雪車雪橇賽道遮陽棚鋼木組合結構建造技術

薛永濤

摘要：國家雪車雪橇中心項目賽道作為2022年冬奧會雪車和雪橇項目比賽滑道，為滿足運動的安全性和競技性，避免受天氣氣候等因素影響比賽效果，需要使賽道處于一個密閉的空間內，因此沿著整個賽道的長度方向設置有遮陽棚。由于雪車雪橇賽道的長度較長，且存在垂直高差，彎道數量多，因此賽道上遮陽棚的設計就顯得尤為重要。賽道遮陽棚主結構采用國內首例單邊大懸挑鋼木組合梁，本文通過對賽道遮陽棚施工技術的研究，來詳細介紹賽道鋼木組合結構建造技術。

關鍵詞：雪車雪橇賽道;遮陽棚;鋼木組合結構;建造技術

1 賽道概況

賽道遮陽棚體系采用TWPS人工地形天氣保護系統，選址位于山體南坡，結合賽道形狀、自然地形和“人工地形”、遮陽屋頂等，研發出的“地形氣候保護系統”（TWPS）有效保護賽道冰面免于受到各種氣候因素影響，確保賽事高質量進行，并最大限度降低能源消耗。

賽道遮陽棚體系需要保證在賽時向觀眾和轉播攝像機位全面敞開，因此采用懸挑長度較長的單邊懸挑結構，遮陽棚面積為22930㎡，下部為鋼結構梁柱，屋蓋部分為鋼木混合結構，屋蓋單邊懸挑長度不大于13m。屋面主梁采用膠合木拉索組合體系，次梁為鋼梁，木格柵與OSB板形成屋蓋。遮陽棚體系由251榀木梁支撐，木梁懸挑長度7到13米，高度2.5到2.75米，木材采用歐洲赤松，樹種級別為SZ3，同等組合膠合木強度等級為TCt28。

2 賽道遮陽棚鋼木組合結構建造技術

2.1 施工工藝流程

2.2膠合木梁組裝

膠合木組裝流程較為繁瑣，時間消耗較大;且配合精度要求高，占用場地大。膠合木梁組裝流程：一側120mm厚膠合木檢查后平放→墊塊膠合木五金件擺放臨時固定→中間膠合木安裝→張拉鎖筒軸、大五金件銷軸等臨時安裝→張拉鎖安裝臨時定位→另一側120mm厚膠合木安裝→所有絲桿、銷釘等配件安裝→組裝完成檢查配件和安裝精度→包裝運輸

2.3腳手架搭設

因單榀膠合木梁組裝完成后，長度約16米左右，高度約3米，整體自重約7噸。構件體型大，易發生側向偏位和水平下墜等現象，為了保證木梁吊裝就位后的穩定性，結合現場情況采用滿堂腳手架支撐木梁就位焊接。

2.4鋼木組合梁吊裝

現場安裝時膠合木需由平放緩慢立起，最終吊裝時為垂直吊裝。木梁靠近端部一側采用2根20mm鋼絲繩分別與H型鋼平衡梁及木梁夾具相連。木梁靠近懸挑端一側采用2臺5噸手拉葫蘆分別與平衡梁及木梁夾具相連，膠合木梁順利立起后，采用木梁懸挑端一側的手拉葫蘆進行水平、垂直度調整，調整完成后，進行正式吊裝。吊裝時，膠合木的兩端采用纜風繩進行牽引，避免膠合木吊裝過程中由于吊車擺臂和風力影響發生轉向和失位。

2.5鋼木組合梁焊接固定

柱腳鋼承梁復測點位校正后，開始進行鋼木組合梁安裝工作。鋼木組合梁的安裝工作需控制以下幾點：

①通過在木梁端部、尾部及屋脊處兩面設置共計6個空間坐標控制點，全站儀全程監測點位，確保木梁精準就位;

②膠合木梁相對于地面的垂直和水平控制;

③膠合木調整完成后，先進行膠合木梁鋼立柱、鋼斜撐、鋼靴與鋼承梁的焊接，焊縫為坡口熔透Ⅰ級焊縫。焊接之前需將膠合木梁焊縫位置臨時固定，木梁兩側采用手拉葫蘆與吊帶與臨近V型鋼柱節點連接，確保焊接過程中可控制因焊接變形帶來的膠合木偏位。

2.6鋼次梁及鋼拉桿安裝

屋面鋼次梁連接相鄰兩榀膠合木梁，與膠合木頂部馬鞍形五金件次梁牛腿焊接固定，焊縫等級為三級角焊縫，次梁長度約6-8米。次梁焊接需先完成兩榀膠合木梁點位復測工作，點位滿足精度要求方可進行次梁的安裝。次梁安裝需吊裝配合進行，調整就位后兩端同時焊接。

鋼次梁安裝完成后進行次梁間鋼拉桿的安裝。拉桿對角撐拉，采用中間調節端調節，兩端與鋼拉桿耳板采用銷軸固定。

2.7 鋼拉索第一次預應力張拉

賽道遮陽棚坐落在賽道一側，局部位置橫跨賽段，施工區域較長，根據現場場地情況，分區域進行流水施工作業。各施工區域根據制冷單元數量，再次劃分施工段，各施工段施工完成后進行張拉。

屋面次梁及鋼拉桿安裝后進行第一次預應力張拉，張拉值約為100KN（不得超過設計院提供的張拉終值的30%），張拉過程中確保拉索繃直，同時不會產生反拱。木梁對應位置（兩個端部及屋脊處）設置標高監測點，用于隨時監測控制木梁標高。

2.8 屋面體系施工

1）木格柵安裝

屋面木格柵垂直于鋼次梁安裝，與鋼次梁采用角碼五金件可靠連接，且需注意整個屋面的坡度及曲度要求，部分格柵需倒角或者加墊塊來滿足屋面坡度及曲度要求。施工時需從屋面屋脊處至屋檐處掛線定位，整個屋面格柵安裝的角度根據掛線進行。

2）硅酸鈣板和保溫巖棉安裝

硅酸鈣板采用不銹鋼螺釘固定于木格柵底部，然后在木格柵柵格內放置保溫巖棉。

3）屋面OSB板安裝

屋面OSB板（一般尺寸為12mm*1220mm*2440mm）采用不銹鋼自攻釘固定于木格柵上，面板之間縫隙不小于3mm;鋪設屋面板時，板材長度方向與擱柵垂直，寬度方向拼縫相互錯開。

4）防水透氣膜鋪貼

屋面防水等級為Ⅰ級，木瓦坡屋面選用防水透氣膜鋪貼方式。

防水透汽膜施工前需對基層進行必要清理、除塵，保正施工基層平整、清潔，無尖銳突起物。將防水透氣膜平行屋脊方向，從最低點開始鋪貼，兩幅防水透氣膜搭接寬度不少于150mm，搭接縫處采用膠帶密封。屋脊處搭接縫內采用丁基膠帶粘貼。防水透汽膜穿管、穿孔洞、施釘及破損部位的處理應符合要求，密封部位應嚴密、無縫隙。防水透汽膜表面應保持清潔，不應搭靠重物和雜物，尤其是鐵件、有突起的尖銳物及化學物品。

5）屋面木瓦安裝

按照木瓦外露190mm的原則，沿遮陽棚檐口完成線往屋脊處平行放線，收邊與屋脊處。457*190*6～16楔形紅雪松木瓦疊加鋪設，從檐口最低處開始鋪設第一層木瓦，暴露長度190mm，紅雪松木瓦與掛瓦條通過φ5mm，長度60mm的不銹鋼自攻釘固定于紅雪松木瓦被遮蓋區域。木瓦從檐到脊（從下至上）分層鋪設，遵循壓二釘一的原則，收邊到屋脊處時，再將木瓦做切割。

6）鋁板吊頂安裝

吊頂主要材料采用3.0mm鋁單板，檐口主要材料采用3.0mm厚鋁單板，吊頂結構由角鋼骨架形成，采用密拼形式施工。

2.9 鋼拉索第二次預應力張拉

遮陽棚屋蓋所有結構件安裝完成及屋面建筑全部施工完成后進行第二次張拉，為了確保張拉過程結構安全，第二次張拉數值以設計院提供的張拉終值為準，木梁端部下撓值控制為輔，下撓值不大于50mm，如果張拉力達到終值后，下撓值仍大于50mm，需立即停止張拉，同時應將張拉數據上報設計院進行計算符合，再確定是否繼續進行張拉。

3 鋼木組合結構梁安裝施工工藝問題分析

鋼木組合結構梁對前期準備工作要求很高，涉及到材料的加工備料、運輸、構件空間點位復核等方面，任何環節出現差錯都可能會造成不同程度的損失。賽道蜿蜒曲折，婉若游龍，251榀木梁，每一榀木梁都需要單獨設計，對現場安裝水平要求很高，重點在于保證空間定位的準確性、焊接及安裝水平要求高。過程中采用BIM模型創建三維構件，空間放樣、工廠加工進而保證現場安裝精度，通過嚴格的焊接工藝評定以及對焊接特種作業人員進行考核培訓保證焊接質量，對安裝作業人員進行安裝作業培訓考核進而保證安裝質量，全方位把控施工質量，打造精品工程。

4 總結

在2022年冬奧會及冬殘奧會延慶賽區大力建設的背景下，單邊大懸挑鋼木組合結構梁在國內首次運用，施工難度大，安裝要求高，但高技術、高質量的完工會對木結構有很好的宣傳和推廣作用，也會對后續國內類似木結構工程帶來很好的經驗借鑒。

參考文獻：

[1] GB50005-2017 《木結構設計標準》

[2] 國家雪車雪橇賽道木梁相關設計圖紙

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