橢圓形屋面的螺栓球網(wǎng)架安裝施工技術(shù)

朱慧玲

上海建工集團(tuán)股份有限公司海外事業(yè)部 上海 200032

1 工程概況

特立尼達(dá)和多巴哥國家自行車賽車館，總規(guī)劃用地面積為134 445 m2，建筑面積19 424 m2，其中包含運(yùn)動場、觀眾看臺、變配電室、水泵房、商店、VIP用房等相關(guān)設(shè)施。建筑地上3層，高度21.8 m。賽車館屋面為橢圓形，采用雙層正放四角錐鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系，場館長度123 m，寬度85.6 m，支座位置安裝標(biāo)高為16.5 m，屋脊標(biāo)高為23.3 m，網(wǎng)架最大矢高為6.0 m。鋼網(wǎng)架下弦多點(diǎn)支承，所有位置均為螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，桿件質(zhì)量輕、數(shù)量多。網(wǎng)架上覆厚16 mm聚碳酸酯采光板和鋁鎂錳合金板屋面板材。

網(wǎng)架桿件、封板、錐頭和套筒材質(zhì)均為Q345B，螺栓球采用45#鋼鍛造，高強(qiáng)螺栓采用40Cr鋼。賽車館屋面結(jié)構(gòu)平面、剖面如圖1、圖2所示。

圖1 賽車館屋面結(jié)構(gòu)平面示意

圖2 賽車館屋面結(jié)構(gòu)剖面示意（半幅）

2 主要施工重難點(diǎn)

1）本工程為海外工程，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的所有部件均在國內(nèi)工廠進(jìn)行制作、焊接、除銹、涂刷油漆及防火涂料，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均要通過海運(yùn)及陸運(yùn)到達(dá)施工現(xiàn)場，運(yùn)輸周期長，工期緊，需要進(jìn)行合理組織。

2）屋面為大面積空間螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，施工質(zhì)量控制難度大，所有構(gòu)件均需要空間三維定位，測量復(fù)雜，精度要求高，必須嚴(yán)格精確測量和控制變形。

3）鋼結(jié)構(gòu)與混凝土同步交叉施工，土建、鋼結(jié)構(gòu)等各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)管理工作繁雜，確定安裝方法是難點(diǎn)，網(wǎng)架拼裝和施工順序都需要精心策劃。

4）屋面系統(tǒng)施工均在高空進(jìn)行，安全控制是重點(diǎn)。

3 安裝工藝方法確定

螺栓球網(wǎng)架屋面安裝通常采用的方法包括分條或分塊安裝法、滑移法、整體吊裝法、整體頂升法和高空散裝法。安裝工藝方法各有特點(diǎn)[1]，如表1所示。

表1 網(wǎng)架屋面安裝方法比較

現(xiàn)場腳手架搭設(shè)材料充足，根據(jù)施工場地狹小、海外項(xiàng)目專業(yè)設(shè)備運(yùn)輸進(jìn)場難的特點(diǎn)，網(wǎng)架屋面安裝采用移動腳手架高空散裝的方法，并在施工工藝、安全防護(hù)上制定必要的技術(shù)措施。

4 施工部署

4.1 施工平面布置

將網(wǎng)架材料堆場設(shè)置在大塔吊的作業(yè)半徑之內(nèi)，避免構(gòu)件的二次駁運(yùn)。現(xiàn)場道路應(yīng)滿足30 t集裝箱卡車的安全通行、轉(zhuǎn)彎、掉頭需求；網(wǎng)架及屋面施工期間，塔吊配合鋼結(jié)構(gòu)施工。塔吊布置、土建材料堆場、網(wǎng)架材料堆場、材料倉庫布置如圖3所示。

圖3 賽車館平面布置示意

4.2 施工順序確定

賽車館鋼結(jié)構(gòu)為螺栓球三層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，桿件質(zhì)量輕、數(shù)量多，塔吊覆蓋不到的部位使用人工搬運(yùn)，桿件在吊運(yùn)時單包質(zhì)量＜2 t。施工時從橢圓形平面西側(cè)向東側(cè)連續(xù)推進(jìn)，每次推進(jìn)步距8.4～13.2 m，共移動11次，如圖4所示。

圖4 施工順序

5 鋼結(jié)構(gòu)安裝

5.1 施工準(zhǔn)備

1）腳手架搭設(shè)。網(wǎng)架安裝及屋面底板安裝采用腳手架平臺施工。在賽車館施工場地搭建移動腳手架工作平臺，搭設(shè)前需確保地基能承受腳手架平臺荷載，在看臺部位使

用固定腳手架，賽車館內(nèi)部凹陷部位采用鋼支撐架，使腳手架工作平臺在同一平面內(nèi)。腳手架工作平臺面積為14 m×80 m，平臺上面滿鋪厚2 cm的模板。移動腳手架共計(jì)4部，每部平臺面積為14.2 m×15 m，移位后，將4部腳手架用腳手管連接成整體后使用。兩側(cè)看臺上的腳手管需要每次移位后重新搭設(shè)，腳手架搭設(shè)立面如圖5所示。

圖5 腳手架立面示意

2）施工機(jī)械、機(jī)具選用。采用ST7030塔吊將桿件垂直運(yùn)輸?shù)侥_手架平臺上，塔吊覆蓋不到的部位使用人工搬運(yùn)。桿件在吊運(yùn)時單包質(zhì)量不得超過2 t。以最大構(gòu)件質(zhì)量3 t為依據(jù)，選用4 t吊帶。

5.2 主要施工工藝

1）定位放線與基礎(chǔ)標(biāo)高復(fù)測。根據(jù)安裝圖紙，放出縱橫網(wǎng)架兩個方向的軸線。軸線放線后，應(yīng)進(jìn)行反復(fù)測量并確定。根據(jù)基礎(chǔ)測量記錄對基礎(chǔ)標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測，對偏差較大且影響安裝的基礎(chǔ)制定整改方案并予以處理。

2）網(wǎng)架下弦的拼裝。將支座固定，并保證軸線的標(biāo)高尺寸，根據(jù)安裝圖紙將下弦螺栓球用墊木墊至安裝標(biāo)高，根據(jù)編號連接下弦螺栓球和下弦桿件，調(diào)整下弦螺栓球和下弦桿件并將螺栓擰緊。

3）網(wǎng)架上弦及腹桿的安裝。將上弦的螺栓球與網(wǎng)架的上弦桿件（2根）及腹桿（4根）拼裝在一起，并將螺栓緊固到位。用繩索及滑輪將上弦桿件及腹桿安裝就位；在安裝上弦桿件時，將檁條支托安裝就位；為便于安裝，桿件不要一次緊固到位，待拼裝3個單元后，再陸續(xù)緊固。按上述安裝方法，將一榀網(wǎng)架全部安裝完成，調(diào)整拼裝好的網(wǎng)架，使其外形尺寸符合規(guī)范要求；用手錘敲擊套筒的方法檢查高強(qiáng)度螺栓的緊固情況，保證高強(qiáng)螺栓全部緊固。

4）檁條安裝。在地面將主檁和次檁組裝在一起，組裝的寬度為8.4 m（2個單元寬度）。檁條拼裝后經(jīng)測量對角線尺寸，如果偏差較大，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以保證檁條與支托的連接。利用現(xiàn)場的塔吊，將組裝好的檁條片吊裝就位，同時擰緊安裝螺栓。檁條安裝后，對網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)及磨損處進(jìn)行補(bǔ)漆。

5）腳手架平臺的滑移。腳手架平臺采用4個單體，分別進(jìn)行滑移。移動時，應(yīng)將14#槽鋼軌道放置平實(shí)，保證軌道為直線。同時，應(yīng)將支撐及連接桿拆除。保證腳手架同步移動，用麻繩在兩側(cè)進(jìn)行拉敷，避免傾覆。

6）網(wǎng)架安裝測量控制。恒荷載條件下，網(wǎng)架的最大下?lián)狭坎淮笥诙梯S長度的1/250。在安裝時，在網(wǎng)架的跨度方向預(yù)起拱80 mm。

7）屋面系統(tǒng)的安裝。

① 屋面底板安裝。先測放出第一列板的安裝基準(zhǔn)線，以此線為基礎(chǔ)，每20塊板寬為一組距，在屋面整個安裝位置測放出底板的安裝測控網(wǎng)，壓型底板通過自攻螺釘與主檁條連接，彩鋼底板安裝時應(yīng)注意板底的平整度，跨中撓度不得超過1/200。

② 鍍鋅鋼絲網(wǎng)的安裝。鋼絲網(wǎng)片的連接采用自攻螺釘，在自攻螺釘上穿上一塊小型連接片，將鋼絲網(wǎng)與屋面鋼檁條鉚接。

③ 屋面板鋁合金支座的安裝。先安裝支座下方的隔熱墊，打入自攻螺釘，然后對支座進(jìn)行校正，調(diào)整偏差，并注意支座端頭安裝方向應(yīng)與屋面板鋪板方向一致。校正完畢后，再打入其他螺釘，將其固定。

④ 吸聲棉、保溫材料安裝。吸聲棉與底板同時安裝，在安裝底板時，進(jìn)行無紡布等吸聲材料的安裝。應(yīng)保證兩塊板間的密實(shí)度，玻璃纖維保溫棉在穿入固定座時，采用刀片在保溫棉上開口后穿入固定座，嚴(yán)禁強(qiáng)行破壞保溫層及鋁箔膜。

⑤ 屋面不銹鋼天溝的安裝。在確保天溝的水平度與垂直度的同時，應(yīng)保證屋面固定座、檐口收邊板的安裝尺寸，防止天溝上口不直或天溝骨架在安裝鋁支座的位置坡度不一。屋面排水若有虹吸需要的，在安裝時應(yīng)注意確定相應(yīng)的落水孔位置，開設(shè)落水孔。

6 腳手架平臺安全驗(yàn)算

腳手架搭設(shè)間距為1.5 m，步高為1.8 m，腳手架鋼管為φ48 mm×3.5 mm。單個腳手架底部面積為9 m×15 m＝135 m2。取驗(yàn)算單元1.5 m×1.5 m，高度12 m；活載取300 kg/m2，腳輪荷載600 kg/個，135 m2腳手架共計(jì)44個腳輪。經(jīng)驗(yàn)算，立桿的穩(wěn)定性，縱、橫向水平桿的抗彎強(qiáng)度和撓度，扣件抗滑移及腳輪設(shè)置均符合要求。

7 主要安全控制措施

7.1 網(wǎng)架施工主要安全控制措施

1）所有構(gòu)件及材料均由集裝箱運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，集裝箱到達(dá)施工現(xiàn)場后要及時安排機(jī)械和人員卸車，避免集裝箱在現(xiàn)場積壓，在搬卸時要注意避免高處構(gòu)件滑落而造成對人員的傷害。

2）腳手架搭設(shè)完成后，每個單體之間用腳手管連接成整體，平臺上面滿鋪厚20 mm的模板，模板下面設(shè)置厚4 cm的方木。移動腳手架下面沒有腳輪的立桿要用腳手管接到地面，連接扣件不小于2個。

3）腳手架平臺前進(jìn)方向一側(cè)設(shè)置高1.2 m的欄桿，和網(wǎng)架的一側(cè)連接，用φ8 mm鋼絲繩封閉。施工人員在平臺邊緣行走時，安全帶必須掛在生命繩上。

4）腳手架平臺上堆放桿件時，要均勻散開，施工荷載300 kg/m2。賽車館的外腳手架應(yīng)搭設(shè)至網(wǎng)架檐口標(biāo)高（24 m）以上。

5）網(wǎng)架安裝時，垂直方向通行使用鋼梯，水平方向使用2塊厚4 cm的模板作為操作平臺，鋼梯和模板必須用麻繩與網(wǎng)架桿件上綁扎牢固。

7.2 屋面系統(tǒng)施工主要安全控制措施

1）屋面底板安裝。安裝用的活動腳手架、落地式腳手架搭設(shè)必須符合規(guī)范要求。在屋面檁條上部安裝時，下方布置安全網(wǎng)，同時設(shè)置可供系掛安全帶的生命繩。不得在屋面檁條作業(yè)位置下方同一操作面進(jìn)行板材安裝施工。

2）高強(qiáng)度鋁支座安裝。無屋面底板時，下方布置安全網(wǎng)，同時設(shè)置可供系掛安全帶的生命繩。天窗、洞口位置和屋面臨邊必須設(shè)置安全圍護(hù)。

3）屋面板施工。在屋面工程施工前進(jìn)行屋面縱向安全通道的鋪設(shè)，用于屋面板首板安裝及材料的搬運(yùn)。在屋面四周的臨邊位置、洞口設(shè)置安全圍護(hù)。屋面上設(shè)置的可供系掛安全帶的生命繩是防高空墜落的重點(diǎn)設(shè)施之一，施工人員必須在施工中時刻將雙鉤的安全帶與之相連；在保溫棉施工后，構(gòu)造部位嚴(yán)禁進(jìn)行焊接操作。

8 結(jié)語

特立尼達(dá)和多巴哥國家自行車賽車館屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)吊裝質(zhì)量共約650 t，桿件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜。通過對施工難點(diǎn)的分析，選擇移動腳手架空中散拼吊裝方案，采用合理的組織、科學(xué)的整體安裝精度控制和有效的安全控制等措施，安全、高效地完成了屋面網(wǎng)架安裝施工，保證了施工質(zhì)量和安全，積累的經(jīng)驗(yàn)可為同類工程提供借鑒。