程
　　复核埋件位置及埋件标高→放线→X形脚手架搭设及临时支撑点设置→网架起步单元拼装→检查、校正及支座临时固定→悬臂扩展拼装其余网架单元→检查、校正及支座临时固定→安装拱脚及连接件→网架卸荷及支撑脚手架拆除→检查、校正→支座焊接→工程验收。
　　5.2网架悬臂扩展拼装过程
　　第一步：搭设X形起步单元支撑架。结合本工程结构形式、施工特点，在片状高低网壳结合处，自3.8米标高处起搭设落地式扣件式条形钢管脚手架作为网架结构安装的支撑胎架，支撑架搭设高度以低于网架下弦球20-30cm为宜（超过30cm时加垫木调整）。为保证起步单元安装精度和脚手架的安全，搭设前需处理地基并浇筑混凝土垫层。在混凝土垫层上按照X形脚手架的设计进行立杆的放线布置，标出每个下弦球的中心及其球径边线，作为校核下弦节点位置的依据。
　　第二步：高空散装网架X形起步单元。利用已经搭好的支撑架体，将在地面拼装好的小拼单元吊至支撑架体上的操作平台，其安装顺序从两端支座开始向中心推进。两端支座就位后，为便于钢网架起步单元顺利拼接完成，支座安装时只做临时固定。为确保支座不向外滑移，安装完成后粗钢丝绳将其固定。起步单元拼装完成检查无误后与支座焊接好，就形成足以承受自重和施工荷载的稳定体系。如图3所示。
　　
　　
　　图3X形脚手架平面
　　第三步：钢网架悬挑扩展拼装。在已经拼装好的起步单元基础上，将在地面拼装好的散拼小单元吊至高空，由中间向四周对称悬挑扩展拼装，顺序为：向前伸一个网格先安装网架下弦杆，同时在地面拼装好单元节点，每单元节点以一个钢球四根杆件组成四角锥为宜；利用塔吊或者手拉葫芦把单元节点吊至空中就位。安装工人佩戴安全绳坐在节点上，分别找准单元节点杆件对应的上弦球孔和下弦球孔，将杆件与球之间的高强螺栓迅速拧紧到位，要求上、下杆件与螺栓球连接工作必须同时进行。拼完一个单元节点后将吊具移动到另一个安装位置，依据上述方法重复，直至整个轴线网格安装完成，并对两端支座进行临时固定。为便于片状网壳全部安装完毕后的整体调整，此时对支座不做焊接固定。
　　第四步：继续以第三步的方法向下一轴进行拼装，直至整个体育馆钢网架的拼装完毕。
　　第五步：拱脚就位。将固定埋件用地脚螺栓固定在拱脚上，钢网架安装完毕后，根据网架安装误差对固定埋件进行微调，将连接杆件焊接在埋件上，焊接就位后浇筑混凝土。
　　第六步：网架卸荷和支撑架的拆除。通过放置在支撑架上的千斤顶，多次循环微量下降来实现“荷载平衡转移”，卸载的顺序以最高点为轴对称进行，由中间向四周进行，每次卸荷将每个千斤顶高度降低5mm，按顺序循环进行，直至完全撤除千斤顶，卸荷方才完成。
　　第七步：检查。钢网壳拼装完成后及屋面工程完成后应分别测量网壳若干控制点的挠度值，所测得的挠度值应小于相应荷截作用下设计值的1.15倍。
　　5.3应用效果
　　通过运用X形条形支撑悬臂扩展拼装技术，减少了网架脚手架的数量、加快了施工速度，使工期缩短了1个月、降低了成本，并提高了安装精度和整个钢网架屋面的施工质量，本工程的安全高效的完成为国内其他同类工程提供了参考。
　　6结束语 
　　本工程是不规则的浪花形状钢网架结构，施工难度极大，经过我们的精心组织和施工，本工程主体结构完成后，经过权威部门检测：各分部分项工程质量均达到标准。并且我们在施工中积累了丰富的经验，为同类工程的施工提供了很多有益的参考。实践证明：对于造型复杂的大跨度钢网架工程，采用悬臂扩展拼装方法是完全可行的。
　　参考文献:
　　[1]中国建筑科学研究院.网架结构工程质量检验评定标准（JGJ78-91）。北京：中国建筑工业出版社，1991
　　[2]中国建筑科学研究院.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）。北京：中国建筑工业出版社，2001
　　[1]张同波，付长春，王辉，青岛体育中心跳水馆钢结构施工技术[J],施工技术，2009（3）：48-51.