新型铝合金单层网壳屋盖施工技术

陈路伟 杨 春

上海建工集团股份有限公司 上海 200080

1 工程概况

上海崇明体育训练馆工程共包含综合训练馆及游泳训练馆2个场馆，其屋盖类型均为单层铝合金网壳结构。其中游泳训练馆屋盖投影为矩形，轴网正交布置，最高高度10.7 m，长宽为40 m×36 m，铝合金结构截面为H280 mm×160 mm×8 mm×10 mm；综合训练馆投影为矩形，轴网正交布置，最高高度为21.35 m，长宽为45 m×48 m， 铝合金结构截面为H320 mm×180 mm×8 mm×10 mm与H320 mm×200 mm×9 mm×11 mm，铝合金材料型号为6061-T6。本工程铝杆件最长为4 253 mm，最大质量为60.8 kg（图1～图3）。

图1 工程效果图

2 工程主要节点形式

1）支座节点形式（图4、图5）。

图2 综合训练馆铝合金与钢网壳结构屋面布置示意

图3 游泳训练馆单层铝合金结构屋面布置示意

2）杆件节点形式（节点板材质为铝合金6061-T6，螺栓为不锈钢锁紧螺栓，图6）。

3 施工难点分析

本工程的施工难点主要有[1-2]：

1）施工测量放线，特别是对于三维空间的扇形结构放线施工。

图4 支座节点形式一

图5 与钢柱节点形式

图6 杆件节点形式

2）钢支座的安装是本工程施工中的重中之重。

3）网壳结构施工，包括预留预埋施工配合，网壳结构的拼装、铝板安装等均具有很大的难度，必须合理进行现场组装拼装的技术交底及施工调度。

4）落实施工管理，做好多专业施工配合的计划、组织、控制、指挥和协调，优化调度周转工具及机械配置和劳动力的投入，减少建造成本。

4 铝合金网壳安装思路

1）依据脚手架搭设图纸搭设施工平台。

2）待施工平台验收合格后将材料利用汽车吊吊至施工平台指定地点。

3）依据拟定的施工顺序逐步安装杆件。

4）待杆件安装完成并验收合格后，将支撑网壳的立杆卸载。

5）卸载完成后安装面板、压条及节点盖板。

6）整体施工完成并验收合格后，方可拆除脚手架。

5 铝合金结构测量要点

5.1 测量总体思路

网壳安装挠度要求必须符合设计总要求，即L/400。在本工程中，游泳训练馆短边跨度为36 m，允许挠度为90 mm；综合训练馆短边跨度为45 m，允许挠度为112 mm。

挠度值测量应从铝杆件安装开始，直至形成整体屋面后仍需进行多批次测量，直至交付使用。

5.2 施工测量控制要点

1）测量人员按照施工进度和测量方案要求，安排现场测量放线工作，作好施工测量日志。本工程的测量放线工作必须符合DBJ 01—21—95《建筑工程施工测量规程》的精度要求。

2）在支座和杆件安装的过程中，必须对已就位的节点盘进行监控，方法是用全站仪实测其三维坐标，并与设计值相比较，以及时解决偏差值。

3）测量方式：本工程测量分施工前测量阶段、施工过程测量阶段及施工完成后测量阶段。

① 施工前测量阶段：主要针对埋件、支座底板、耳板进行复测，并根据结果调整偏差，以满足安装要求。

② 施工过程测量阶段：主要与杆件节点板安装同步测量，测量安装完成的节点板的三维坐标，并根据测量误差调整节点板，控制施工误差。

③ 施工完成后测量阶段：在网壳整体施工完成后，依据测量控制点分布图对网壳进行整体坐标测量，分别于每天早8时、下午14时、下午17时测量控制点坐标并作好记录。平均每星期测量2次，测量4个星期。

在施工过程中，依据2个场馆的测量控制点对已安装完毕的相应节点利用全站仪及时进行跟踪测量，确保安装完成部分的三维坐标符合规范要求。

6 铝合金结构施工工艺

6.1 铝合金网壳结构安装

现场以满堂脚手架作为铝合金网壳结构杆件安装的操作平台，采用汽车吊先将杆件等材料吊运至脚手架堆料平台，再用人工将材料搬至安装位置进行安装。综合训练场依照最外圈向内逐圈安装至合拢；游泳训练馆从轴分别向轴、轴方向依次安装。

6.2 支座安装控制

网壳结构安装前须对支座连接板进行精确测量定位，以保证上部杆件拼装顺利和防止安装偏差。

由于下部施工时会有一定的施工偏差，而网壳结构对下部结构相关的尺寸要求较高，所以在结构安装前必须到现场量测，取得第一手资料数据，设法解决施工偏差。支座连接板安装时，先根据设计支座坐标值用全站仪将支座连接板标高调整好，并在埋件板上精放中心线。支座安装完成后进行复检，确保埋件的平面位置偏差在－5～5 mm以内，标高误差在－3～3 mm以内。

6.3 构件安装

杆件安装过程中应复核安装偏差，并及时消除偏差，保证满足规范要求及建筑外形要求。杆件安装采用美国进口的气动铆钉枪进行锁紧，保证杆件安装固定牢固。结构安装时，安装人员不得穿硬底鞋，不得用硬物击打构件，也不得对构件施加外力，防止划伤和使构件变形。

7 铝合金网壳安装纠偏措施

铝合金网壳安装精度要求高，在安装过程中不可避免地会出现安装误差，关于安装误差的纠偏措施如下：

1）提高加工制作的精度，减少现场安装偏差的累积。工厂杆件及节点板的加工实现全数控加工，制孔加工精度达到±0.05 mm，孔距精度达到±0.10 mm，高精度的加工质量减少了现场的安装误差及相应累积误差。

2）加密、加强现场测量控制，防止施工过程中施工误差的累积，如发现超出规范的应及时通知现场工长并采用措施进行调整。

3）调整的方式主要为支撑点对节点板的标高调整以及采用强制就位等方式，来确保杆件和节点板的顺利安装，但严禁在现场对杆件及节点板的孔进行修改、扩孔等，防止误差的累积。

8 铝合金网壳结构的卸载

1）现场网壳主要是利用脚手架立杆支撑在脚手架上。

2）对网壳所有支撑进行同步卸载（即该区域内每个支撑点均安排1名作业人员），将需卸载区域内的所有支撑的顶托逐步缓慢旋转下降，下降高度每次为10 mm，若卸载量过大，则应适当将顶托进行回调并在卸载完后对该区域的位移及应力数据进行收集分析，确认卸载工况与软件模拟数据及限定值相符，然后进行下一步作业。

3）网壳施工完成后依据上述思路编制专项卸载方案并经设计确认后实施。

9 结语

本文以上海崇明体育训练馆项目的铝合金网壳结构为对象，介绍了单层铝合金网壳的常规施工工艺，并且针对单层网壳在施工过程中容易产生的安装偏差、卸载等问题进行了分析和总结，为今后的类似工程积累了施工经验。