大跨度異形鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋面的施工技術(shù)

馮永峰

(山西省第三建筑工程公司，山西長(zhǎng)治 046000)

1 概述

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是空間三維結(jié)構(gòu)，由許多桿件按一定規(guī)律組成，此結(jié)構(gòu)形式穩(wěn)定性好，整體重量輕，造價(jià)低廉，尤其是螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗震效果好，安裝速度快，建成后的網(wǎng)架屋面具有造型簡(jiǎn)潔、美觀大方等特點(diǎn)，具有極強(qiáng)的視覺沖擊力，目前在許多體育場(chǎng)館、博物館、加油站等公共建筑中廣泛使用。

孝義體育館工程鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋面空間形狀為兩個(gè)雙曲面的球形網(wǎng)架組合而成，平面布置呈“8”字形，主館的平面正投影為橢圓形，最大跨度93 m，厚度2.5 m，網(wǎng)殼矢高14 m;副館的平面正投影為圓形，最大跨度50.4 m，厚度2 m，網(wǎng)殼矢高4 m。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式采用螺栓球與焊接球混合節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，網(wǎng)架支撐條件為周邊柱點(diǎn)支撐，支座形式為橡膠支座，網(wǎng)架投影面積為9 852 m2。根據(jù)該工程網(wǎng)架屋面工程特點(diǎn)，我們采用了高空散裝累積提升和空間定位相結(jié)合的施工方法，該方法的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)的施工做法，解決了大跨度、異形鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架拼裝的施工難題，減少了網(wǎng)架拼裝的累計(jì)誤差，提高了網(wǎng)架安裝精度，保證了網(wǎng)架的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，減少了工程投入，降低了勞動(dòng)量，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 施工特點(diǎn)

根據(jù)該工程網(wǎng)架屋面工程特點(diǎn)，我們采用了高空散裝累積提升和空間定位相結(jié)合的施工方法:1)加快了安裝施工進(jìn)度，安裝精度高。2)提高測(cè)量的數(shù)字化和自動(dòng)化程度。3)該施工工藝簡(jiǎn)單，操作方便快捷。4)減少網(wǎng)架拼裝施工中的累計(jì)誤差。

3 適用范圍

適用于各種大型體育場(chǎng)館、會(huì)議場(chǎng)所、博物館、加油站等大跨度、多曲面和復(fù)雜幾何造型要求的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋面的施工。

4 工藝原理

先根據(jù)施工圖紙定出三個(gè)施工段，再定出每個(gè)支座的中心點(diǎn)，根據(jù)施工段和支座中心點(diǎn)分別向相對(duì)方向進(jìn)行安裝，在網(wǎng)架安裝過程中采用高空散裝累積提升和空間定位相結(jié)合的施工方法對(duì)網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)分圈、分點(diǎn)進(jìn)行控制，以減少累計(jì)誤差，來保證安裝精度和質(zhì)量。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 工藝流程

測(cè)量定位放線→安裝預(yù)埋件→半成品制作→安裝支座→吊裝網(wǎng)架受力支座→主館網(wǎng)架拼裝→網(wǎng)架調(diào)整→涂裝。

5.2 操作要點(diǎn)

為減少施工風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，在網(wǎng)架施工過程中，采用合理的施工順序和方法，以保證施工進(jìn)度、質(zhì)量和安全。

5.2.1 網(wǎng)架施工中精度控制

由于網(wǎng)架形狀復(fù)雜，且提升過程需要不斷的擴(kuò)展拼裝，卸載時(shí)要控制結(jié)構(gòu)的撓度變化，而采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法又難以保證網(wǎng)架拼裝的精度。因此，該工程采用了徠卡LEICA TCR402型全站儀進(jìn)行了免棱鏡測(cè)量空間坐標(biāo)的方法。

5.2.2 施工方法

1)節(jié)點(diǎn)安裝順序:先裝上弦節(jié)點(diǎn)，再裝下弦節(jié)點(diǎn)。

2)連接下弦桿、上弦桿和腹桿使其成為局部整體網(wǎng)架，然后檢查是否與土建預(yù)埋件軸線重合，如重合則沿長(zhǎng)度方向繼續(xù)安裝，否則應(yīng)立即調(diào)整。

3)安裝第一圈和第二圈時(shí)應(yīng)用木塊將下弦球節(jié)點(diǎn)墊平實(shí)，以防單元網(wǎng)架整體剛度較差使網(wǎng)架的撓度增大。

4)根據(jù)安裝圖的編號(hào)，先安上弦桿和支座球連接處一次擰到位。

5)腹桿和上弦球連接的高強(qiáng)螺栓必須全部擰緊，腹桿和下弦桿連接的高強(qiáng)螺栓四只(或三只)，其余螺栓僅擰緊一只，其余螺栓保持松動(dòng)，以在安裝上弦桿時(shí)起到松口作用。

6)上弦桿安裝順序應(yīng)由里向外，上弦桿與球擰緊應(yīng)與腹桿和下弦擰緊依次進(jìn)行。

7)在拼裝過程中，不宜將螺栓一次擰緊，需待沿建筑外圈安裝完一個(gè)網(wǎng)格單元，進(jìn)行精確測(cè)量和校正后方可將高強(qiáng)螺栓全部擰緊，網(wǎng)架的安裝調(diào)整，除保證網(wǎng)格尺寸外，還要保持桿件的高強(qiáng)螺栓擰緊到位，如出現(xiàn)螺栓釘頭部高出套管外六角面的現(xiàn)象，應(yīng)查明原因及時(shí)調(diào)整或換零件，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求，此項(xiàng)工作應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行全面檢查。

8)安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)禁裝錯(cuò)桿件、節(jié)點(diǎn)球，高強(qiáng)螺栓安裝時(shí)應(yīng)擰到位，禁止出現(xiàn)“馬蹄縫”現(xiàn)象。

9)安裝過程中嚴(yán)格控制軸線尺寸，支座間的偏移，不斷的檢測(cè)網(wǎng)格對(duì)角線尺寸，偏差控制在±3 mm，桿件彎曲矢高控制在5.0 mm 以內(nèi)。

10)按以上順序安裝直至起步網(wǎng)架安裝結(jié)束。

11)在地面拼裝三角錐。

12)用電動(dòng)扒桿或塔吊將三角錐提升至安裝位置連接于已經(jīng)成型的起步網(wǎng)架上，一排上弦、一排下弦往復(fù)安裝支座范圍內(nèi)的網(wǎng)架桿件和節(jié)點(diǎn)，直至該區(qū)域內(nèi)網(wǎng)架安裝完畢。

13)用12)所述方法環(huán)向安裝外圈懸挑網(wǎng)架，直至網(wǎng)架安裝完畢。

14)網(wǎng)架整體成型后檢查螺栓擰緊程度，對(duì)松動(dòng)的部分進(jìn)行復(fù)擰。

15)網(wǎng)架安裝完畢，焊接支座(焊接彈性支座時(shí)注意防火和保護(hù)橡膠墊板)，找補(bǔ)油漆。

6 質(zhì)量控制

1)螺栓球和套筒所用原材料其品種、規(guī)格、性能符合國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。型鋼的規(guī)格尺寸及允許偏差符合其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，鋼材表面外觀質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2)螺栓球成型后，套筒外觀不得有裂紋、皺紋、過燒及氧化皮。螺栓球螺紋尺寸應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 196中粗牙螺紋的規(guī)定，螺紋公差必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 197中6H級(jí)精度的規(guī)定。

3)長(zhǎng)度、端面對(duì)管軸的垂直度、關(guān)口軸線應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

4)桿件的軸線位置、支座錨栓應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

5)預(yù)埋鋼板頂面標(biāo)高允許偏差0，－3.0，頂面水平度允許偏差1/1 000。

6)支座錨栓中心偏移±5.0。支座錨栓緊固，支撐墊塊種類、規(guī)格、擺放位置和時(shí)間應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

7)自重及屋面工程完工后的撓度值測(cè)點(diǎn)的撓度平均值為設(shè)計(jì)值的1.15倍。

7 結(jié)語(yǔ)

孝義市體育館是孝義市的重點(diǎn)工程，標(biāo)志性建筑，由主館和副館兩個(gè)圓形建筑組成，屋面為大跨度異形鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架拼裝屋面，采用上述方法施工保證了該工程網(wǎng)架拼裝精度高，累積誤差小，施工進(jìn)度快，施工完成后鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋面觀感效果良好，工程質(zhì)量達(dá)到了規(guī)范驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，受到了建設(shè)、監(jiān)理、當(dāng)?shù)刭|(zhì)監(jiān)部門及社會(huì)各界的高度評(píng)價(jià)，為今后承攬同類型工程積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。