體育館挑棚球網殼結構施工關鍵技術

摘 要：體育館挑棚結構必須足夠堅固和穩定，以確保球網殼的穩定性和安全性。球網殼結構的設計是依據球網的尺寸和形狀而確定，必須充分考慮負載承受能力、剛度、防水性和抗震性等參數。球網殼空心球應使用高強度、高精度的焊接工藝，球網殼結構安裝時必須確保所有組件的安全和穩定，確保施工人員和周圍人員的安全。本文深入研究相應技術，確保施工的穩定性和安全性，為同行業提供技術支撐。

關鍵詞：球網殼結構；關鍵技術；焊接；吊裝；受力分析文章編號：2095-4085（2024）06-0040-03

0 引言

隨著鋼結構的進步與發展，焊接空心球在我國已廣泛用作網架結構的節點，這種節點是一種閉合的球形殼體，具有對中方便、傳力明確、制造簡單等優點，目前國內多數鋼結構建筑多采用此種結構形式。但這種節點的焊接工作量多，工藝要求高，拼裝吊裝卸載等難度較大。岳陽某體育館為其中典型案例之一，我們對該體育館兩側挑棚焊接空心球網殼結構的施工方案及關鍵技術進行分析，只為學習進步共享成果。

1 工程概況

岳陽市體育中心場館工程挑棚屋面由東西兩片焊接空心球殼體結構組成，面層為輕鋼檁條和鋁合金屋面板系統。挑棚網殼低端直接與混凝土結構相連，高端用撐桿支撐于下部混凝土框架柱子頂端，如圖1體育館整體效果圖。

項目施工重難點如下：

（1）施工場地受限，施工組織難度大

本項目焊接空心球網殼結構采用散件到現場后拼裝成分塊單元吊裝，現場要合理的留出拼裝和吊裝場地，施工場地大。

（2）鋼管相貫切割難度大，拼裝量大精度高

空心球網殼結構的桁架弦桿與腹桿之間大量采用相貫口連接。焊接球、相貫口加工精確度直接影響到構件拼裝精度和焊接質量，同時需要在現場進行拼裝、焊接，拼裝工作量極大；鋼結構挑棚造型新穎、優美，拼裝精度控制難度很高。

（3）結構吊裝、卸載難度大

工程挑棚西看臺挑棚網殼屬大跨度大體量工程，結構吊裝難度大，挑棚鋼結構總體卸載噸位大。

2 挑棚球網殼結構施工關鍵技術

2.1 網殼結構單元拆分

屋面采光窗為空心球桁架結構作為挑棚結構加強肋，天窗間殼體為焊接空心球四錐形網殼片形結構［1］。根據挑棚的結構形式、受力特點及施工場地條件，按采光窗肋結構進行分段。工程東西兩片挑棚各分為8個施工段，每段內采光窗肋和窗間殼體片各分為3個施工單元。各施工單元進行節點深化設計。部分施工段分塊如圖2所示。

2.2 結構單元拼裝

2.2.1 專用拼裝胎架

本工程構件形式多樣，場地狹窄，故在施工中設置專用的拼裝胎架。拼裝在胎架上進行，胎架設置的間距不大于腹桿的節間距，胎架需要找平找正。

2.2.2 焊接球及桿件拼裝

放樣后利用托盤進行下線焊接球定位，后先連接下弦桿件，用20#工字鋼搭設支撐胎架（格構柱），進行上弦焊接球定位、斜腹桿連接，完成一榀的拼裝后，以同樣的方式完成第二榀的拼裝后，連接相鄰兩榀，最終完成網架拼裝。

2.3 臨時架體布置

為保證整個施工過程的安全可靠，根據體育館項目自身結構特點及吊裝要求布置臨時支撐胎架，每個支撐架頂部支點處設1臺32t螺旋千斤頂。如圖3西看臺挑棚網殼臨時支撐布置圖。

（1）各支撐胎架通過矩形鋼桁架相互連接形成整體穩定結構。

（2）看臺外側網架柱吊裝就位后采用三角格構梁作為臨時接結，臨時接結梁一端與混凝土主體結構通過埋件進行焊接連接，另一端與每段網殼球節點連接［2］。網架的主體結構臨時拉結點分別為看臺外側環形承臺面及頂部框架柱。

（3）看臺區域內支撐胎架底部處看臺梁板上設置轉換平臺。轉換平臺采用25號工字鋼制作。

（4）施工過程中應對臨時支撐架和底部轉換平臺鋼梁進行變形監測。臨時支撐架在網殼全部安裝好后，由內側向外側、中間向兩側分層、分級進行拆除。

2.4 現場吊裝技術措施

2.4.1 吊裝布置點選取的原則

找到整個網架的重心，以此為基準點選取周圍四個上弦球作為吊裝點。另外在軟件中模擬垂直起吊過程中是否會與網架桿件相碰，如果相碰，則需要另選取吊裝點，最后通過計算軟件模擬網架分段在起吊過程中是否會出現桿件超應力的狀態。

2.4.2 吊裝設備選型

根據工程分段及吊裝要求，分段、分塊后屬西看臺最重，履帶式起重機需滿足西看臺分段后網殼肋及網殼片最大起吊重量及長度的要求，如表1。

2.4.3 施工順序

網架安裝從中間向兩端施工，網殼肋分塊單元吊裝就位并穩固拉結梁就位后，方可松鉤。網架架肋安裝就位后，應在最快的時間內將兩個網架肋之間的網架片進行吊裝、安裝。

2.5 拆除卸載

本工程鋼結構采用“分區分級等比卸載”的思路，所有構件全部吊裝焊接完成后，支撐胎架分區同步分級等比采用千斤頂進行卸載。卸載時每個千斤頂底部四周設防傾倒裝置［3］。卸載施工采用全站儀監測記錄變形情況并及時協調，發現異常應立即暫停卸載。

3 挑棚安裝過程力學分析

工程分單元吊裝和拆除保持結構穩定是施工的重難點之一，主要采用3D3S 2020鋼結構設計軟件對臨時支撐架基礎計算、架底轉換臺下結構梁承載力驗算、根據整體的應力變化情況模擬。

本工程最大受力處位于西區看臺，經軸力、組合位移、整體穩定應力比、最大彎矩和單元荷載等綜合驗算，均符合結構受力要求。

4 結語

根據本工程特點及綜合結構受力分析，采用現場拼裝及高空吊裝的綜合施工方案，工藝純熟，經驗豐富，高空工作量較原有高空散裝法大量減少，但仍存在很大改進空間，值得后續深入探索研究此類型的安裝方法。

參考文獻：

［1］薛春領.某體育館鋼網架安全性檢測鑒定［J］.江蘇建筑，2015（2）：44-45.

［2］陳家寬，尹瀟，肖國慶.多層空間網殼體育場館結構平面形狀的影響［J］.山東建筑大學學報，2015，30（6）：86-95.

［3］徐良卉，徐文娟.大跨度空間結構體育場館挑棚球網殼施工技術［J］.建材世界，2018，39（3）：101-103.