大型体育馆钢网架施工技术
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摘要： 近年来，大网格大型螺栓球节点钢网架在国内外大型场馆中由于其结构网架空间大、安装偏差小、节约材料、施工速度快等优点而得到推广和应用。本工程施工采用高空散装法和地面滑移法从平台搭设、弦球就位、单元体拼装与安装、杆件安装、网格安装、检验以及支座安装焊接、孔隙密封、空荷载挠度测定等，对各施工过程的进行控制与管理，使体育馆工程的施工质量得到保证， 宽敞、整齐、美观的效果得到很好的展示。
关键词：钢网架 施工技术
引言
近年来，随着我国建筑业的发展，钢结构建筑越来越高、规模和跨度越来越大、造型也越来越复杂，普通的钢筋混凝土结构已经不能满足建筑造型的需要，出现了大跨度和造型新颖的钢结构工程，这些异形钢结构给建筑施工带来了很大困难，迫使建筑施工企业在施工管理及施工技术上要有不断的突破和创新，才能满足钢结构施工的需要。本文主要介绍两种在工期短、造价低、施工场地狭小和安装困难条件下的大型体育场馆工程的大跨度网架(壳)钢结构施工技术。
1.主要工序施工措施
1.1 施工工艺流程
平台搭设及调整→构件清点→下弦球就位→下弦杆件安装→小单元体拼装→小单元体安装→上弦杆和腹杆安装→18×18m 格安装后检验→18×90m区安装后检验→天窗安装→支座焊接、支座檩条安装→密封多余工艺孔和残留间隙→补涂防腐油漆→滑移平台至下一安装区→空荷载挠度测定。施工顺序由东向西，每区从中间格向南北格进行， 每一格安装时， 应注意相邻格之间， 避免在局部形成杆件连续的死区。
1.2施工前的清点和预组装
1.2.1构件的检查， 着重检查球、杆件装配尺寸和螺栓孔及螺栓的加工质量，检查球、杆件编号是否有误， 并对螺栓球的螺栓孔进行清理和再次攻丝处理， 对杆件螺栓丝扣涂以润滑油，以连接时提供方便。
1.2.2预组 6×6m 单网格和 12×12m 两个网格的网架， 将实测几何尺寸与网架出厂资料对照，并预测拼装累偏差， 制定减少偏差的措施。
1.2.3将网架全部构件、檩条和支托按安装顺序中的图纸要求，逐格、逐区运进现场分别存放。
1.2.4 根据各格、各区网球架、杆件安装图及拼装顺序要求，在地面及时准备好球和杆件，以便为安装需要随时进行吊装。
1.2.5挂设上弦球、杆件的定位中心线。
1.3网架施工作业顺序
各支座吊装就位后， 无支座的下弦球位置在组装平台上用千斤顶或木墩垫起至设计位置， 依照球、杆布置图和安装顺序安装下线网格，在组装过程中随时检查各杆件的直线度。
2. 焊接球形网壳屋面提升技术
第29届北京奥运会老山自行车比赛馆建筑面积33 320m2，是亚洲第一个全封闭室内自行车比赛场馆，屋面采用双层球面钢网壳结构，跨度133.06m，水平投影直径149.539m，是我国已建成的跨度最大的双层球面网壳结构。该钢结构由球面网壳、封闭式环形桁架、双向倾斜的人字柱和球铰体系铸钢支座组成。网壳最大高度35m，由8 052根杆件和1 675个焊接球组成，单件最大截面尺寸19m×12m，网壳整体重547t。如图1所示。
屋面钢结构为全焊接结构，其中80%为现场焊接，工期紧、造价低、质量要求高，高空作业多，吊装风险大。钢结构施工时，混凝土看台已施工完毕，大型吊装设备也无法使用，施工材料运输困难，施工场地也受到限制，钢网壳结构只能在建筑物中心范围内安装，为满足奥运工程的工期、安全和质量要求，根据实际情况和现场施工条件，通过计算机模拟分析、验算与多次专家论证，最终选择逐圈外扩拼装、拔杆接力提升、整体安装就位的施工方案。即网壳结构在建筑物中心区开始拼装，利用拔杆提升，网壳杆件逐圈外扩，然后逐步提升就位。由于该网壳结构的跨度为133.06m，施工时必须依次设置3圈拔杆，以接力转换的方式完成网壳的整体提升，具体施工方法如下。
2.1网壳在建筑物中心点的地面处开始拼装，在中心的周围适当位置架设第1圈拔杆，然后把网壳结构提升到一定高度后继续外扩拼装。
2.2当第1圈拔杆达到设计应力后，开始架设第2圈拔杆，第1圈拔杆的荷载逐渐向第2圈拔杆过渡，两圈拔杆实现空中接力转换，此时的网壳结构由第2圈拔杆继续提升和外扩拼装，当第2圈拔杆完全受力后，撤出第1圈拔杆。
2.3重复上面过程，撤出第2圈拔杆。
2.4当网壳结构提升到设计标高时，利用坐标控制点，复核和调整网壳控制点标高，达到设计要求后，拼装网壳最后一圈杆件，实现网壳结构与支座环形钢桁架空中对接。当网壳结构安装完毕，经检查达到设计和质量标准后，按对称要求依次撤出第3圈拔杆，完成屋面钢网壳结构安装施工。采用该方法施工不但安全、低耗，而且缩短了工期，提高了结构的安装精度。通过监测应力应变，网壳杆件最大应力比0.42，拔杆最大应力比0.6，与仿真分析计算值基本吻合。网壳安装后自重下的挠度值为51mm，为理论计算值的72%。网壳中心偏移15ram，为规范允许值的50%。网架一次焊接探伤合格率达98%。与满堂红脚手架高空散拼法相比，仅脚手架可节约措施费用近300万元。提前工期近1个月。
3.网架(壳)提升注意问题
3.1网架(壳)试提升
网架(壳)在提升前，要进行试提升，试提升过程是检验提升方案合理性的重要保证，试提升目的包括：①检验起重设备的安全可靠性;②检查提升点对网架刚度的影响;③协调指挥、提升、缆风绳、跑绳和提升装置等操作统一配合情况。首先启动提升装置，使网架(壳)离开地面支撑300ram，静止放置12h。然后对提升机具进行全面检查，检查项目包括：①拔杆支撑系统(拔杆垂直度、拔杆加固等);②滑轮和卡环系统(是否完好，有无裂痕、锈蚀及转轴的灵活度);③缆风绳和地锚(是否有松动等现象);④检查提升装置固定及保险装置的可靠性;⑤如果是螺栓球网架，还应检查C形凹槽吊装保护装置的位置状况，不要使已固定的杆件受力和方便拼装杆件安装。
3.2网架(壳)提升过程的控制与微调
提升过程中应保证网架(壳)各吊点同步上升，当网架(壳)整体离地面1 000ram时，应停下来检查各提升点处的实际受力状况及各锚固点安全程度，检查完毕后匀速提升，确保相邻两个提升点升差值控制在相邻点距离的1/400内，且不宜大于100mm。每次提升一定高度时，要进行一次校核和微调。
3.3同步保证措施
1)滑轮组钢丝绳的缠绕方法以及滑轮数须一致。2)起重钢丝绳的直径须选用同一规格(同一强度等级)，因为采用人工提升时，起重钢丝绳的直径会直接影响线速度。3)提升钢丝绳的初始长度必须统一，并在正式提升前将钢丝绳的张力控制在同一松紧程度。4)设专职观察人员用精密仪器对相邻提升点间高差进行观测，读取每个控制点上的数据，随时向提升总指挥汇报网架(壳)提升过程中提升点相对标高和误差值，发现问题及时调整。5)网架(壳)提升过程中，要对网架(壳)的关键杆件和拔杆进行应力监测，随时掌握网壳提升时受力杆件及提升拔杆的应力变化情况。
4 .网架整体几何尺寸的主要控制方法
4.1加强对球、杆件、套筒加工精度的控制， 各节点装配尺寸的控制，特别是套筒端面必须得到控制。
4.2 根据复测钢柱偏差尺寸资料，安装网架时及时调整好偏差值， 及时消除原来存在偏差的积累。这次新区体育馆网架安装从东侧正中央开始安装是消除累积误差的措施之一。
4.3在拼装网架下弦网格时， 每排钢柱的横向轴线均应保持与基准线垂直。
4.4 每格、每区网架组装均应严格控制偏差以避免偏差值的积累。
4.5 若网架支座的高度差、纵横度差的出现超差， 应适当调整支座下面的弦板， 调整范围在 5~15mm之间。
结束语
随着空间钢结构的快速发展，许多超大跨度的工程不断涌现， 每个工程和结构特点各不相同， 这对施工单位提出了更高的要求。本文选取了几个具有代表性的工程， 从加工制作与安装的角度给予了简要的介绍。旨在抛砖引玉，希望有更多的专家学者及工程技术人员提出更多更好的方法， 来实现建筑师的理想， 建成真正的钢结构精品。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院、浙江大学《网架结构设计与施工规程》北京： 中国建筑工业出版社 2005
[2]中国建筑科学研究院《网架结构工程质量检验评定标准》北京： 中国建筑工业出版社 2006
[3] 汪道金、曾繁娜 大跨度屋面钢网架(壳)结构施工技术 武汉理工大学出版社 2008
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