大跨度异形钢结构网架屋面的施工技术

冯永峰

(山西省第三建筑工程公司，山西长治 046000)

1 概述

网架结构是空间三维结构，由许多杆件按一定规律组成，此结构形式稳定性好，整体重量轻，造价低廉，尤其是螺栓球网架结构抗震效果好，安装速度快，建成后的网架屋面具有造型简洁、美观大方等特点，具有极强的视觉冲击力，目前在许多体育场馆、博物馆、加油站等公共建筑中广泛使用。

孝义体育馆工程钢结构网架屋面空间形状为两个双曲面的球形网架组合而成，平面布置呈“8”字形，主馆的平面正投影为椭圆形，最大跨度93 m，厚度2.5 m，网壳矢高14 m;副馆的平面正投影为圆形，最大跨度50.4 m，厚度2 m，网壳矢高4 m。网架结构形式采用螺栓球与焊接球混合节点网架，网架支撑条件为周边柱点支撑，支座形式为橡胶支座，网架投影面积为9 852 m2。根据该工程网架屋面工程特点，我们采用了高空散装累积提升和空间定位相结合的施工方法，该方法的应用，打破了传统的施工做法，解决了大跨度、异形钢结构空间网架拼装的施工难题，减少了网架拼装的累计误差，提高了网架安装精度，保证了网架的施工质量和施工进度，减少了工程投入，降低了劳动量，取得了良好的社会效益和经济效益。

2 施工特点

根据该工程网架屋面工程特点，我们采用了高空散装累积提升和空间定位相结合的施工方法:1)加快了安装施工进度，安装精度高。2)提高测量的数字化和自动化程度。3)该施工工艺简单，操作方便快捷。4)减少网架拼装施工中的累计误差。

3 适用范围

适用于各种大型体育场馆、会议场所、博物馆、加油站等大跨度、多曲面和复杂几何造型要求的钢结构网架屋面的施工。

4 工艺原理

先根据施工图纸定出三个施工段，再定出每个支座的中心点，根据施工段和支座中心点分别向相对方向进行安装，在网架安装过程中采用高空散装累积提升和空间定位相结合的施工方法对网架球节点分圈、分点进行控制，以减少累计误差，来保证安装精度和质量。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

测量定位放线→安装预埋件→半成品制作→安装支座→吊装网架受力支座→主馆网架拼装→网架调整→涂装。

5.2 操作要点

为减少施工风险系数，在网架施工过程中，采用合理的施工顺序和方法，以保证施工进度、质量和安全。

5.2.1 网架施工中精度控制

由于网架形状复杂，且提升过程需要不断的扩展拼装，卸载时要控制结构的挠度变化，而采用传统的测量方法又难以保证网架拼装的精度。因此，该工程采用了徕卡LEICA TCR402型全站仪进行了免棱镜测量空间坐标的方法。

5.2.2 施工方法

1)节点安装顺序:先装上弦节点，再装下弦节点。

2)连接下弦杆、上弦杆和腹杆使其成为局部整体网架，然后检查是否与土建预埋件轴线重合，如重合则沿长度方向继续安装，否则应立即调整。

3)安装第一圈和第二圈时应用木块将下弦球节点垫平实，以防单元网架整体刚度较差使网架的挠度增大。

4)根据安装图的编号，先安上弦杆和支座球连接处一次拧到位。

5)腹杆和上弦球连接的高强螺栓必须全部拧紧，腹杆和下弦杆连接的高强螺栓四只(或三只)，其余螺栓仅拧紧一只，其余螺栓保持松动，以在安装上弦杆时起到松口作用。

6)上弦杆安装顺序应由里向外，上弦杆与球拧紧应与腹杆和下弦拧紧依次进行。

7)在拼装过程中，不宜将螺栓一次拧紧，需待沿建筑外圈安装完一个网格单元，进行精确测量和校正后方可将高强螺栓全部拧紧，网架的安装调整，除保证网格尺寸外，还要保持杆件的高强螺栓拧紧到位，如出现螺栓钉头部高出套管外六角面的现象，应查明原因及时调整或换零件，使其达到设计要求，此项工作应设专人进行全面检查。

8)安装时应严禁装错杆件、节点球，高强螺栓安装时应拧到位，禁止出现“马蹄缝”现象。

9)安装过程中严格控制轴线尺寸，支座间的偏移，不断的检测网格对角线尺寸，偏差控制在±3 mm，杆件弯曲矢高控制在5.0 mm 以内。

10)按以上顺序安装直至起步网架安装结束。

11)在地面拼装三角锥。

12)用电动扒杆或塔吊将三角锥提升至安装位置连接于已经成型的起步网架上，一排上弦、一排下弦往复安装支座范围内的网架杆件和节点，直至该区域内网架安装完毕。

13)用12)所述方法环向安装外圈悬挑网架，直至网架安装完毕。

14)网架整体成型后检查螺栓拧紧程度，对松动的部分进行复拧。

15)网架安装完毕，焊接支座(焊接弹性支座时注意防火和保护橡胶垫板)，找补油漆。

6 质量控制

1)螺栓球和套筒所用原材料其品种、规格、性能符合国家产品标准和设计要求。型钢的规格尺寸及允许偏差符合其产品标准的要求，钢材表面外观质量应符合国家有关标准。

2)螺栓球成型后，套筒外观不得有裂纹、皱纹、过烧及氧化皮。螺栓球螺纹尺寸应符合现行国家标准GB 196中粗牙螺纹的规定，螺纹公差必须符合国家标准GB 197中6H级精度的规定。

3)长度、端面对管轴的垂直度、关口轴线应符合国家标准规范。

4)杆件的轴线位置、支座锚栓应符合设计要求和国家现行有关标准规定。

5)预埋钢板顶面标高允许偏差0，－3.0，顶面水平度允许偏差1/1 000。

6)支座锚栓中心偏移±5.0。支座锚栓紧固，支撑垫块种类、规格、摆放位置和时间应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。

7)自重及屋面工程完工后的挠度值测点的挠度平均值为设计值的1.15倍。

7 结语

孝义市体育馆是孝义市的重点工程，标志性建筑，由主馆和副馆两个圆形建筑组成，屋面为大跨度异形钢结构网架拼装屋面，采用上述方法施工保证了该工程网架拼装精度高，累积误差小，施工进度快，施工完成后钢结构网架屋面观感效果良好，工程质量达到了规范验收标准，受到了建设、监理、当地质监部门及社会各界的高度评价，为今后承揽同类型工程积累了丰富的经验。