大型體育館鋼網架施工技術

摘" 要：隨著我國城市化建設發展速度不斷加快，大量的公共建筑工程正在涌現，其中包括一些大型商業綜合體建筑、工業廠房及大型的體育場館等，帶動整個城市經濟快速發展，同時提高人們的生活質量。基于此，該文對某大型體育場館工程項目建設施工案例展開分析和研究，該體育場館采用大型鋼結構。對本次工程施工中鋼網架施工技術要點進行分析，對每一個施工環節進行嚴格的質量控制，保證鋼網架工程的施工質量和穩定性，避免在后續的場館使用過程中出現嚴重的安全問題，同時也為后續類似工程項目的開展提供參考和借鑒。

關鍵詞：大型體育場館；鋼結構；鋼網架；安全；質量控制

中圖分類號：TU758.11" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）13-0174-04

Abstract： With the rapid development of urbanization in China， a large number of public building projects are emerging， including some large commercial complex buildings， industrial factories and large stadiums and stadiums， which promote the rapid development of the whole city economy and improve people's quality of life. Based on this， this paper makes an analysis and research on the construction case of a large stadium project. The large steel structure adopted in this stadium and gymnasium analyzes the technical points of steel grid construction in this project. Strict quality control is carried out in each construction link to ensure the construction quality and stability of the steel grid project， and to avoid serious safety risks in the subsequent use of the stadium. At the same time， it also provides reference for the development of similar projects.

Keywords： large stadiums and gymnasium; steel structure; steel grid; safety; quality control

現階段，隨著我國城市化建設發展速度不斷加快，各大城市內部的基礎設施建設規模正在不斷擴大，尤其在城市內部一些大型的機場、體育場館等建筑物的建設過程中，對大跨度鋼結構施工技術的應用越來越普遍，并且所取得的施工效果非常明顯。大跨度鋼結構施工技術相比于傳統的鋼筋混凝土結構施工，整個施工流程上更加簡單，施工效率更快，可以實現工程建設單位的更高經濟效益和社會效益。由于我國在大跨度鋼結構施工技術使用時間上相對較短，和國外一些發達國家相比，該項技術的應用還需要進一步完善和優化，工程施工單位需要對大跨度鋼結構施工過程中的關鍵技術要點進行全面把控，從而有效提高鋼結構施工的安全性和穩定性。

1" 工程概況

在本次體育場館工程項目施工中，地塊總建筑面積112 275 m2，擬建綜合體育館、幼兒園和對外交流中心。本項目體育地塊綜合體育場為鋼結構；幼兒園、對外交流中心為框架剪力墻結構。本工程綜合體育館為鋼框架結構，地下1層，地上高度22.850 m。鋼結構部分由箱型鋼柱和H型鋼梁及鋼桁架屋面組成，主要截面形式為圓管、箱型和H型，材質主要為Q355B。泳池及籃球場四角設有豎向斜支撐；國際交流中心裙房屋面局部有1 270 m2鋼結構網架，網架總重約40 t。國際交流中心網架跨長25.2 m，高度1.5 m，網架總重約40 t，分成若干單元體，在地面拼裝成型后在高空進行散拼成整體。

2" 鋼網架制作方案

本次工程施工規模相對較大，包含的鋼結構構件的類型相對比較復雜，其中涉及各種類型的桿件、加固螺栓和鋼結構支座等，由于其中的桿件數量較大，在施工過程中需要對其實施必要的施工組織和規劃工作，以此來保證工程施工的順利結束，為后續的各項安裝工作打下良好的基礎。

2.1" 螺栓球加工工藝說明

第一，球坯鍛造。在球坯鍛造工作過程中，需要基于球的直徑大小，合理選擇不同直徑的圓鋼材料，對圓鋼材料進行充分加熱處理，并且將材料鍛造成型，通過回火的方式消除鋼材料當中的應力作用。在節點位置的螺栓球材料當中，優先選擇使用更加優質的碳素鋼材料，本次工程施工中使用的是GB/T 699—1999《優質碳素結構鋼》規定的45號鋼。

第二，需要對螺孔進行精確加工處理，通過將球坯穩定在車床的卡盤上方，根據不同的球直徑大小和基準面的位置情況，對球坯的中心線位置進行確定。同時在加工過程中需要對基礎面進行充分切削處理，然后進行進一步加工處理。基礎孔的工件在裝夾完成之后需要保證和螺孔之間進行一次性的加工處理。

2.2" 桿件加工工藝說明

2.2.1" 錐頭加工

錐頭采用圓鋼下料，料塊加熱后模鍛制成，然后上車床加工錐頭與桿管內壁相配合的臺階及焊縫倒角，加工高強螺栓穿孔及錐頭小端平面等。錐頭的材質為Q355B，其抗拉強度、伸長率、屈服強度和冷彎性能等力學性能及碳、硫和磷等化學成分，應符合GB 700—88《碳素結構鋼》的規定。

2.2.2" 桿件制作

在本次網架工程施工當中？準60 mm-？準159 mm的桿件材料，在下料工作之前通過使用鋼管切割機設備來進行精確切割，然后將鋼管頂端位置設置成斜面的坡口形狀，坡口的角度大小必須要符合設計規范要求。相關工作人員可以通過使用切割刀具對斜坡口位置角度大小進行有效控制，鋼管材料直徑超過140 mm，同時鋼管材料厚度超過6 mm的情況下，可以直接通過使用火焰切割的方式來進行下料工作，鋼管一端直接設置成坡口形狀。在實際工作過程中需要有效考慮到桿件兩端的焊接錐頭下料程度、進行嚴格控制，并且預留焊接收縮材料余量，保證焊接成型之后的桿件長度和尺寸大小和偏差量符合預先設定的要求和標準，同時每一根鋼管需要充分做好長度的測量工作。在本次工程施工當中由于網架工程施工中的桿件長度較長，因此需要有效控制鋼管的初始彎度大小，通過使用平板進行校正處理后，將完成后的桿件直接在工作面上進行檢查，要有效判斷材料的彎曲情況，如果彎曲量過大需要及時進行材料替換。

2.2.3" 控制桿件焊縫質量

鋼管兩端需要保證和錐頭之間進行嚴密對接，并且連接焊接縫過程中保證焊接縫的穩定性，要求焊接縫位置的應力大小和母材之間形成等強狀態。焊接縫的等級需要滿足鋼結構工程施工質量驗收規范要求和標準，桿件的鋼管材料需要在QZ11-17×350型鋼管自動坡口切斷機的上方進行處理，保證鋼管兩端位置坡口的斷面尺寸大小和管軸線之間可以形成垂直狀態，保證斷面結構的平整性，為后續的桿件安裝和加固工作打下良好的基礎。

2.3" 焊接工藝

在網架焊接工作過程中，螺栓球的節點位置所使用的桿件，可以在工廠內部集中進行生產和加工。在材料的加工過程中使用的是雙頭二氧化碳氣體保護焊，材料自動焊接加工成型，同時焊接球的節點位置應在工程內部集中進行處理，要保證空心焊接球與桿件的下料坡口位置的形狀符合設計要求和標準。將材料運輸到工程施工現場進行拼裝，并且在材料拼裝過程中使用手工焊接方法。為了有效保證整個網架工程施工質量和安全性，在本次網架工程施工當中選用的焊接設備主要包括直流電弧焊機、交流手工電弧焊機及二氧化碳氣體保護焊機等。在焊接工作過程中需要對材料的溫度進行有效控制，保證材料焊接完成之后的銜接強度和穩定性效果。

2.3.1" 定位焊

在定位焊接工作中需要對材料的裝配精確性進行控制，符合圖紙和施工技術規范要求之后再進行后續的材料定位焊接工作。定位焊接如果需要進行預熱，需要保證達到標準的溫度之后再進行后續的定位焊接處理。定位焊接工作結束后如果在焊接位置產生明顯的裂紋問題，需要對裂紋問題產生的原因進行分析，并且采取相應的措施進行控制，通常情況下使用的是附近重新定位焊接工作方法，將產生的裂紋問題進行剔除并且進行補焊工作。

2.3.2" "焊接環境

在焊接工作當中需要對網架焊接工作環境進行維修，保證控制網架材料的焊接在車間或者是和車間環境相類似的條件下進行，避免直接在外部環境下進行操作，對焊接質量造成影響。焊接車間的環境必須要滿足以下幾個方面要求：第一，鋼板表面的焊接溫度需要超過100 ℃，相對濕度需要小于80%，同時在焊接過程中如果使用的是手工電弧焊，要求環境風速控制在10 m/s以下，如果使用的是氣體保護焊則需要將風速控制在2 m/s以下。

3" 鋼網架施工技術要點分析

3.1" 現場構件堆放

在本次鋼網架工程施工過程中，現場的構件堆放必須要滿足施工安全要求和標準，在安裝位置的原位對材料進行合理劃分，保證堆放的鋼構件不能出現明顯的混亂情況，為后續的鋼構件安裝施工及搬運工作打下良好的基礎。現場鋼構件的堆放具有先后次序，根據鋼構架材料的具體形狀及尺寸大小進行合理劃分，可以通過使用一些物塊對底部位置進行墊平保證材料堆放的安全性，構件不會產生明顯的變形情況。零部件和各種構件盡可能在室內進行堆放，室外堆放條件下需要做好必要的防水措施，避免鋼構件出現因雨水侵蝕產生生銹情況。材料在現場堆放過程中要保證充分整齊和有序，對于各種不同型號的材料進行信息記錄。鋼構件指導工作結束之后在材料正式出場之前，需要對鋼構件的質量進行有效判斷，必須要滿足鋼結構的施工驗收要求和標準，要嚴格依照標準的規范流程，核對鋼構件的焊接工藝技術方法。同時需要出具相應的出廠證明書、焊接材料涂料及各種螺栓材料的質量合格證書，保證構架材料質量符合要求之后方可進行后續的出廠。

3.2" 工程測量方法

3.2.1" 建立三級控制網

建立三級控制網見表1。

3.2.2" 統一測量控制坐標系

業主提供的首級控制網布設在用地范圍內紅線界樁點及主要軸線控制點、標高控制點，坐標為城市大地坐標（X-O-Y）；其X、Y軸正向與現場軸線方位不平行。為了施工作業及測量工作的效率和質量，首先必須要將城市大地坐標統一歸化到本工程設計軸線平行布設建立的建筑坐標系（x-o-y），進而依據首級控制網提取出建筑坐標系坐標，布設二級控制網。

將城市大地坐標歸化到建筑坐標，原坐標系需要進行平移和旋轉[6]。如圖1所示。

3.2.3" 首級控制網的移交與復測

進場后，在業主、監理的主持下，對首級測量控制網辦理正式的書面移交手續，實地踏勘點位，對已經損壞的點位作出標記說明，業主移交的道路中心線交點或建筑紅線的坐標點作為首級控制網，復測首級控制網的點位，精度測量點位之間的邊長距離和夾角，計算點位誤差，如點位誤差較大需進一步和業主、監理核對并確認。

3.3" 鋼網架安裝

在本次工程施工當中，網架安裝工作使用的是地面組裝施工方法，起步網架基礎面位只需要設置出2個支座并且對間距進行合理設置，吊裝到指定施工位置的網架進行必要的加固處理，然后制定高空散裝安裝施工方法。鋼網架桿件和螺栓球材料在加工完成之后，需要根據主線分批進行加工處理，根據鋼構件的具體使用順序進行材料裝車運輸工作。鋼網架構件進入到施工現場之后，需要在室外使用汽車吊將其直接吊運到樓面位置，并且根據鋼構件的使用順序，將材料分片安裝在指定的服務區域，在拼裝工作過程中首先保證支撐架在地面組裝完成，然后剩余部分需要在高空環境下進行散裝處理。

3.4" 網架拼裝

3.4.1" 網架安裝

在施工基礎平臺上方進行初步放線工作時，需要確認下旋球的具體位置，需要基于網架的實際施工高度及腳手板的高度。在腳手架的砌筑施工位置對其進行臨時支撐，在工程施工正式開始之前，要求相關職能部門全面了解整個工程的施工流程，并且和相關業主負責人員有效做好工程施工場地的勘察和技術交底工作，要全面落實各種書面材料的質量檢查及工程書。現場原材料的堆放位置要適合施工場地的各種設施的使用工作情況，并且要對工程施工人員的日常生活用房進行合理布置。在工程施工開始之前，對工程施工技術方案進行編制，并且要準確繪制出拼裝全圖，根據設計工作要求和標準，對施工圖紙當中的節點編號、施工位置桿件編號、材料長度和直徑大小等確認。對參與到本次工程施工中的工作人員進行必要的技術交底及安全教育工作，避免在后續的施工過程中產生安全隱患。需要對工程施工現場所使用的各種材料規格、數量進行徹底清點，并且嚴格依照規范的要求對球和桿件的質量情況進行全面檢查，準確控制和校核網架節點的施工區域和位置，并且保證在每個施工區域范圍內設置出4個控制點位。

3.4.2" 調整和加固處理

通過使用散裝施工技術方法來進行網架安裝工作，必須要在施工過程中準確測量，并檢測網架材料的質量情況。在檢查網格尺寸工作當中，要求工作人員對網架材料的對角線方向及具體程度進行測量，同時還需要對網格尺寸規格及施工位置進行測定，要全面檢查網架縱向和橫向方向上的長度，同時對網格高度施工參數進行確認，需要使用千斤頂設備對網架的具體施工位置進行確認。在網站安裝過程當中要求施工人員全面了解整個工程施工流程，并且檢查網架的施工軸線位置和整個工程基礎軸線之間是否產生明顯的偏差情況，如果發現存在明顯的偏差問題需要及時進行調整。不但如此，還需要檢查網架結構的撓度大小，有效控制網架上下弦位置的施工尺寸。吊裝施工前在地面安裝起步網架并且有效做好加固處理，要準確計算受力點位和平衡起吊點位，通過使用鋼絲繩對起吊點進行充分加固，同時使用50 t的汽車吊對起步網架進行吊裝就位。

3.4.3" 防銹和涂層處理

鋼模架結構當中的各種零部件必須要進行表面的除銹工作，如果表面產生大量的銹跡會對整個網架結構的安全性和穩定性造成一定的影響。當沒有準確的設計標準的情況下，對于鋼構件的除銹等級控制在sa2.5級，需要對涂料稀釋劑和固化劑等材料進行合理選擇，要保證所使用的材料規格、品種及性能等符合國家產品的使用要求和標準，同時還可以基于該產品的具體使用條件、鋼結構骨架產生的腐蝕性介質問題進行進一步了解，要通過供需雙方確認涂料的具體類型及外部涂層的厚度大小。在設計工作過程中，如果對涂層厚度沒有提出要求的情況下，干漆膜的厚度在室內需要達到125 μm，在室外環境下需要達到156 μm，實際的允許偏差量需要控制在5 μm以下，對于鋼網架結構當中的高強度螺栓及螺栓球等帶有螺紋的部分需要涂抹防銹油材料，避免在后續的情況中出現嚴重的腐蝕性問題。

4" 結束語

綜上所述，隨著我國城市化建設的進一步推進，城市內部大跨度鋼結構建筑數量會不斷增多，因此相關工程施工單位提出了更高的施工要求和標準。工程施工單位需要對大型體育場館鋼結構裝配施工技術要點進行更深入的研究和分析，對其中存在的問題和不足進行改進，全面提高大跨度鋼結構建筑安裝施工的質量和效果。

參考文獻：

[1] 王憲剛，王有志.風箏造型大跨度雙曲面鋼網架屋面施工安全性能研究及應用[J].結構工程師，2021，37（5）：169-174.

[2] 石營，李香英.地下廠房大跨度螺栓球鋼網架高空滑移法施工技術淺析[J].水電站機電技術，2021，44（9）：95-97.

[3] 黃勇，蔡羚.鋼結構鋼網架安裝技術探析——以某市建筑工程項目為例[J].企業科技與發展，2021（4）：77-78，81.

[4] 紀冬嶺.鋼網架結構整體提升技術及仿真研究[J].科學技術創新，2021（5）：144-145.

[5] 馮紹攀，幸坤濤，王新泉.鋼網架螺栓球節點用高強度螺栓過火冷卻后力學性能試驗研究[J].建筑結構學報，2021，42（2）：198-205.