新型鋁合金單層網殼屋蓋施工技術

陳路偉 楊 春

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海崇明體育訓練館工程共包含綜合訓練館及游泳訓練館2個場館，其屋蓋類型均為單層鋁合金網殼結構。其中游泳訓練館屋蓋投影為矩形，軸網正交布置，最高高度10.7 m，長寬為40 m×36 m，鋁合金結構截面為H280 mm×160 mm×8 mm×10 mm；綜合訓練館投影為矩形，軸網正交布置，最高高度為21.35 m，長寬為45 m×48 m， 鋁合金結構截面為H320 mm×180 mm×8 mm×10 mm與H320 mm×200 mm×9 mm×11 mm，鋁合金材料型號為6061-T6。本工程鋁桿件最長為4 253 mm，最大質量為60.8 kg（圖1～圖3）。

圖1 工程效果圖

2 工程主要節點形式

1）支座節點形式（圖4、圖5）。

圖2 綜合訓練館鋁合金與鋼網殼結構屋面布置示意

圖3 游泳訓練館單層鋁合金結構屋面布置示意

2）桿件節點形式（節點板材質為鋁合金6061-T6，螺栓為不銹鋼鎖緊螺栓，圖6）。

3 施工難點分析

本工程的施工難點主要有[1-2]：

1）施工測量放線，特別是對于三維空間的扇形結構放線施工。

圖4 支座節點形式一

圖5 與鋼柱節點形式

圖6 桿件節點形式

2）鋼支座的安裝是本工程施工中的重中之重。

3）網殼結構施工，包括預留預埋施工配合，網殼結構的拼裝、鋁板安裝等均具有很大的難度，必須合理進行現場組裝拼裝的技術交底及施工調度。

4）落實施工管理，做好多專業施工配合的計劃、組織、控制、指揮和協調，優化調度周轉工具及機械配置和勞動力的投入，減少建造成本。

4 鋁合金網殼安裝思路

1）依據腳手架搭設圖紙搭設施工平臺。

2）待施工平臺驗收合格后將材料利用汽車吊吊至施工平臺指定地點。

3）依據擬定的施工順序逐步安裝桿件。

4）待桿件安裝完成并驗收合格后，將支撐網殼的立桿卸載。

5）卸載完成后安裝面板、壓條及節點蓋板。

6）整體施工完成并驗收合格后，方可拆除腳手架。

5 鋁合金結構測量要點

5.1 測量總體思路

網殼安裝撓度要求必須符合設計總要求，即L/400。在本工程中，游泳訓練館短邊跨度為36 m，允許撓度為90 mm；綜合訓練館短邊跨度為45 m，允許撓度為112 mm。

撓度值測量應從鋁桿件安裝開始，直至形成整體屋面后仍需進行多批次測量，直至交付使用。

5.2 施工測量控制要點

1）測量人員按照施工進度和測量方案要求，安排現場測量放線工作，作好施工測量日志。本工程的測量放線工作必須符合DBJ 01—21—95《建筑工程施工測量規程》的精度要求。

2）在支座和桿件安裝的過程中，必須對已就位的節點盤進行監控，方法是用全站儀實測其三維坐標，并與設計值相比較，以及時解決偏差值。

3）測量方式：本工程測量分施工前測量階段、施工過程測量階段及施工完成后測量階段。

① 施工前測量階段：主要針對埋件、支座底板、耳板進行復測，并根據結果調整偏差，以滿足安裝要求。

② 施工過程測量階段：主要與桿件節點板安裝同步測量，測量安裝完成的節點板的三維坐標，并根據測量誤差調整節點板，控制施工誤差。

③ 施工完成后測量階段：在網殼整體施工完成后，依據測量控制點分布圖對網殼進行整體坐標測量，分別于每天早8時、下午14時、下午17時測量控制點坐標并作好記錄。平均每星期測量2次，測量4個星期。

在施工過程中，依據2個場館的測量控制點對已安裝完畢的相應節點利用全站儀及時進行跟蹤測量，確保安裝完成部分的三維坐標符合規范要求。

6 鋁合金結構施工工藝

6.1 鋁合金網殼結構安裝

現場以滿堂腳手架作為鋁合金網殼結構桿件安裝的操作平臺，采用汽車吊先將桿件等材料吊運至腳手架堆料平臺，再用人工將材料搬至安裝位置進行安裝。綜合訓練場依照最外圈向內逐圈安裝至合攏；游泳訓練館從軸分別向軸、軸方向依次安裝。

6.2 支座安裝控制

網殼結構安裝前須對支座連接板進行精確測量定位，以保證上部桿件拼裝順利和防止安裝偏差。

由于下部施工時會有一定的施工偏差，而網殼結構對下部結構相關的尺寸要求較高，所以在結構安裝前必須到現場量測，取得第一手資料數據，設法解決施工偏差。支座連接板安裝時，先根據設計支座坐標值用全站儀將支座連接板標高調整好，并在埋件板上精放中心線。支座安裝完成后進行復檢，確保埋件的平面位置偏差在－5～5 mm以內，標高誤差在－3～3 mm以內。

6.3 構件安裝

桿件安裝過程中應復核安裝偏差，并及時消除偏差，保證滿足規范要求及建筑外形要求。桿件安裝采用美國進口的氣動鉚釘槍進行鎖緊，保證桿件安裝固定牢固。結構安裝時，安裝人員不得穿硬底鞋，不得用硬物擊打構件，也不得對構件施加外力，防止劃傷和使構件變形。

7 鋁合金網殼安裝糾偏措施

鋁合金網殼安裝精度要求高，在安裝過程中不可避免地會出現安裝誤差，關于安裝誤差的糾偏措施如下：

1）提高加工制作的精度，減少現場安裝偏差的累積。工廠桿件及節點板的加工實現全數控加工，制孔加工精度達到±0.05 mm，孔距精度達到±0.10 mm，高精度的加工質量減少了現場的安裝誤差及相應累積誤差。

2）加密、加強現場測量控制，防止施工過程中施工誤差的累積，如發現超出規范的應及時通知現場工長并采用措施進行調整。

3）調整的方式主要為支撐點對節點板的標高調整以及采用強制就位等方式，來確保桿件和節點板的順利安裝，但嚴禁在現場對桿件及節點板的孔進行修改、擴孔等，防止誤差的累積。

8 鋁合金網殼結構的卸載

1）現場網殼主要是利用腳手架立桿支撐在腳手架上。

2）對網殼所有支撐進行同步卸載（即該區域內每個支撐點均安排1名作業人員），將需卸載區域內的所有支撐的頂托逐步緩慢旋轉下降，下降高度每次為10 mm，若卸載量過大，則應適當將頂托進行回調并在卸載完后對該區域的位移及應力數據進行收集分析，確認卸載工況與軟件模擬數據及限定值相符，然后進行下一步作業。

3）網殼施工完成后依據上述思路編制專項卸載方案并經設計確認后實施。

9 結語

本文以上海崇明體育訓練館項目的鋁合金網殼結構為對象，介紹了單層鋁合金網殼的常規施工工藝，并且針對單層網殼在施工過程中容易產生的安裝偏差、卸載等問題進行了分析和總結，為今后的類似工程積累了施工經驗。