杭州運(yùn)河亞運(yùn)公園網(wǎng)架施工質(zhì)量控制要點(diǎn)淺析

楊智勇（浙江泛華工程咨詢有限公司， 浙江 杭州 310005）

0 引 言

常被用于國內(nèi)外大型公用建筑的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，通常是以焊接或螺栓作為連接節(jié)點(diǎn)，按照一定的規(guī)律將鑄鋼球、圓管桿件、錐頭、高強(qiáng)度螺栓等部件裝配而成的三維網(wǎng)狀桿系結(jié)構(gòu)。其類型有兩種：一是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，呈平面網(wǎng)格狀，多被用于大跨度屋面；二是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，呈大曲面網(wǎng)格狀，常被用于外立面造型。空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是輕盈、用料省，制作工業(yè)化程度高且富有幾何美感。

1 工程概況

作為 2022 年第 19 屆亞運(yùn)會(huì)第一批場館及設(shè)施項(xiàng)目的 5 個(gè)新建場館之一，杭州運(yùn)河亞運(yùn)會(huì)公園總占地面積約46.73 萬 m2（701 畝），總建筑面積約 18.53 萬 m2，建成后將成為浙江省杭州市最大的體育公園。場館功能布局以育英路為界，形成“南館北場”的模式。其中“南館”是以良渚遺址玉器“琮”為造型的乒乓球館和全民健身中心，“北場”是以油紙傘為造型的曲棍球場和游客服務(wù)中心。

2 乒乓球館屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

乒乓球館屋面網(wǎng)架整體呈橢圓形，最大跨度為 130.7 m，通過螺栓球節(jié)點(diǎn)架設(shè)在 36 個(gè)橡膠支座上。支座對向最大跨度約 93.2 m，支座以外為懸挑結(jié)構(gòu)，與預(yù)先設(shè)置在三層頂環(huán)板的預(yù)埋件連接；網(wǎng)架最外圍則用 76 個(gè)位移補(bǔ)償器與直交、斜交網(wǎng)格壓頂梁進(jìn)行轉(zhuǎn)換連接，從而形成整個(gè)外包結(jié)構(gòu)。

整個(gè)網(wǎng)架由以上 2 種連接裝置以及 3 種構(gòu)配件即圓管桿件（含錐頭封堵和高強(qiáng)螺栓）、螺栓連接球和焊接球組合而成。

3 整體質(zhì)量控制流程

3.1 整體數(shù)據(jù)控制

通過施工圖設(shè)計(jì)交底，了解到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工后期需要承載金屬屋面及機(jī)電風(fēng)管，其最大荷載位于網(wǎng)架中心部位的抖屏及其所裝龍骨上，經(jīng)計(jì)算，其總荷載量約為 36 t，與常規(guī)的網(wǎng)架荷載仍有很大區(qū)別。考慮到網(wǎng)架的整體下?lián)现挡粌H關(guān)系到自身的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和驗(yàn)收要求，還會(huì)影響金屬屋面的排水，咨詢方提出了關(guān)于預(yù)先控制網(wǎng)架整體下擾值的技術(shù)要點(diǎn)，并就此組織召開了深化設(shè)計(jì)碰頭會(huì)。首先，從預(yù)起拱的角度入手，在用建模軟件 TEKLA 建立模型時(shí)，將網(wǎng)架的整體坡比增加 1°，計(jì)算后得到約 50 mm 的起拱量。其次，TEKLA 模型建立后，導(dǎo)出 CAD 圖并與施工圖核對，發(fā)現(xiàn)僅在支座及中心點(diǎn)螺栓球的螺栓孔加工角度發(fā)生了微量變化。最后，根據(jù)有限元分析軟件 Midas Gen v8.75，獲得最終網(wǎng)架下?lián)现底兓癁椋?/1 200 mm（空載）、1/800 mm（半載）、1/600 mm（恒載），滿足驗(yàn)收規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。此項(xiàng)變更措施也獲得了原設(shè)計(jì)單位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的認(rèn)可。

3.2 加工質(zhì)量控制

由于本工程網(wǎng)架加工廠距施工現(xiàn)場較近，咨詢方采用不定期巡檢的方式，對網(wǎng)架的原材料驗(yàn)收和加工質(zhì)量進(jìn)行管控。對于規(guī)范中的一些常規(guī)驗(yàn)收方法及要求，本文不再贅述。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)。

（1）構(gòu)件加工完成后送至現(xiàn)場，在不破壞桿件的情況下，無從再對桿件壁厚進(jìn)行檢查，因而在巡檢中須分別對加工的各類桿件進(jìn)行壁厚抽查。

（2）機(jī)械的噴砂除銹質(zhì)量影響到構(gòu)件的耐久性。有些項(xiàng)目在使用 3～5 年后就開始發(fā)生不同程度的腐蝕，原因在于鋼材基層未處理干凈，仍殘留氧化物、油漬、粉塵等，極不利于鋼結(jié)構(gòu)的防腐。為了有效控制除銹質(zhì)量，可采取觀察鋼材表面色澤和帶手套觸摸等檢查方法。除此以外，還需要了解以下 2 種除銹工法。其一，對復(fù)雜構(gòu)件如帶有牛腿的鋼立柱的除銹。由于受到機(jī)械噴砂工藝的限制，只能實(shí)現(xiàn) 4 面除銹，而對牛腿上下兩翼板的噴砂除銹就要靠手工來完成。其二，對鋼箱梁橋板的除銹。鑒于規(guī)范要求的不同，箱梁內(nèi)部也需要進(jìn)行防腐涂裝。通常的方法是先將鋼板制作成部件并除銹噴漆，在對焊道部位做好保護(hù)后進(jìn)行組裝焊接，完成后只對焊接部位進(jìn)行防腐。

（3）對于螺栓球的螺孔和桿件的螺栓，也需要用特制的塑料帽蓋進(jìn)行保護(hù)。倘若施工現(xiàn)場堆放安裝條件較差，必須加強(qiáng)對連接部位的保護(hù)。這也是保證網(wǎng)架安裝質(zhì)量的有效措施之一。

3.3 現(xiàn)場拼裝的質(zhì)量管控

（1）拼裝場地應(yīng)做必要的硬化，以此保證球坐標(biāo)不會(huì)下陷位移。

（2）節(jié)點(diǎn)球、桿件嚴(yán)禁滾運(yùn)，以防磕碰及破壞防腐涂裝。

（3）每個(gè)球、每根桿件都有唯一的編號，拼裝過程中需要對號入座。由于構(gòu)配件堆放集中，翻找過程極為煩瑣，時(shí)常有替用的情況發(fā)生。此類事件也是造成尺寸誤差的主要原因之一。

（4）螺栓球節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造特殊，整個(gè)螺栓被錐頭、套筒及螺栓球完全遮擋，在檢查高強(qiáng)螺栓擰入深度時(shí)，可參照按以下四個(gè)步驟。第一步，根據(jù)螺栓銷槽臺階式的構(gòu)造，銷軸處于起始位置時(shí)比套筒面高出 1 mm～2 mm。隨著螺栓逐漸被擰入，銷軸到達(dá)理論位置，此時(shí)可繼續(xù)將銷軸往銷槽第二臺階擰入 2 mm，使其基本與套筒面平齊，由此可判斷螺栓擰入深度是否達(dá)到要求。第二步，被拆分后的單塊網(wǎng)架需預(yù)吊一次，此步驟主要是檢查吊點(diǎn)是否設(shè)置合理和起吊物是否處于平穩(wěn)狀態(tài)，并且第一步檢查未發(fā)現(xiàn)的擰入問題也會(huì)因單塊網(wǎng)架受力狀態(tài)的改變而顯現(xiàn)出來。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)對問題部位做好標(biāo)記，預(yù)吊結(jié)束后加以整改，正式吊裝前再作檢查，直至合格。第三步，單塊網(wǎng)架安裝就位后，由制作球和支撐架受力，在拆鉤前再對球節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢查，其原理和做法與第二步相同。第四步，整個(gè)網(wǎng)架安裝完畢、拆除支撐架后，運(yùn)用全站儀對點(diǎn)位進(jìn)行觀測，待網(wǎng)架趨于穩(wěn)定后，對連接點(diǎn)整體再作一次檢查。對于此時(shí)的螺栓未擰入而螺紋裸露的質(zhì)量問題，倘若再次擰緊套筒卻依然無法得到解決，則應(yīng)按桿件的拉力值設(shè)置同拉力的臨時(shí)拉鎖，并根據(jù)新的兩球節(jié)點(diǎn)間距制作新的桿件以替換原桿件。

3.4 合攏部位預(yù)控措施

吊裝前，對每榀單元的拼裝質(zhì)量進(jìn)行測量驗(yàn)收。跟蹤復(fù)測結(jié)果顯示，水平沿環(huán)圓方向的尺寸以及每榀單元吊裝落位后球節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)位誤差均控制在 5 mm 以內(nèi)，但第 7、第 8 單元安裝完成后，在測量其左側(cè)上下多個(gè)螺栓球坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)環(huán)圓水平坐標(biāo)點(diǎn)位累計(jì)誤差在 5 mm～20 mm 之間。單從安裝尺寸上判斷，完全符合規(guī)范要求，但如果不采取必要的措施，待網(wǎng)架安裝至第三施工區(qū)結(jié)束后，理論累計(jì)誤差就將在 8 mm～30 mm 之間，并存在一內(nèi)一外兩個(gè)圓的環(huán)閉合攏工況，導(dǎo)致分塊單元 11、12 與 1、4 之間的水平桿和斜腹桿均無法被順利嵌入，尤其是斜腹桿的螺孔安裝角度也會(huì)發(fā)生較大的變化。

針對施工方提出的按現(xiàn)狀安裝并根據(jù)最終誤差值對合攏部位的桿件進(jìn)行修改的方案，咨詢方則建議采取以下措施：對剩余節(jié)點(diǎn)的水平環(huán)狀方向的所有螺桿套筒磨除1 mm。根據(jù)計(jì)算，每榀單元網(wǎng)架從內(nèi)到外約 3～6 根桿件，可縮短 6 mm～12 mm 的網(wǎng)架尺寸，扣除已完成單元的每榀 3 mm～5 mm 的誤差，剩余 3 個(gè)單元每榀可縮短 3 mm～7 mm 的總體尺寸，最終可與已存在的誤差相抵消，且各項(xiàng)數(shù)據(jù)均未超出規(guī)范要求。施工方按照此方案拼裝各榀單元，除斜腹桿拼裝偶有套筒需根據(jù)情況修磨外都較為順利，尺寸也控制在理想范圍內(nèi)。最終網(wǎng)架順利合攏，測算數(shù)據(jù)均符合要求。

3.5 主要測量數(shù)據(jù)

網(wǎng)架安裝完畢后，根據(jù) JGJ 7－2010《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的要求，以網(wǎng)架中心點(diǎn)及向 4 個(gè)方向延伸后至支撐點(diǎn)總距的 1/2 處，共 5 個(gè)點(diǎn)位，設(shè)置反射光標(biāo)作為撓度測量點(diǎn)。目前，在支撐拆除前后，以及直立鎖邊金屬屋面完成后（半載），進(jìn)行了 3 次測量，最大下擾值與短邊跨距之比約為 1/650 mm，數(shù)據(jù)較為理想，但仍需等待中央抖屏安裝完成后作最終的驗(yàn)收測量。

4 安全措施

（1）由于本項(xiàng)目對組成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐體系的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的用量較大，施工方未租到統(tǒng)一規(guī)格型號的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，有矩形管、角鋼、圓管等多種類型；節(jié)間連接形式有塔吊節(jié)高強(qiáng)螺栓連接、法蘭盤連接等。因此，必須有針對性地補(bǔ)充各種受力驗(yàn)算，并檢查是否符合使用要求。

（2）在高空作業(yè)時(shí)，施工人員必須使用雙保險(xiǎn)扣型安全帶，確保自己在行走過程中遇到兩條生命線轉(zhuǎn)換時(shí)，至少有一個(gè)保險(xiǎn)扣能發(fā)揮作用以保護(hù)自己的人身安全。

（3）當(dāng)施工人員上下同時(shí)進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，安全掛網(wǎng)是生命財(cái)產(chǎn)安全的重要保障。對于安全掛網(wǎng)的安全性能，除了檢查必要的參數(shù)數(shù)據(jù)以外，還要針對墜落物的類型預(yù)先制作樣板并進(jìn)行測試。

5 結(jié) 語

筆者曾參與過多種類型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工，但針對中間部位集中荷載和環(huán)形分片安裝的施工尚屬首次，足見此類項(xiàng)目的稀少性。筆者有幸參與此項(xiàng)工程的建設(shè)，提出了一些設(shè)想和建議并落實(shí)到了實(shí)處。這是大家共同努力的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)的多樣化，給施工管理加大了難度，只要建設(shè)者們以規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，積極在實(shí)踐中摸索，就能找到合理的解決方案，為項(xiàng)目創(chuàng)造更高價(jià)值。