鋼格柵技術在體育館外裝飾建設工程的應用

楊棟峰

(晉中市保障性住房開發建設有限責任公司，山西 晉中 030600)

莫比烏斯帶具有兩個面即雙側曲面，一個正面，一個反面，被廣泛地應用到了建筑、藝術、工業生產中，產生出獨特新穎的造型及美輪美奐的視覺效果。莫比烏斯帶鋼格柵外裝飾工業化程度高，便于形成標準化建筑體系，立體效果美觀大方，線條簡潔、綜合效果明顯，具有良好的市場推廣與應用前景，同時鋼格柵施工速度快、工期短、環保節能效果好，工程施工主要為焊接易保證工程質量，維修費用低，表面易清理，抗風壓、耐久性好。

1 體育館鋼格柵外裝飾工程施工

1.1 工程概況

體育館項目，建筑平面為橢圓形，長半軸約為36m，短半軸約為26m，建筑高度11.5m，建筑面積約3400m2，結構形式為框架結構，主要功能為體育訓練以及配套用房等，是本市體育公園內標志性建筑之一。外裝飾構造為不規則曲線形莫比烏斯帶鋼格柵裝飾，格柵系統采用直徑203mm、159mm鋼圓管，格柵立桿底端通過焊接空心球與埋件連接，格柵上部距頂端2.2m處通過203mm鋼圓管沿曲線線條平滑連接。

1.2 組織與管理

本工程為山西省全國二青會手球場館，是本市的重點工程。本項目我單位作為代建單位，由建設單位牽頭，施工單位、設計單位、監理單位共同組織技術人員成立研究小組對裝飾性鋼格柵外立面，即莫比烏斯帶鋼格柵的實施進行全面、系統的研究，保證了工程質量。

1.3 主要控制內容

本工程主要控制桿件下料、節點加工尺寸偏差；桿件與地面角度、飄帶部分精準定位；小單元胎膜架上拼制、滑動支座現場焊接，保證格柵曲率弧度；大噸位鋼構件吊裝、焊接順序的質量控制。

2 施工工藝及方法

2.1 施工順序

深化設計確定節點坐標→放線定位→桿件加工→焊接吊裝→氟碳漆噴涂→驗收

2.2 技術方案

2.2.1 深化設計確定節點坐標

采用泰科拉軟件 CAD 及 BIM 技術，提前進行圖紙深化設計如圖1。

圖1 BIM模型圖

2.2.2 格柵柱腳與柱頂的定位方法

柱腳定位：用GPS定位儀將每根管件的坐標點測設到格柵基礎上，再用全站儀進行復測。柱腳定位加工如圖2、圖3。桿件高度15.6m為懸空，用GPS定位儀將上部柱腳坐標垂直引下，小單元制作(每三根為一個單元)，每個門口處，飄帶處為一個單元，在吊裝時在柱頂掛線，線墜與下引點對準。為保證柱頂定位桿件傾斜角度正確，在胎膜架上必須找好角度，采取預拼、試吊改進胎膜。

圖2 柱腳定位加工圖(1)

圖3 柱腳定位加工圖(2)

2.2.3 鋼格柵桿件尺寸放樣

依據設計圖紙上標注的尺寸及構件加工制造工藝要求的標準尺寸用CAD畫出三維模型，再用泰科拉軟件將桿件拆分成加工圖，送往相應的車間下料制造。對于復雜節點的構件和加工人員溝通清楚，避免加工出錯。現場胎膜選用5mm厚的鋼板，在鋼板上根據圖紙設計的角度劃出整體線型尺寸，將14號工字鋼焊接在控制點處制作胎架。

2.2.4 格柵立柱與地面的安裝角度控制

將在胎膜上制作好小單元用吊車吊至格柵基礎預埋件部位，上部用吊車吊住，在水平鋼管部位用倒鏈與主體部分拉住，吊裝時把拼裝管件的柱腳、柱頂坐標用GPS定位儀引至工作面，全站儀調整立柱與地面的角度，正確后先與柱腳半球點焊住再次用儀器檢查，然后將管件與柱腳半球滿焊。

滑動支座處精心焊接，根據支座加工圖制作好滑動支座，在胎膜架上將飄帶部分單元拼制管件與滑動支座焊接，用兩臺25t吊車整體抬起吊裝就位，全站儀檢查。

2.3 鋼管曲線煨弧方法

不同曲率大直徑的鋼管曲線煨弧采用專業冷彎機，該設備由主電機、減速器、滾輪、油泵電機、齒輪油泵、溢流閥、電磁換向閥、工作油缸、頂輪及油箱等部件組成。

把鋼管放在冷彎機上，與減速器帶動的滾輪接觸后，將壓緊手柄進給鎖緊，啟動電機油泵組，由電動油泵輸出的高壓油經溢流閥(可調整所需壓力)，進入聚成塊到電液閥，有電液閥和點動開關(點進、點退)控制油缸工作，工作油缸推進，將鋼管與三個支撐滾輪壓緊并未發生彎曲變形時開始計算，油缸再推進的長度進程為每次 10mm-15mm，開主電機正轉或反轉，由主電機帶動鋼管工作，反復操作，達到加工標準為止。

2.4 格柵水平管節點的焊接施工順序

首先為保證水平管連接平順，利用專業軟件拆分構件詳圖保證雙曲彎管、曲面、相貫線特殊節點加工制作精確。其次將圖紙設計水平管每拼的角度位置放樣到胎膜架，水平管與相貫短管點焊，在胎膜架上必須保證每拼小單元水平管位置準確。然后拼制小單元每天吊裝5-7拼，水平管部位局部出現偏差用倒鏈調整，每拼水平管之間全部先點焊，隔一水平管滿焊一個，待拼制小單元全部安裝完成后，再返回將水平管之間全部滿焊。最后圓管構件的環縫，先在坡口內側采用氣保焊打底、埋弧焊填充蓋面，然后外側清根并在外側埋弧焊蓋面焊接完。

3 鋼格柵涂裝施工

3.1 噴涂施工方法及要求

按涂裝工藝的要求，對構件進行邊緣加工，去除毛刺、焊渣、焊接飛濺物及污垢等。噴涂應按順序進行，先噴底漆，使底層完全干燥后方可進行中間漆的噴涂施工，做到每道工序嚴格受控。

3.2 關鍵點技術控制

(1)桿件呈雙方向傾斜難度大(前后、左右均傾斜)保證桿件間間距一致，弧度正確。(2)雙曲彎管、錐管、曲面、相貫線特殊節點是加工制作的難點。(3)門口跨度大重量重，桿件不對稱，涉及鋼拉桿、滑動支座是安裝的難點。(4)飄帶部分曲率變化大，復雜多變，跨度達36m重量 34.6t吊裝施工難度大。

3.3 工程整體效果

本工程鋼格柵外裝飾與原主館建筑主體、外部其他構配件及公園綠化體系形成一體。充分應用節材、節地、節能的生產及建造方式，使用耐久性強、易于回收再利用的材料；利用工廠化規模生產，減少現場作業量，提高材料使用率及勞動生產率，同時便于保養維修更新，無論從設計到施工都將體育館外飾面的新時代的建筑形式體現的富有生機與活力。

4 結 語

目前隨著各種體育賽事、大眾體育的不斷興起，全民掀起體育熱潮，場館需求日益火爆，我單位代建的本市體育館副館項目，在外裝飾采用鋼格柵裝飾構件實現了施工速度快，工期短、效果好，保證了工程質量，同時鋼格柵表面易清理，抗風壓、耐久性好，后期維修費用大大降低。場館外裝飾美觀大方氣勢宏大，為今后體育場館建設具有良好推廣與應用前景。