橢圓形屋面的螺栓球網架安裝施工技術

朱慧玲

上海建工集團股份有限公司海外事業(yè)部 上海 200032

1 工程概況

特立尼達和多巴哥國家自行車賽車館，總規(guī)劃用地面積為134 445 m2，建筑面積19 424 m2，其中包含運動場、觀眾看臺、變配電室、水泵房、商店、VIP用房等相關設施。建筑地上3層，高度21.8 m。賽車館屋面為橢圓形，采用雙層正放四角錐鋼網架結構體系，場館長度123 m，寬度85.6 m，支座位置安裝標高為16.5 m，屋脊標高為23.3 m，網架最大矢高為6.0 m。鋼網架下弦多點支承，所有位置均為螺栓球網架結構，桿件質量輕、數量多。網架上覆厚16 mm聚碳酸酯采光板和鋁鎂錳合金板屋面板材。

網架桿件、封板、錐頭和套筒材質均為Q345B，螺栓球采用45#鋼鍛造，高強螺栓采用40Cr鋼。賽車館屋面結構平面、剖面如圖1、圖2所示。

圖1 賽車館屋面結構平面示意

圖2 賽車館屋面結構剖面示意（半幅）

2 主要施工重難點

1）本工程為海外工程，網架結構的所有部件均在國內工廠進行制作、焊接、除銹、涂刷油漆及防火涂料，鋼結構構件均要通過海運及陸運到達施工現場，運輸周期長，工期緊，需要進行合理組織。

2）屋面為大面積空間螺栓球網架結構，施工質量控制難度大，所有構件均需要空間三維定位，測量復雜，精度要求高，必須嚴格精確測量和控制變形。

3）鋼結構與混凝土同步交叉施工，土建、鋼結構等各專業(yè)之間的協(xié)調管理工作繁雜，確定安裝方法是難點，網架拼裝和施工順序都需要精心策劃。

4）屋面系統(tǒng)施工均在高空進行，安全控制是重點。

3 安裝工藝方法確定

螺栓球網架屋面安裝通常采用的方法包括分條或分塊安裝法、滑移法、整體吊裝法、整體頂升法和高空散裝法。安裝工藝方法各有特點[1]，如表1所示。

表1 網架屋面安裝方法比較

現場腳手架搭設材料充足，根據施工場地狹小、海外項目專業(yè)設備運輸進場難的特點，網架屋面安裝采用移動腳手架高空散裝的方法，并在施工工藝、安全防護上制定必要的技術措施。

4 施工部署

4.1 施工平面布置

將網架材料堆場設置在大塔吊的作業(yè)半徑之內，避免構件的二次駁運。現場道路應滿足30 t集裝箱卡車的安全通行、轉彎、掉頭需求；網架及屋面施工期間，塔吊配合鋼結構施工。塔吊布置、土建材料堆場、網架材料堆場、材料倉庫布置如圖3所示。

圖3 賽車館平面布置示意

4.2 施工順序確定

賽車館鋼結構為螺栓球三層網架結構，桿件質量輕、數量多，塔吊覆蓋不到的部位使用人工搬運，桿件在吊運時單包質量＜2 t。施工時從橢圓形平面西側向東側連續(xù)推進，每次推進步距8.4～13.2 m，共移動11次，如圖4所示。

圖4 施工順序

5 鋼結構安裝

5.1 施工準備

1）腳手架搭設。網架安裝及屋面底板安裝采用腳手架平臺施工。在賽車館施工場地搭建移動腳手架工作平臺，搭設前需確保地基能承受腳手架平臺荷載，在看臺部位使

用固定腳手架，賽車館內部凹陷部位采用鋼支撐架，使腳手架工作平臺在同一平面內。腳手架工作平臺面積為14 m×80 m，平臺上面滿鋪厚2 cm的模板。移動腳手架共計4部，每部平臺面積為14.2 m×15 m，移位后，將4部腳手架用腳手管連接成整體后使用。兩側看臺上的腳手管需要每次移位后重新搭設，腳手架搭設立面如圖5所示。

圖5 腳手架立面示意

2）施工機械、機具選用。采用ST7030塔吊將桿件垂直運輸到腳手架平臺上，塔吊覆蓋不到的部位使用人工搬運。桿件在吊運時單包質量不得超過2 t。以最大構件質量3 t為依據，選用4 t吊帶。

5.2 主要施工工藝

1）定位放線與基礎標高復測。根據安裝圖紙，放出縱橫網架兩個方向的軸線。軸線放線后，應進行反復測量并確定。根據基礎測量記錄對基礎標高進行復測，對偏差較大且影響安裝的基礎制定整改方案并予以處理。

2）網架下弦的拼裝。將支座固定，并保證軸線的標高尺寸，根據安裝圖紙將下弦螺栓球用墊木墊至安裝標高，根據編號連接下弦螺栓球和下弦桿件，調整下弦螺栓球和下弦桿件并將螺栓擰緊。

3）網架上弦及腹桿的安裝。將上弦的螺栓球與網架的上弦桿件（2根）及腹桿（4根）拼裝在一起，并將螺栓緊固到位。用繩索及滑輪將上弦桿件及腹桿安裝就位；在安裝上弦桿件時，將檁條支托安裝就位；為便于安裝，桿件不要一次緊固到位，待拼裝3個單元后，再陸續(xù)緊固。按上述安裝方法，將一榀網架全部安裝完成，調整拼裝好的網架，使其外形尺寸符合規(guī)范要求；用手錘敲擊套筒的方法檢查高強度螺栓的緊固情況，保證高強螺栓全部緊固。

4）檁條安裝。在地面將主檁和次檁組裝在一起，組裝的寬度為8.4 m（2個單元寬度）。檁條拼裝后經測量對角線尺寸，如果偏差較大，應進行調整，以保證檁條與支托的連接。利用現場的塔吊，將組裝好的檁條片吊裝就位，同時擰緊安裝螺栓。檁條安裝后，對網架的節(jié)點及磨損處進行補漆。

5）腳手架平臺的滑移。腳手架平臺采用4個單體，分別進行滑移。移動時，應將14#槽鋼軌道放置平實，保證軌道為直線。同時，應將支撐及連接桿拆除。保證腳手架同步移動，用麻繩在兩側進行拉敷，避免傾覆。

6）網架安裝測量控制。恒荷載條件下，網架的最大下撓量不大于短軸長度的1/250。在安裝時，在網架的跨度方向預起拱80 mm。

7）屋面系統(tǒng)的安裝。

① 屋面底板安裝。先測放出第一列板的安裝基準線，以此線為基礎，每20塊板寬為一組距，在屋面整個安裝位置測放出底板的安裝測控網，壓型底板通過自攻螺釘與主檁條連接，彩鋼底板安裝時應注意板底的平整度，跨中撓度不得超過1/200。

② 鍍鋅鋼絲網的安裝。鋼絲網片的連接采用自攻螺釘，在自攻螺釘上穿上一塊小型連接片，將鋼絲網與屋面鋼檁條鉚接。

③ 屋面板鋁合金支座的安裝。先安裝支座下方的隔熱墊，打入自攻螺釘，然后對支座進行校正，調整偏差，并注意支座端頭安裝方向應與屋面板鋪板方向一致。校正完畢后，再打入其他螺釘，將其固定。

④ 吸聲棉、保溫材料安裝。吸聲棉與底板同時安裝，在安裝底板時，進行無紡布等吸聲材料的安裝。應保證兩塊板間的密實度，玻璃纖維保溫棉在穿入固定座時，采用刀片在保溫棉上開口后穿入固定座，嚴禁強行破壞保溫層及鋁箔膜。

⑤ 屋面不銹鋼天溝的安裝。在確保天溝的水平度與垂直度的同時，應保證屋面固定座、檐口收邊板的安裝尺寸，防止天溝上口不直或天溝骨架在安裝鋁支座的位置坡度不一。屋面排水若有虹吸需要的，在安裝時應注意確定相應的落水孔位置，開設落水孔。

6 腳手架平臺安全驗算

腳手架搭設間距為1.5 m，步高為1.8 m，腳手架鋼管為φ48 mm×3.5 mm。單個腳手架底部面積為9 m×15 m＝135 m2。取驗算單元1.5 m×1.5 m，高度12 m；活載取300 kg/m2，腳輪荷載600 kg/個，135 m2腳手架共計44個腳輪。經驗算，立桿的穩(wěn)定性，縱、橫向水平桿的抗彎強度和撓度，扣件抗滑移及腳輪設置均符合要求。

7 主要安全控制措施

7.1 網架施工主要安全控制措施

1）所有構件及材料均由集裝箱運輸到施工現場，集裝箱到達施工現場后要及時安排機械和人員卸車，避免集裝箱在現場積壓，在搬卸時要注意避免高處構件滑落而造成對人員的傷害。

2）腳手架搭設完成后，每個單體之間用腳手管連接成整體，平臺上面滿鋪厚20 mm的模板，模板下面設置厚4 cm的方木。移動腳手架下面沒有腳輪的立桿要用腳手管接到地面，連接扣件不小于2個。

3）腳手架平臺前進方向一側設置高1.2 m的欄桿，和網架的一側連接，用φ8 mm鋼絲繩封閉。施工人員在平臺邊緣行走時，安全帶必須掛在生命繩上。

4）腳手架平臺上堆放桿件時，要均勻散開，施工荷載300 kg/m2。賽車館的外腳手架應搭設至網架檐口標高（24 m）以上。

5）網架安裝時，垂直方向通行使用鋼梯，水平方向使用2塊厚4 cm的模板作為操作平臺，鋼梯和模板必須用麻繩與網架桿件上綁扎牢固。

7.2 屋面系統(tǒng)施工主要安全控制措施

1）屋面底板安裝。安裝用的活動腳手架、落地式腳手架搭設必須符合規(guī)范要求。在屋面檁條上部安裝時，下方布置安全網，同時設置可供系掛安全帶的生命繩。不得在屋面檁條作業(yè)位置下方同一操作面進行板材安裝施工。

2）高強度鋁支座安裝。無屋面底板時，下方布置安全網，同時設置可供系掛安全帶的生命繩。天窗、洞口位置和屋面臨邊必須設置安全圍護。

3）屋面板施工。在屋面工程施工前進行屋面縱向安全通道的鋪設，用于屋面板首板安裝及材料的搬運。在屋面四周的臨邊位置、洞口設置安全圍護。屋面上設置的可供系掛安全帶的生命繩是防高空墜落的重點設施之一，施工人員必須在施工中時刻將雙鉤的安全帶與之相連；在保溫棉施工后，構造部位嚴禁進行焊接操作。

8 結語

特立尼達和多巴哥國家自行車賽車館屋面網架結構吊裝質量共約650 t，桿件數量多，結構形式復雜。通過對施工難點的分析，選擇移動腳手架空中散拼吊裝方案，采用合理的組織、科學的整體安裝精度控制和有效的安全控制等措施，安全、高效地完成了屋面網架安裝施工，保證了施工質量和安全，積累的經驗可為同類工程提供借鑒。