大型體育場屋面曲面網(wǎng)架施工技術(shù)

方 鍵

常州第一建筑集團(tuán)有限公司 江蘇 常州 213000

1 工程概況

湖北荊州奧林匹克體育場看臺(tái)屋面為曲面網(wǎng)架（圖1），采用雙層正放四角錐網(wǎng)殼形式，桿件采用圓鋼管，節(jié)點(diǎn)采用焊接球，支座采用管形焊接節(jié)點(diǎn)形式，使用現(xiàn)有埋件與下部結(jié)構(gòu)連接。屋面網(wǎng)架橫向懸挑25 m，縱向跨度160 m，外觀呈月牙形，表面為雙曲面，總面積約9 400 m2。

圖1 荊州體育場看臺(tái)屋面鳥瞰

2 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工

2.1 施工方法

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工條件，為了提高安裝精度及加快工程進(jìn)度，采用部分地面預(yù)拼條形單元網(wǎng)架，用汽車吊提升至高空就位，其他部分高空嵌補(bǔ)散裝，最終形成整體結(jié)構(gòu)的安裝方法。

2.2 安裝流程

本工程屋面網(wǎng)架安裝流程為：網(wǎng)架支座單元安裝（24個(gè)支座單元形成一個(gè)整體）→地面條形網(wǎng)架單元預(yù)拼→地面網(wǎng)架單元提升→地面網(wǎng)架單元精確就位→地面網(wǎng)架單元與支座單元拼接成整體→高空條形網(wǎng)架嵌補(bǔ)拼接→以上工序交替進(jìn)行。網(wǎng)架安裝起始單元從網(wǎng)架中間開始，同步向兩頭展開（圖2～圖4）。

圖2 網(wǎng)架中部先安裝2條預(yù)拼網(wǎng)架

圖3 高空嵌補(bǔ)散裝網(wǎng)架及安裝預(yù)拼網(wǎng)架

圖4 網(wǎng)架拼裝結(jié)束

2.3 方案操作工藝要求

2.3.1 網(wǎng)架支座單元安裝

1）使用地面條形網(wǎng)架單元預(yù)拼，用同樣的方法將網(wǎng)架支座上方的單元拼裝完成。

2）在看臺(tái)上將網(wǎng)架支座上方單元與支座進(jìn)行連接安裝，完成單個(gè)網(wǎng)架支座單元的安裝（圖5、圖6）。

圖5 網(wǎng)架支座單元立面

圖6 網(wǎng)架支座桿件三維

3）用相同的方法將24個(gè)網(wǎng)架支座單元安裝完成，且必須將24個(gè)支座連接成一個(gè)整體后，方可連接安裝預(yù)拼條形網(wǎng)架單元。

2.3.2 條形單元網(wǎng)架地面拼裝

1） 地面預(yù)拼條形網(wǎng)架采用焊接胎模拼裝成型，焊接胎模主體用型鋼制作。

2） 每個(gè)預(yù)拼條形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式都不同，上、下球節(jié)點(diǎn)空間坐標(biāo)也不同，地面預(yù)拼時(shí)需特別注意（圖7）。

圖7 地面預(yù)拼條形網(wǎng)架

2.3.3 高空嵌補(bǔ)散裝網(wǎng)架單元

先安裝相鄰2個(gè)條形網(wǎng)架，后嵌補(bǔ)散裝網(wǎng)架條形單元。

2.3.4 高空安裝坐標(biāo)控制

由設(shè)計(jì)單位提供具體的預(yù)起拱參數(shù)或網(wǎng)架自重?fù)隙燃白罱K撓度，并據(jù)此進(jìn)行預(yù)拼條形網(wǎng)架安裝定位控制坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)置（圖8）。

圖8 預(yù)拼條形網(wǎng)架安裝定位控制坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)置（紅色箭頭處）

2.3.5 高空預(yù)拼網(wǎng)架定位及安裝焊接

1）高空預(yù)拼網(wǎng)架定位支撐點(diǎn)的坐標(biāo)及高程參數(shù)必須預(yù)先設(shè)置好。

2）定位控制坐標(biāo)必須另加安裝預(yù)起拱參數(shù)。

3）預(yù)拼網(wǎng)架定位、測量無誤后方可進(jìn)行安裝焊接。

4）安裝焊接順序：球節(jié)點(diǎn)處，下弦球節(jié)點(diǎn)→上弦球節(jié)點(diǎn)；桿件處，弦桿→腹桿。

2.3.6 高空嵌補(bǔ)部分網(wǎng)架散裝及焊接

1）節(jié)點(diǎn)順序：從支座根部開始至網(wǎng)架頭部結(jié)束。

2）桿件順序：下弦水平橫桿→上弦球節(jié)點(diǎn)（一球四桿）→上弦水平橫桿。

2.3.7 腳手架拆除前網(wǎng)架定位支撐拆除

1）必須在全部網(wǎng)架安裝結(jié)束后進(jìn)行。

2）按程序復(fù)核、驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入定位支撐的卸載工序。

3）支撐卸載規(guī)范：

① 網(wǎng)架平面：從網(wǎng)架中部開始，同步向網(wǎng)架兩端方向。

② 網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)：從網(wǎng)架端部向網(wǎng)架根部方向。

③ 卸載1/3后：檢查網(wǎng)架支座結(jié)構(gòu)情況（焊接）。

④ 卸載2/3后：檢查網(wǎng)架支座結(jié)構(gòu)情況（焊接）、整體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架頭部撓度參數(shù)。

⑤ 全部卸載后：網(wǎng)架整體檢查（焊接、變形、最終撓度）。

2.4 安裝焊接工藝

2.4.1 焊接球節(jié)點(diǎn)焊縫收縮量

焊接球節(jié)點(diǎn)加套管時(shí)，每條焊縫收縮應(yīng)為2～4 mm；不加套管時(shí)，每條焊縫收縮應(yīng)為1～2 mm。

2.4.2 管球焊接

首先進(jìn)行定位焊，焊點(diǎn)2～4處，確保鋼管端部和球面的環(huán)形焊縫完全吻合，焊縫長度30 mm左右。

正式焊接時(shí)，環(huán)形焊縫是以管子的垂直中心由2個(gè)半圓形的焊縫組成的，一半按照先仰焊或立焊，再平焊的順序，在仰焊或立焊及平焊處形成2個(gè)接頭，這樣可以使鐵水與熔渣分離完全，焊接熔深可以得到控制。焊接缺陷可能存在于仰焊或立焊與平焊部位，先焊的一半部位，其仰焊的起弧點(diǎn)及平焊的起弧點(diǎn)位置必須超過環(huán)形焊縫的半圓。

鋼管壁厚較薄時(shí)（4～9 mm），以坡口≥45°為宜。由于存在局部未焊透的情況，所以加強(qiáng)部位的高度要≥3 mm；鋼管壁厚較厚時(shí)（10 mm以上），采用圓弧坡口，鈍邊尺寸小于2 mm，內(nèi)襯管單面焊接雙面成型。為保證焊縫的焊接質(zhì)量，等強(qiáng)焊縫必須符合二級(jí)焊縫的質(zhì)量要求。鋼管厚度大于4 mm時(shí)，開坡口焊接，鋼管與球壁間必須留有3～4 mm間隙，以便加襯管焊接時(shí)根部易焊透。

2.4.3 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

質(zhì)檢人員應(yīng)對所有焊縫進(jìn)行100%的外觀檢查，并保存好記錄。嚴(yán)禁有漏焊、裂紋、咬肉等缺陷。除進(jìn)行外觀檢驗(yàn)外，對大中跨度鋼管網(wǎng)架的拉桿與球的對接焊縫，應(yīng)作無損探傷檢驗(yàn)，其抽樣數(shù)不少于焊口總數(shù)的20%，對內(nèi)部有超標(biāo)缺陷的焊縫必須進(jìn)行返修，應(yīng)從缺陷兩端加上50 mm作為清除部分，并以與正式焊縫相同的焊接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)焊。同一條焊縫只允許有2次返修，返修后的焊縫必須進(jìn)行復(fù)測，滿足探傷標(biāo)準(zhǔn)后方可視為合格，并且作好探傷檢測記錄，提供探傷報(bào)告[1-4]。

2.5 安裝過程檢驗(yàn)

安裝網(wǎng)架過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)，由安裝人員根據(jù)施工工序進(jìn)行自檢，質(zhì)量員組織有關(guān)人員按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行全面復(fù)檢，做好各種檢驗(yàn)記錄，每道工序安裝完畢后，必須經(jīng)過質(zhì)量員專檢合格后方能進(jìn)入下道工序施工，并辦理交接驗(yàn)收手續(xù)。

2.6 涂裝

由工廠完成無機(jī)富鋅底漆2道、環(huán)氧云鐵中間漆2道?，F(xiàn)場網(wǎng)架安裝完成后，先進(jìn)行底漆、中間漆修補(bǔ)，接著進(jìn)行2道聚氨酯面漆涂刷作業(yè)。

1）鋼構(gòu)件的除銹和涂裝應(yīng)在制作質(zhì)量檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。

2）構(gòu)件表面采用噴砂或拋丸除銹，除銹等級(jí)Sa2.5，其質(zhì)量要求應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3）不需要涂裝的部分：埋入混凝土中的鋼構(gòu)件；箱形及鋼管截面內(nèi)的封閉區(qū)；地腳螺栓和底板板底；被混凝土覆蓋的鋼構(gòu)件表面。

4）鋼構(gòu)件出廠前不需要涂防腐漆，但構(gòu)件安裝后需補(bǔ)漆的部位：高強(qiáng)螺栓未涂漆部分；高強(qiáng)螺栓節(jié)點(diǎn)摩擦面，工地拼接部位及兩側(cè)100 mm；因碰撞脫落防腐漆的部位、地腳螺栓外露部位。

5）對于現(xiàn)場焊縫，應(yīng)仔細(xì)打磨后再刷防銹漆，要求同本體部分。

6）對于運(yùn)輸及施工中損壞的底漆，應(yīng)手工打磨后補(bǔ)足底漆厚度。

3 結(jié)語

通過工程實(shí)踐，證明荊州奧林匹克體育中心看臺(tái)曲面網(wǎng)架所采用的施工技術(shù)，能夠克服結(jié)構(gòu)施工難度大、施工工期緊張等困難，順利完成了焊接量大、跨度大的異形結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工。該技術(shù)的應(yīng)用不僅能滿足相關(guān)規(guī)范的要求，而且能減少高空焊接，有利于控制焊接變形，節(jié)省下部臨時(shí)支撐，縮短工期，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。