體育館挑棚球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

摘 要：體育館挑棚結(jié)構(gòu)必須足夠堅(jiān)固和穩(wěn)定，以確保球網(wǎng)殼的穩(wěn)定性和安全性。球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是依據(jù)球網(wǎng)的尺寸和形狀而確定，必須充分考慮負(fù)載承受能力、剛度、防水性和抗震性等參數(shù)。球網(wǎng)殼空心球應(yīng)使用高強(qiáng)度、高精度的焊接工藝，球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)必須確保所有組件的安全和穩(wěn)定，確保施工人員和周圍人員的安全。本文深入研究相應(yīng)技術(shù)，確保施工的穩(wěn)定性和安全性，為同行業(yè)提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；關(guān)鍵技術(shù)；焊接；吊裝；受力分析文章編號(hào)：2095-4085（2024）06-0040-03

0 引言

隨著鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)步與發(fā)展，焊接空心球在我國(guó)已廣泛用作網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)是一種閉合的球形殼體，具有對(duì)中方便、傳力明確、制造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)建筑多采用此種結(jié)構(gòu)形式。但這種節(jié)點(diǎn)的焊接工作量多，工藝要求高，拼裝吊裝卸載等難度較大。岳陽(yáng)某體育館為其中典型案例之一，我們對(duì)該體育館兩側(cè)挑棚焊接空心球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的施工方案及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，只為學(xué)習(xí)進(jìn)步共享成果。

1 工程概況

岳陽(yáng)市體育中心場(chǎng)館工程挑棚屋面由東西兩片焊接空心球殼體結(jié)構(gòu)組成，面層為輕鋼檁條和鋁合金屋面板系統(tǒng)。挑棚網(wǎng)殼低端直接與混凝土結(jié)構(gòu)相連，高端用撐桿支撐于下部混凝土框架柱子頂端，如圖1體育館整體效果圖。

項(xiàng)目施工重難點(diǎn)如下：

（1）施工場(chǎng)地受限，施工組織難度大

本項(xiàng)目焊接空心球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用散件到現(xiàn)場(chǎng)后拼裝成分塊單元吊裝，現(xiàn)場(chǎng)要合理的留出拼裝和吊裝場(chǎng)地，施工場(chǎng)地大。

（2）鋼管相貫切割難度大，拼裝量大精度高

空心球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的桁架弦桿與腹桿之間大量采用相貫口連接。焊接球、相貫口加工精確度直接影響到構(gòu)件拼裝精度和焊接質(zhì)量，同時(shí)需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝、焊接，拼裝工作量極大；鋼結(jié)構(gòu)挑棚造型新穎、優(yōu)美，拼裝精度控制難度很高。

（3）結(jié)構(gòu)吊裝、卸載難度大

工程挑棚西看臺(tái)挑棚網(wǎng)殼屬大跨度大體量工程，結(jié)構(gòu)吊裝難度大，挑棚鋼結(jié)構(gòu)總體卸載噸位大。

2 挑棚球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)單元拆分

屋面采光窗為空心球桁架結(jié)構(gòu)作為挑棚結(jié)構(gòu)加強(qiáng)肋，天窗間殼體為焊接空心球四錐形網(wǎng)殼片形結(jié)構(gòu)［1］。根據(jù)挑棚的結(jié)構(gòu)形式、受力特點(diǎn)及施工場(chǎng)地條件，按采光窗肋結(jié)構(gòu)進(jìn)行分段。工程?hào)|西兩片挑棚各分為8個(gè)施工段，每段內(nèi)采光窗肋和窗間殼體片各分為3個(gè)施工單元。各施工單元進(jìn)行節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)。部分施工段分塊如圖2所示。

2.2 結(jié)構(gòu)單元拼裝

2.2.1 專用拼裝胎架

本工程構(gòu)件形式多樣，場(chǎng)地狹窄，故在施工中設(shè)置專用的拼裝胎架。拼裝在胎架上進(jìn)行，胎架設(shè)置的間距不大于腹桿的節(jié)間距，胎架需要找平找正。

2.2.2 焊接球及桿件拼裝

放樣后利用托盤進(jìn)行下線焊接球定位，后先連接下弦桿件，用20#工字鋼搭設(shè)支撐胎架（格構(gòu)柱），進(jìn)行上弦焊接球定位、斜腹桿連接，完成一榀的拼裝后，以同樣的方式完成第二榀的拼裝后，連接相鄰兩榀，最終完成網(wǎng)架拼裝。

2.3 臨時(shí)架體布置

為保證整個(gè)施工過(guò)程的安全可靠，根據(jù)體育館項(xiàng)目自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及吊裝要求布置臨時(shí)支撐胎架，每個(gè)支撐架頂部支點(diǎn)處設(shè)1臺(tái)32t螺旋千斤頂。如圖3西看臺(tái)挑棚網(wǎng)殼臨時(shí)支撐布置圖。

（1）各支撐胎架通過(guò)矩形鋼桁架相互連接形成整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

（2）看臺(tái)外側(cè)網(wǎng)架柱吊裝就位后采用三角格構(gòu)梁作為臨時(shí)接結(jié)，臨時(shí)接結(jié)梁一端與混凝土主體結(jié)構(gòu)通過(guò)埋件進(jìn)行焊接連接，另一端與每段網(wǎng)殼球節(jié)點(diǎn)連接［2］。網(wǎng)架的主體結(jié)構(gòu)臨時(shí)拉結(jié)點(diǎn)分別為看臺(tái)外側(cè)環(huán)形承臺(tái)面及頂部框架柱。

（3）看臺(tái)區(qū)域內(nèi)支撐胎架底部處看臺(tái)梁板上設(shè)置轉(zhuǎn)換平臺(tái)。轉(zhuǎn)換平臺(tái)采用25號(hào)工字鋼制作。

（4）施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)臨時(shí)支撐架和底部轉(zhuǎn)換平臺(tái)鋼梁進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。臨時(shí)支撐架在網(wǎng)殼全部安裝好后，由內(nèi)側(cè)向外側(cè)、中間向兩側(cè)分層、分級(jí)進(jìn)行拆除。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)吊裝技術(shù)措施

2.4.1 吊裝布置點(diǎn)選取的原則

找到整個(gè)網(wǎng)架的重心，以此為基準(zhǔn)點(diǎn)選取周圍四個(gè)上弦球作為吊裝點(diǎn)。另外在軟件中模擬垂直起吊過(guò)程中是否會(huì)與網(wǎng)架桿件相碰，如果相碰，則需要另選取吊裝點(diǎn)，最后通過(guò)計(jì)算軟件模擬網(wǎng)架分段在起吊過(guò)程中是否會(huì)出現(xiàn)桿件超應(yīng)力的狀態(tài)。

2.4.2 吊裝設(shè)備選型

根據(jù)工程分段及吊裝要求，分段、分塊后屬西看臺(tái)最重，履帶式起重機(jī)需滿足西看臺(tái)分段后網(wǎng)殼肋及網(wǎng)殼片最大起吊重量及長(zhǎng)度的要求，如表1。

2.4.3 施工順序

網(wǎng)架安裝從中間向兩端施工，網(wǎng)殼肋分塊單元吊裝就位并穩(wěn)固拉結(jié)梁就位后，方可松鉤。網(wǎng)架架肋安裝就位后，應(yīng)在最快的時(shí)間內(nèi)將兩個(gè)網(wǎng)架肋之間的網(wǎng)架片進(jìn)行吊裝、安裝。

2.5 拆除卸載

本工程鋼結(jié)構(gòu)采用“分區(qū)分級(jí)等比卸載”的思路，所有構(gòu)件全部吊裝焊接完成后，支撐胎架分區(qū)同步分級(jí)等比采用千斤頂進(jìn)行卸載。卸載時(shí)每個(gè)千斤頂?shù)撞克闹茉O(shè)防傾倒裝置［3］。卸載施工采用全站儀監(jiān)測(cè)記錄變形情況并及時(shí)協(xié)調(diào)，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即暫停卸載。

3 挑棚安裝過(guò)程力學(xué)分析

工程分單元吊裝和拆除保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是施工的重難點(diǎn)之一，主要采用3D3S 2020鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件對(duì)臨時(shí)支撐架基礎(chǔ)計(jì)算、架底轉(zhuǎn)換臺(tái)下結(jié)構(gòu)梁承載力驗(yàn)算、根據(jù)整體的應(yīng)力變化情況模擬。

本工程最大受力處位于西區(qū)看臺(tái)，經(jīng)軸力、組合位移、整體穩(wěn)定應(yīng)力比、最大彎矩和單元荷載等綜合驗(yàn)算，均符合結(jié)構(gòu)受力要求。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)本工程特點(diǎn)及綜合結(jié)構(gòu)受力分析，采用現(xiàn)場(chǎng)拼裝及高空吊裝的綜合施工方案，工藝純熟，經(jīng)驗(yàn)豐富，高空工作量較原有高空散裝法大量減少，但仍存在很大改進(jìn)空間，值得后續(xù)深入探索研究此類型的安裝方法。

參考文獻(xiàn)：

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［3］徐良卉，徐文娟.大跨度空間結(jié)構(gòu)體育場(chǎng)館挑棚球網(wǎng)殼施工技術(shù)［J］.建材世界，2018，39（3）：101-103.