李志凌 胥路 刘火明 魏爱生 张辑
中建八局西南公司，成都，610041
[摘要]本工程采用的是国内外首创的大开口葵花形索穹顶结构（levy型），其结构形式由支承结构、外环网架、大开口索穹顶结构以及内环桁架组成，结构体系新颖、技术含量高。支撑结构分为看台柱与外立钢框架结构，外立钢框架结构由外悬摇摆柱与柱间钢梁组成。外悬摇摆柱立面长度较大，且倾斜布置，定点吊装、稳定控制和屋面网架交叉协同安装难度大。通过搭设格构式支撑架，提供支撑点位，并采用“低空拼装、定点吊装、协同施工、实时监测”的外悬摇摆柱施工方法，既能加快施工进度，又能保证施工过程安全，使屋盖网架和外立面钢架形成一个连续受力的整体。
[关键词] 索穹顶结构 支撑结构 外悬摇摆柱 格构式支撑架 定点吊装 实时监测
0 引言
国内外的索穹顶结构普遍用于封闭屋盖体育馆设计。非封闭式的体育建筑，例如体育场、足球场等，屋盖中部 往往有较大的开口，且该类建筑的屋盖属于大跨度空间结构。针对此特点，本项目采用大开口葵花形索穹顶结构，该体系为张拉结构，受力高效，配合柔性的轻质膜材屋面，建筑效果美观。但是这对结构分析、施工及监测提出了很高的要求，需要解决一系列的关键技术。
本工程采用的是国内外首创的大开口葵花形索穹顶结构（levy形），其结构形式由支承结构、外环网架、大开口索穹顶结构以及内环桁架组成，结构体系新颖、技术含量高。采用“低空拼装、定点吊装、协同施工、实时监测”的外悬摇摆柱施工方法，既能加快施工进度，又能保证施工过程安全，使屋盖网架和外立面钢架形成一个连续受力的整体。
1 工程概况
成都凤凰山体育中心项目是第31届世界大学生运动会的重要赛事场馆，总建筑面积45.6万平方米。项目包含一座6万座的专业足球场，地上6层、地下1层，足球场的建筑平面投影形状为椭圆形，南北方向总长度长约281m，东西方向总宽度约231m。
足球场罩棚体系采用大开口索穹顶结构，其结构形式由支承结构、外环网架、大开口索穹顶结构以及内环桁架组成。屋盖支撑结构共分为看台柱与外立钢框架结构，外立钢框架结构由外悬摇摆柱与柱间钢梁组成。外悬摇摆柱顶部相贯于外环网架结构，底部通过销轴节点铰接于下部结构，外悬摇摆柱截面尺寸为B800×500×25×25，梁截面尺寸为B450×350×12×12，所用钢材材质均为Q345B。
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2 工程施工特点、难点
外悬摇摆柱立面长度较大，且倾斜布置。通过搭设格构式支撑架，在空中定点安装外悬摇摆柱，解决在大型体育场馆中钢柱倾斜布置临时固定、柱顶与网架节点焊接施工作业面紧张的问题。
外立框架由外悬摇摆柱与柱间钢梁组成，倾斜布置。由于摇摆柱整段高空定点吊装、稳定性控制难度大。外悬摇摆柱提升过程容易产生旋转和偏移，空中姿态调整及控制难度大。
外悬摇摆柱立面吊装完成后，两柱之间需要焊接钢梁，部分区域需设置拉锁，摇摆柱顶部相惯于外环网架结构，外悬摇摆柱吊装、钢梁安装与网架吊装、安装交替进行，外悬摇摆柱与柱间钢梁、外环网架相互影响，交叉协同施工难度大，安全管理难度大。
3 施工流程
大开口葵花形索穹顶外悬摇摆柱施工流程如下：
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4）支撑架体由腹杆和立杆构成，杆件采用方管，材质为Q235B。由A、B、C三个组件构成支撑架，在施工中根据需要可随意组合，任意扩展；支撑架立柱对接采用法兰系统连接，组件B与组件A、C之间通过螺栓进行连接，组件A和组件C中的中立杆与腹杆通过相贯焊的方式进行连接。该种形式可方便支撑架的安装、拆除，缩短施工周期。
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4.2外悬摇摆柱定点吊装技术
采用“单机回转，柱顶定位，临时固定，测量校正”的吊装方法，确保外悬摇摆柱吊装过程的平稳、安全。
吊点设置在摇摆柱四分点处，为防止摇摆柱起吊时出现变形，采用专用吊具装卡，采用单机回转法起吊。起吊前，摇摆柱下方垫上枕木以避免起吊时柱底与地面的接触，起吊时，不得使柱端在地面上有拖拉现象。
摇摆柱吊装接近就位时，应停机稳定，对准衬板预留板位后，缓慢下落，根据柱壁内焊接衬板卡位滑入就位。穿入安装螺栓，临时固定。
在吊机松钩前，考虑支撑架高度及斜钢柱抗倾覆，在钢柱顶设置一道A18的缆风绳，在钢柱31m位置设置一道180×10方管与圆管柱埋件刚性连接，支撑架位置设置两道A14的缆风绳。同时在钢柱的测量控制点位设置全站仪，对钢柱进行初步测量校正。
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根据上述所示整体施工模拟结果，支撑点最大卸载量为22mm，故需采取两次卸载，单次卸载10mm。第一次只卸载变形量大于10mm的支撑架。
支撑点卸载步骤如下所示：
1）具备卸载条件后，将千斤顶吊至临时支撑平台并安装至预留空间内，在顶面设置工艺垫片，启动千斤顶顶紧支托底板。
2）启动各千斤顶，将支撑点顶高3mm，割除第一次卸载高度10mm后，各千斤顶同步下落，完成卸载量的50%，完成第一级卸载。
3）重复上述步骤，完成第二级卸载步骤，直至结构完全脱离临时支撑。
4）移除千斤顶，移除可移动支撑架，卸载完成。
通过上述方法，按分步骤多次循环、微量下降的原则，来实现荷载平稳转移。
5 结语
本文针对大开口葵花形索穹顶这一创新型大跨度空间结构形式的特点，结合现场实际情况，对外悬摇摆柱提升安装施工中的支撑架布置、摇摆柱定点吊装、支撑架卸载、协同施工分析等关键技术进行分析与研究，结合以往工程经验并在施工全过程模拟计算分析的基础上选用了合理的施工方案。工程的顺利实施验证了其可行性和准确性，可作为国内外新型结构体系施工的重要参考。
参考文献
[1] 蒋丰,王晓丽,刘火明,魏爱生,陈波.大开口索穹顶巨型桁架带索整体提升技术[J].施工技术,2020,49(20):46-48+75.
[2] 董石麟，罗尧治，赵阳．新型空间结构分析、设计与施工[M]．北京：人民交通出版社，2006．.
[3] 穆小香,曹立忠,李方旭. 基于 BIM技术摇摆柱支撑体系悬挑曲面管桁架施工方法.建筑技术科学,2020-06.