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大跨度桔型体育馆钢屋盖安装施工技术

发表时间：2021/4/15 来源：《基层建设》2020年第32期作者：李振

[导读] 摘要：广东省四会体育馆设计5050座位，用地面积34026平方米，建筑面积27736.58平方米，主体下部为框架-剪力墙结构，上部为带斜交网格的空间钢架结构，外层屋面为幕墙屋面，针对大跨度异型钢结构屋盖安装施工全过程进行探索，对“钢筋混凝土梁与钢结构柱预埋支座连接节点的研究”、“钢管束环形中心胎架的研究”和“大跨度桔型体育馆钢屋盖安装工艺的研究”进行研究、融合，创造性地研究出一套“大跨度桔型体育馆

        广州机施建设集团有限公司 510725
        摘要：广东省四会体育馆设计5050座位，用地面积34026平方米，建筑面积27736.58平方米，主体下部为框架-剪力墙结构，上部为带斜交网格的空间钢架结构，外层屋面为幕墙屋面，针对大跨度异型钢结构屋盖安装施工全过程进行探索，对“钢筋混凝土梁与钢结构柱预埋支座连接节点的研究”、“钢管束环形中心胎架的研究”和“大跨度桔型体育馆钢屋盖安装工艺的研究”进行研究、融合，创造性地研究出一套“大跨度桔型体育馆钢屋盖安装关键技术”，解决大跨度桔型钢穹顶安装难题。
        关键词：体育馆；钢结构；大跨度；桔型；屋盖
        引言：随着国民经济的发展、国家对体育的重视，各大中城市体育中心的建设越来越多。体育馆大跨度钢结构的设计得到了普遍的应用。研发出一套合适的安装工艺，减少高空作业量、提高安装精度、加快安装进度，是我们十分关注和需要解决的问题。
        1.工程概况
        1.1总体概况
        四会市体育中心（一期）工程位于四会市贞山新城姚沙广强大道旁，项目总用地面积83317.17平方米。其中：建设一座设计5050座位的体育馆，用地面积34026平方米，建筑面积27736.58平方米；一个包括篮球场、羽毛球场、乒乓球场、网球场、门球场等的全民健身运动场，用地面积39434平方米。
        1.2钢结构
        体育中心屋盖为带斜交网格的空间钢架结构体系（单层网壳），为椭圆形，长轴110m，短轴100m，高度26.5m，用钢量1800T，由树叉钢柱、箱型钢梁、斜交网格组成。

        图为整体效果图
        2.技术特点
        2.1针对钢筋混凝土梁与钢结构柱预埋支座连接节点的难点，优化设计了钢筋混凝土梁与钢结构柱预埋支座连接节点形式，通过对关键节点的合理优化，解决了复杂钢柱预埋支座在密排钢筋的砼梁上精确定位及安装难题。
        2.2优化设计了一种钢管束环形中心胎架，有效解决了多向大跨度弧型钢弯梁临时支撑问题，避免了满堂脚手架的搭设，节省了施工成本。
        2.3用跨内、外吊装结合，场馆中央环型胎架临时支撑的方法，解决大跨度桔型钢穹顶安装难题，形成一套大型体育馆钢屋盖安装工艺。
        3.适用范围
        本技术适用于存在大跨度桔型体育馆钢屋盖安装的施工项目，尤其适用于高空大跨度异型钢结构项目。
        4.施工工艺流程及操作要点
        4.1钢筋混凝土梁与钢结构柱预埋支座连接节点的研制
        针对预埋型钢支座节点的安装采取专项的措施，通过在支座节点翼缘位置焊接肋板，然后在肋板上焊接短接钢筋，通长钢筋采取套筒连接的方式进行连接，保证预埋型钢支座节点位置的受力；安装过程中通过采用高精度全站仪对节点进行空间三维坐标控制，通过“安装前定位，安装中监控，安装后复核，浇筑后确认”的方式进行定位，保证钢结构支座节点的安装精度。
        该方法解决了复杂钢柱预埋支座在密排钢筋的砼梁上精确定位及安装难题，钢筋混凝土预埋型钢梁支座节点部位混凝土梁钢筋无法拉通，导致节点处受力无法满足设计要求，大跨度的混凝土梁将有可能发生断裂和严重变形，从而引发严重的安全事故的问题，具有费用低、安装方便、操作简单等优点。

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        4.2钢管束环形中心胎架的研究
        由于该工程为一中心圆环闭合结构，安装过程中由于误差的积累，必将对合龙位置的构件安装造成不利影响，根据本工程钢结构跨度较大的结构特点，结合施工现场实际情况，施工时采取中间竖向支墩临时支撑的施工方案，无其余临时支撑，安装时在中心圆环梁处采用胎架支撑高空原位安装的方法，吊装单元下设支撑胎架。
        1）本工程钢结构主要采用“片状单元高空原位胎架安装工艺”进行施工，为此根据屋盖结构形式及吊装分块形式在中心圆环梁下方布置临时支撑胎架，胎架之间根据布置形式通过连系桁架或H型钢连系梁进行连接，共同组成一个对主体结构的临时支撑体系，作为整个钢结构高空安装的主要受力支点。
        2）根据结构特点，灵活地选择屋面胎架类型：主要以型钢标准节胎架+连系桁架组成的支撑体系。
        3）胎架的底部坐落于混凝土结构基础底板或混凝土柱头上，胎架顶部设置千斤顶和定位校正装置。
        4.3大跨度桔型体育馆钢屋盖安装工艺的研究
        由于该工程为一中心圆环闭合结构，安装过程中由于误差的积累，必将对合龙位置的构件安装造成不利影响，根据本工程钢结构跨度较大的结构特点，结合施工现场实际情况，施工时采取中间竖向支墩临时支撑的施工方案，无其余临时支撑，安装时在中心圆环梁处采用胎架支撑高空原位安装的方法，吊装单元下设支撑胎架。
        1）本工程钢结构主要采用“片状单元高空原位胎架安装工艺”进行施工，为此根据屋盖结构形式及吊装分块形式在中心圆环梁下方布置临时支撑胎架，胎架之间根据布置形式通过连系桁架或H型钢连系梁进行连接，共同组成一个对主体结构的临时支撑体系，作为整个钢结构高空安装的主要受力支点。
        2）根据结构特点，灵活地选择胎架类型：屋面胎架主要以型钢标准节胎架+连系桁架组成的支撑体系。
        3）胎架的底部坐落于混凝土结构基础底板或混凝土柱头上，胎架顶部设置千斤顶和定位校正装置。
        4.3.1网格构件地面预拼装
        钢结构屋盖弧形钢梁施工方案全过程仿真分析为了使弧形钢梁施工方案在现场顺利执行，针对体育中心工程结构体系特点、现场条件和工期要求等因素进行综合考虑，地面拼装目的在于检验构件工厂加工能否保证现场安装的质量要求，确保下道工序的正常运转和安装质量达到规范、设计要求，能满足现场一次吊装成功率，减少现场安装误差，特别是由于本工程结构造型非常复杂，相当一部分构件为弯扭形式，所以预拼装在本工程加工过程中，显得尤为重要。
        地面拼装单元必须根据现场安装吊装块的划分原则来，一个现场吊装块对应一个大拼单元。
        根据钢屋盖的结构形式，经过仔细研究，以最小势能法为基本原则，采取卧拼的方法进行地面拼装。杆件进行地面拼装时，要求在保证构件外形尺寸的前提下，将所有的拼接接口进行试组装，检查所有连接接口的板边差、坡口间隙尺寸、截面的错位、划出节点、杆件、分段拼装后的现场组拼对合标记线。
        5.结语
        本课题研究结合具体工程项目进行研究，适用于存在大跨度桔型体育馆钢屋盖安装的施工项目，尤其适用于高空大跨度异型钢结构项目，并成功在我司承接的工程中进行运用，取得了良好的效果。而且对后续工程的顺利进行具有重大意义，同时也为相关技术的产业化打下基础，且对于日后类似工程起到了重要的指导意义，具有较为广阔的应用前景。
        参考文献：
        [1]张贵舟，陈开树，许惠玲.浅谈大跨度空间钢结构施工方法[J].四川建材，2016，42（05）：135-137
        [2]刘中华，李建洪，苏英强，邢遵胜.现代空间钢结构施工方法综述[J].空间结构，2016，22（03）：70-76+26