杭州運河亞運公園網(wǎng)架施工質量控制要點淺析

楊智勇（浙江泛華工程咨詢有限公司， 浙江 杭州 310005）

0 引 言

常被用于國內(nèi)外大型公用建筑的空間網(wǎng)格結構，通常是以焊接或螺栓作為連接節(jié)點，按照一定的規(guī)律將鑄鋼球、圓管桿件、錐頭、高強度螺栓等部件裝配而成的三維網(wǎng)狀桿系結構。其類型有兩種：一是網(wǎng)架結構，呈平面網(wǎng)格狀，多被用于大跨度屋面；二是網(wǎng)殼結構，呈大曲面網(wǎng)格狀，常被用于外立面造型。空間網(wǎng)格結構的主要特點是輕盈、用料省，制作工業(yè)化程度高且富有幾何美感。

1 工程概況

作為 2022 年第 19 屆亞運會第一批場館及設施項目的 5 個新建場館之一，杭州運河亞運會公園總占地面積約46.73 萬 m2（701 畝），總建筑面積約 18.53 萬 m2，建成后將成為浙江省杭州市最大的體育公園。場館功能布局以育英路為界，形成“南館北場”的模式。其中“南館”是以良渚遺址玉器“琮”為造型的乒乓球館和全民健身中心，“北場”是以油紙傘為造型的曲棍球場和游客服務中心。

2 乒乓球館屋面網(wǎng)架結構

乒乓球館屋面網(wǎng)架整體呈橢圓形，最大跨度為 130.7 m，通過螺栓球節(jié)點架設在 36 個橡膠支座上。支座對向最大跨度約 93.2 m，支座以外為懸挑結構，與預先設置在三層頂環(huán)板的預埋件連接；網(wǎng)架最外圍則用 76 個位移補償器與直交、斜交網(wǎng)格壓頂梁進行轉換連接，從而形成整個外包結構。

整個網(wǎng)架由以上 2 種連接裝置以及 3 種構配件即圓管桿件（含錐頭封堵和高強螺栓）、螺栓連接球和焊接球組合而成。

3 整體質量控制流程

3.1 整體數(shù)據(jù)控制

通過施工圖設計交底，了解到網(wǎng)架結構的施工后期需要承載金屬屋面及機電風管，其最大荷載位于網(wǎng)架中心部位的抖屏及其所裝龍骨上，經(jīng)計算，其總荷載量約為 36 t，與常規(guī)的網(wǎng)架荷載仍有很大區(qū)別?？紤]到網(wǎng)架的整體下?lián)现挡粌H關系到自身的結構數(shù)據(jù)和驗收要求，還會影響金屬屋面的排水，咨詢方提出了關于預先控制網(wǎng)架整體下擾值的技術要點，并就此組織召開了深化設計碰頭會。首先，從預起拱的角度入手，在用建模軟件 TEKLA 建立模型時，將網(wǎng)架的整體坡比增加 1°，計算后得到約 50 mm 的起拱量。其次，TEKLA 模型建立后，導出 CAD 圖并與施工圖核對，發(fā)現(xiàn)僅在支座及中心點螺栓球的螺栓孔加工角度發(fā)生了微量變化。最后，根據(jù)有限元分析軟件 Midas Gen v8.75，獲得最終網(wǎng)架下?lián)现底兓癁椋?/1 200 mm（空載）、1/800 mm（半載）、1/600 mm（恒載），滿足驗收規(guī)范和設計要求。此項變更措施也獲得了原設計單位結構設計師的認可。

3.2 加工質量控制

由于本工程網(wǎng)架加工廠距施工現(xiàn)場較近，咨詢方采用不定期巡檢的方式，對網(wǎng)架的原材料驗收和加工質量進行管控。對于規(guī)范中的一些常規(guī)驗收方法及要求，本文不再贅述。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，總結出以下幾點注意事項。

（1）構件加工完成后送至現(xiàn)場，在不破壞桿件的情況下，無從再對桿件壁厚進行檢查，因而在巡檢中須分別對加工的各類桿件進行壁厚抽查。

（2）機械的噴砂除銹質量影響到構件的耐久性。有些項目在使用 3～5 年后就開始發(fā)生不同程度的腐蝕，原因在于鋼材基層未處理干凈，仍殘留氧化物、油漬、粉塵等，極不利于鋼結構的防腐。為了有效控制除銹質量，可采取觀察鋼材表面色澤和帶手套觸摸等檢查方法。除此以外，還需要了解以下 2 種除銹工法。其一，對復雜構件如帶有牛腿的鋼立柱的除銹。由于受到機械噴砂工藝的限制，只能實現(xiàn) 4 面除銹，而對牛腿上下兩翼板的噴砂除銹就要靠手工來完成。其二，對鋼箱梁橋板的除銹。鑒于規(guī)范要求的不同，箱梁內(nèi)部也需要進行防腐涂裝。通常的方法是先將鋼板制作成部件并除銹噴漆，在對焊道部位做好保護后進行組裝焊接，完成后只對焊接部位進行防腐。

（3）對于螺栓球的螺孔和桿件的螺栓，也需要用特制的塑料帽蓋進行保護。倘若施工現(xiàn)場堆放安裝條件較差，必須加強對連接部位的保護。這也是保證網(wǎng)架安裝質量的有效措施之一。

3.3 現(xiàn)場拼裝的質量管控

（1）拼裝場地應做必要的硬化，以此保證球坐標不會下陷位移。

（2）節(jié)點球、桿件嚴禁滾運，以防磕碰及破壞防腐涂裝。

（3）每個球、每根桿件都有唯一的編號，拼裝過程中需要對號入座。由于構配件堆放集中，翻找過程極為煩瑣，時常有替用的情況發(fā)生。此類事件也是造成尺寸誤差的主要原因之一。

（4）螺栓球節(jié)點的構造特殊，整個螺栓被錐頭、套筒及螺栓球完全遮擋，在檢查高強螺栓擰入深度時，可參照按以下四個步驟。第一步，根據(jù)螺栓銷槽臺階式的構造，銷軸處于起始位置時比套筒面高出 1 mm～2 mm。隨著螺栓逐漸被擰入，銷軸到達理論位置，此時可繼續(xù)將銷軸往銷槽第二臺階擰入 2 mm，使其基本與套筒面平齊，由此可判斷螺栓擰入深度是否達到要求。第二步，被拆分后的單塊網(wǎng)架需預吊一次，此步驟主要是檢查吊點是否設置合理和起吊物是否處于平穩(wěn)狀態(tài)，并且第一步檢查未發(fā)現(xiàn)的擰入問題也會因單塊網(wǎng)架受力狀態(tài)的改變而顯現(xiàn)出來。此時，應及時對問題部位做好標記，預吊結束后加以整改，正式吊裝前再作檢查，直至合格。第三步，單塊網(wǎng)架安裝就位后，由制作球和支撐架受力，在拆鉤前再對球節(jié)點進行檢查，其原理和做法與第二步相同。第四步，整個網(wǎng)架安裝完畢、拆除支撐架后，運用全站儀對點位進行觀測，待網(wǎng)架趨于穩(wěn)定后，對連接點整體再作一次檢查。對于此時的螺栓未擰入而螺紋裸露的質量問題，倘若再次擰緊套筒卻依然無法得到解決，則應按桿件的拉力值設置同拉力的臨時拉鎖，并根據(jù)新的兩球節(jié)點間距制作新的桿件以替換原桿件。

3.4 合攏部位預控措施

吊裝前，對每榀單元的拼裝質量進行測量驗收。跟蹤復測結果顯示，水平沿環(huán)圓方向的尺寸以及每榀單元吊裝落位后球節(jié)點的坐標點位誤差均控制在 5 mm 以內(nèi)，但第 7、第 8 單元安裝完成后，在測量其左側上下多個螺栓球坐標點時，發(fā)現(xiàn)環(huán)圓水平坐標點位累計誤差在 5 mm～20 mm 之間。單從安裝尺寸上判斷，完全符合規(guī)范要求，但如果不采取必要的措施，待網(wǎng)架安裝至第三施工區(qū)結束后，理論累計誤差就將在 8 mm～30 mm 之間，并存在一內(nèi)一外兩個圓的環(huán)閉合攏工況，導致分塊單元 11、12 與 1、4 之間的水平桿和斜腹桿均無法被順利嵌入，尤其是斜腹桿的螺孔安裝角度也會發(fā)生較大的變化。

針對施工方提出的按現(xiàn)狀安裝并根據(jù)最終誤差值對合攏部位的桿件進行修改的方案，咨詢方則建議采取以下措施：對剩余節(jié)點的水平環(huán)狀方向的所有螺桿套筒磨除1 mm。根據(jù)計算，每榀單元網(wǎng)架從內(nèi)到外約 3～6 根桿件，可縮短 6 mm～12 mm 的網(wǎng)架尺寸，扣除已完成單元的每榀 3 mm～5 mm 的誤差，剩余 3 個單元每榀可縮短 3 mm～7 mm 的總體尺寸，最終可與已存在的誤差相抵消，且各項數(shù)據(jù)均未超出規(guī)范要求。施工方按照此方案拼裝各榀單元，除斜腹桿拼裝偶有套筒需根據(jù)情況修磨外都較為順利，尺寸也控制在理想范圍內(nèi)。最終網(wǎng)架順利合攏，測算數(shù)據(jù)均符合要求。

3.5 主要測量數(shù)據(jù)

網(wǎng)架安裝完畢后，根據(jù) JGJ 7－2010《空間網(wǎng)格結構技術規(guī)程》的要求，以網(wǎng)架中心點及向 4 個方向延伸后至支撐點總距的 1/2 處，共 5 個點位，設置反射光標作為撓度測量點。目前，在支撐拆除前后，以及直立鎖邊金屬屋面完成后（半載），進行了 3 次測量，最大下擾值與短邊跨距之比約為 1/650 mm，數(shù)據(jù)較為理想，但仍需等待中央抖屏安裝完成后作最終的驗收測量。

4 安全措施

（1）由于本項目對組成標準節(jié)支撐體系的標準節(jié)的用量較大，施工方未租到統(tǒng)一規(guī)格型號的標準節(jié)，有矩形管、角鋼、圓管等多種類型；節(jié)間連接形式有塔吊節(jié)高強螺栓連接、法蘭盤連接等。因此，必須有針對性地補充各種受力驗算，并檢查是否符合使用要求。

（2）在高空作業(yè)時，施工人員必須使用雙保險扣型安全帶，確保自己在行走過程中遇到兩條生命線轉換時，至少有一個保險扣能發(fā)揮作用以保護自己的人身安全。

（3）當施工人員上下同時進行施工作業(yè)時，安全掛網(wǎng)是生命財產(chǎn)安全的重要保障。對于安全掛網(wǎng)的安全性能，除了檢查必要的參數(shù)數(shù)據(jù)以外，還要針對墜落物的類型預先制作樣板并進行測試。

5 結 語

筆者曾參與過多種類型網(wǎng)架結構的施工，但針對中間部位集中荷載和環(huán)形分片安裝的施工尚屬首次，足見此類項目的稀少性。筆者有幸參與此項工程的建設，提出了一些設想和建議并落實到了實處。這是大家共同努力的結果。建筑結構的多樣化，給施工管理加大了難度，只要建設者們以規(guī)范和標準為依據(jù)，積極在實踐中摸索，就能找到合理的解決方案，為項目創(chuàng)造更高價值。