贵阳市奥体中心网球场钢结构安装施工研究

邓守勇

摘要：钢结构建筑，顾名思义以钢材为主要建筑材料的建筑，它是建筑工程经常采用的一种建筑结构。随着我国经济发展，建筑业兴盛，钢结构在建筑工程中应用更加广泛，安装技术更加先进，本文主要以贵阳市奥体中心网球场钢结构安装为例，对钢结构安装施工进行介绍。

Abstract： Steel structure building， as its name implies， is a building with steel as the main building material. It is a building structure often used in construction projects. With the development of China's economy， the construction industry is prosperous， the steel structure is more widely used in construction engineering， and the installation technology is more advanced. This paper mainly introduces the installation of steel structure in the construction of the tennis court steel structure of Guiyang Olympic Sports Center.

关键词：网球场;钢结构安装;研究

Key words： tennis court;steel structure installation;research

中图分类号：TU391                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）15-0102-05

0  引言

因为钢结构建筑具有结构可靠、造型美观、经济快捷且空间跨度大等优点，所以在建筑业具有重要地位。在我国随着经济建设，产业发展，钢铁产量增加，钢结构建筑迅猛发展，并拥有一流的施工技术，知名的施工案例如鸟巢。受上述原因影响，钢结构更加备受推崇，安装施工技术应用更熟练，更广泛。如本文所讲的贵阳奥体中心网球场就是钢结构安装施工的一个案例。

1  工程概况

贵阳市奥体中心网球馆地下一层，地上结构局部五层，整体模型如图1所示。钢结构用刚总量1982t。网球馆部份钢结屋盖最高点12.1m，主要结构为大跨度组焊H型钢梁，最大跨度31.5m，最大截面为H1800*600*30*32，单榀钢梁最大重量27t。配套功能用房钢结构最高点为21.3m，部份钢柱为劲性钢骨柱，屋面结构为单层H型钢桁架结构，其中钢骨柱结构为下部十字柱上部箱型柱，最大板厚70mm，上部桁架结构桁架高4.5m，上下弦杆为H900*600*20*35。结构构件连接包含刚性连接、栓焊连接高强度螺栓铰接三种方式。工程主要特点：结构型式复杂（桁架结构、大跨度钢梁结构、十字惯箱型劲性结构）、板厚且截面大、场地狭窄吊装难度大、环境复杂安全风险高、工期紧且栓焊作业量大、I级焊缝质量要求高等特点。

2  施工作业面划分及场地布置

根据网络计划中钢结构节点工期安排，结合现场的实际情况，把整体作业面划分为三个区域（如图2所示）。划分思路：吊装一区为网球馆钢结构屋盖，吊装二区为小楼与网球馆相联部位，吊装三区为小楼剩余区域。因考虑到一区整体吊装完成后，二区与网球馆重叠部位有一部份二是悬挑结构就无法吊装，因此二区的施工要结合一区吊装进行。

3  主要施工方案比选

汽车吊在场馆内由于吊装跨度下，比跨外吊装所需的吊车吨位小，较为经济。但经计算，楼板承载能力无法满足荷载要求，且工期长。顶升法工艺复杂，费用高，在场馆内顶升作业对工期影响最大。为此场馆钢梁钢柱均采用汽车吊跨外吊装方案。

由于楼面预拼装整体吊装所需吊车吨位小，具有经济性，且工期快，为此钢桁架主要采用楼面预拼装整体汽车吊安装装方案。对于因受场地限制，且钢桁架最重为65t、跨度38m、高度21m，下弦钢梁单根重23t的桁架，则采用高空散装法汽车吊安装方案。这样既满足经济要求，又满足工期要求。

4  主要施工方案

4.1 场馆实腹钢梁安装

①吊车选用：根据计算分析结合现场实际，确定起重吊车（详见表1）。

②吊点定位（如图3、图4、图5所示）。

③安装要点。

每一主梁安装完成后，及时进行次梁和支撑体系安装，形成整体稳定。分区分块安装完成。钢梁截面不等，在拼装时下翼缘需要胎架找平，并起好拱度再对上下翼缘进行焊接，焊接前钢梁两侧要加斜支撑防止钢梁侧翻。

④安装步骤。

第一步骤：主次梁均采用1台200吨汽车吊进行吊装;先进行1-1至1-3轴交1-L至1-G轴主梁及进行1-1轴至1-3轴交1-L至1-G轴支撑及次梁安装（使1-1轴至1-3軸交1-L至1-G轴形成稳定体）。再进行1-4轴至1-6轴交1-L至1-G轴主钢梁及1-3轴至1-7轴交1-L至1-G轴支撑及次梁安装。如图6示。

第二步骤：1台300吨汽车吊进行1-1轴至1-3轴交1-G至1-B轴主梁安装及次梁、支撑吊装。然后再进行1-6轴交1-G至1-B轴主梁安装。如图7示。

第三步骤：1台300吨汽车吊和1台350吨汽车吊先进行1-5轴交1-G至1-B轴主梁吊装及1-5轴至1-6轴次梁、支撑安装。然后再进行1-4轴交1-G至1-B轴主梁吊装及1-3轴至1-5轴次梁、支撑安装。如图8示。

4.2 桁架安装

二区主要为小楼与网球馆屋面结构连接处的钢柱、钢梁、桁架安装。可分为三步：第一步：钢柱、主钢梁安装采用100吨汽车吊进行。第二步：在完成1-7轴及1-8轴钢柱安装后，进行1-6及1-7轴小楼与网球馆屋面连接处的支撑结构安装。第三步：1-7至1-8轴小楼上部桁架结构安装。7轴线EJ跨桁架采用楼面预拼装两台吊车整体抬吊方法吊装，预拼装时需现场搭设预拼装胎架。7、8轴线钢梁、钢桁架吊装完成后再安装6轴线悬挑钢梁，待钢梁安装焊接完成后再安装悬挑钢桁架。8轴线钢桁架可采用在地面整体拼后两台吊车整体抬吊方法吊装。次梁部分可采用现场塔吊进行吊装。

三区的结构单重在三个区域内是最重的，钢柱最重单根重量为16吨，钢桁架最重重量为65吨、跨度38m、高度21m，下弦钢梁单根重23吨，但因现场场地有限，钢柱采用200吨汽车吊进行吊装，桁架采用散装方式进行，采用1台200吨汽车吊高空散装法吊装。2-B/2-G轴中三榀钢桁架下弦杆在地面拼装完成再整根吊装，吊装下弦杆前需在下弦杆下方搭设临时支撑架，防止构件下挠及造成安全事故，下弦杆吊装完成再安装腹杆和上弦杆，所有焊接工作完成后，再对整体桁架进行卸载。次梁部分可采用100吨汽车吊进行吊装。

4.3 钢柱安装

预埋件安装：应进行精准量测定位，并焊接定位固定，并在砼浇筑过程中进行定位测量控制，确保预埋件安装满足规范和设计要求。

钢柱安裝：根据钢柱底标高，调整好螺杆上的螺帽，再将钢柱直接安装就位。

钢柱对接：钢柱吊装到位后，活动双夹板平稳插入下节柱对应的安装耳板上，穿连接螺栓并临时固定，拉设缆风绳进行进一步稳固。钢柱安装中应保证上下钢柱中心线吻合，并控制好钢柱垂直度和坐标高程。标高及垂直度调整可利用柱脚底板下调整螺母来调整。或加减柱脚底板下的斜垫片、垫块来调整钢柱的标高。

二次浇灌混凝土：在浇筑前，再次对钢柱进行校正后，对垫板间应焊接固定。按照“边灌入、边搅动、以防产生气泡的方法进行细石砼浇筑。

4.4 钢桁架梁拼装

①在支撑胎架上划出单片桁架外轴线，各个腹杆连接点位置线（如图9所示）;

②按照已划出内外轮廓线进行上下弦杆定位固定（如图10所示）;

③先装配垂直腹杆再进行斜腹杆装配点焊（如图11所示）;

④装配时采用小规范参数进行焊接（打底时电流：100～110A，电压22～24V;填充盖面时电流：160～180A，电压26～28V），焊接完成后复核尺寸（如图12所示）。

4.5 栓接焊接施工要点

①焊条要点：本工程采用的焊条型号应与主体金属相匹配。主体为Q345B级，采用E5016或E5012型焊条，焊丝选用Jm-58（H08Mn2SiA）。对PH值大于7的焊丝以及操作工人使用的保温装备现用现领，在员工的操作过程中要严格按照保温设备的规定以及焊接设备电源的接通规范进行操作，并且保证取出焊丝到焊接操作时间不大于1个小时，每根焊丝烘干次数小于两次，不允许在气候寒冷，并下雪的天气进行操作，焊丝使用二氧化碳进行保护的原料，要进行防水与防油的保护。

②CO2气体半自动保护焊要点：一方面要控制CO2纯度（不低于99.5%）及含水量（不大于0.005%）。另一方面要控制好电流和电压，本项目打底电流100～110A，电压22～24V;填充盖面电流160～180A，电为26～28V。

③垫、弧等装配用板材要点：垫板材质应与焊接材料一致，坡口的形式要求与焊缝匹配，板材要符合设计要求，不能更换，使用手工焊接以及二氧化碳保护焊的焊接过程中，对于焊缝要求长方向尺寸不小于25mm。垫板的宽方向尺寸不小于50mm，长方向尺寸大于30mm以上，总厚度要求大于6mm。

④连接要点：对于焊接梁与柱，其接头部位如果是刚性连接，应考虑整体，形成整体框架后再向其它部位实施焊接操作。

箱型柱V型过渡现场焊接顺序：采用从内到外，让构件尽可能的在自由状态下焊接，以减少焊接应力，提高焊接操作的精确度。

焊接完成后及时复核尺寸，确保安装精度，及时进行无损探伤检测，确保焊接质量，并形成检验记录和检验报告，严格按规范进行验收。

⑤螺栓紧固要点：所有组件根据规范进行组装并进行检验与校准，检验合格后开始进行螺栓的紧固操作，紧固流程包括预紧，紧固两个过程，预紧要求达到设计标准的70%，紧固达到设计值上限，整个过程必须当天完成，预紧使用电动或者手动设备，而紧固需要使用电动设备，如果遇到不适合电动设备的情况，通过手动设备进行拧紧，并满足设计要求。

螺栓紧固顺序：一般按照中央顺序向外拧紧。

A. 接头部位的拧紧流程要先从接头的中间部位向两侧进行拧紧。

B.对于工形梁其螺栓的拧紧流程为按1-6顺序进行，从柱的顶端与底端翼缘开始，然后柱的腹板，最后侧面翼缘半。

C.接头螺栓的拧紧流程：按先拧紧关键组件，在进行辅件拧紧的流程。

5  关键指标验算分析

5.1 双机抬吊计算

①本工程37m实腹式H型钢梁采用双机抬吊机作业。

（Q主+ Q副）K≥Q1+Q2

取最重桁架自重Q1=27t，考虑索具重量Q2=2.0t，K为起重机降低系数，取0.8。即：（Q主+Q副）*0.8≥27t。

②起重机参数计算（详见表2）。

综合考虑起重高度、起重臂长度、工作臂长及起重机的工作幅度，参考吊车性能参数（详见表3表4），Q主选用一台重型汽车起重机QAY350汽车吊满足吊装18吨的施工要求。Q副选用一台重型汽车起重机QAY300汽车吊满足吊装16吨的施工要求。

③（Q主+Q副）*0.8=（18+16）*0.8=27.2≥27吨。

即一台吨QAY350重型汽车吊和一台重型QAY300汽车吊可以满足吊装27吨实腹式H型钢梁的要求。

5.2 吊装钢丝绳计算及选用

钢丝蝇拉力：F=G*B;F：实际拉力（kg.f）;G：重物的质量（kg）;B：不同夹角的系数系数：30°=1，45°=0.71，60°=0.58，90°=0.5;最大重量G为27t=27000kg;F=27000*0.58=15660kg.f=156.6kN6*37 ;直径28mm钢丝绳钢丝破断拉力总和：45503kg;单根直径28mm钢丝绳安全吊重F=45503（kg）*0.82/6=6218.743kg

最大重量拉力F=15660kg<6218.743*4=24874.97kg

综上所述：采用4根6*37直径28mm钢丝绳符合安全吊装要求！为确保施工安全，吊装采用高一个等级的6*37直径30mm钢丝绳，各项参数详见表5。

5.3 吊耳验算

吊耳验算采用ansys计算软件验算，吊耳在最大构件加钢扁担的重力301.8kN作用下，所受的屈服強度为154兆帕，小于Q345钢材屈服极限295兆帕，满足要求，吊耳承载力安全。（如图13、14所示）

5.4 桁架稳定计算

①结构整体抗倾覆验算结果：经计算，整体抗倾覆满足规范要求，各项参数详见表6。

②结构舒适性验算结果。

按高钢规计算X向顺风向顶点最大加速度（m/s2）=0.227;按高钢规计算X向横风向顶点最大加速度（m/s2）= 0.007;按荷载规范计算X向顺风向顶点最大加速度（m/s2）=0.201;按荷载规范计算X向横风向顶点最大加速度（m/s2）=0.013;按高钢规计算Y向顺风向顶点最大加速度（m/s2）=0.166;按高钢规计算Y向横风向顶点最大加速度（m/s2）=  0.007;按荷载规范计算Y向顺风向顶点最大加速度（m/s2）=0.134。按荷载规范计算Y向横风向顶点最大加速度（m/s2）=0.009经验算，舒适性满足规范要求。

③结构整体稳定验算结果 ：经验算，稳定性满足规范要求（详见表7）。

④楼层抗剪承载力及承载力比值计算：经验算，楼层抗剪承载力和承载比均满足规范要求（详见表8）。

6  主要施工控制措施

主要施工措施包括：①钢材原材料质量控制;②构配件定厂加工质量控制：③安全质量教育培训考试取证，特别是司索工、信号工、电焊工等特殊工种持证上岗;④安全风险源辨识及安全应急预案;⑤深化设计、专项方案及技术交底;⑥安全防护用品及安全防护措施;⑦监控量测;⑧检验试验;⑨检查验收;⑩安全质量及环境保证体系;{11}考核奖惩等。

7  监控量测及检验试验

①本项目广泛应用BIM建模技术，采用全站仪、水准仪、激光垂直仪进行定位测量、高程测量和垂直度测量，分别按放样测量、过程检测和精准定位进行监控量测工作，主要构件监控测量结果详见表9。

经量测，定位精确，垂直度和侧向弯曲矢高的偏差符合规范要求。

②本项目焊缝采用超声波探伤检测，经自检、监理抽检和第三方检测，均为I级焊缝，结构安全，焊接优良，且荣获“全国优秀焊接工程奖”。

③本工程高强螺栓采用电动扭力扳手紧固，扭力扭矩均符合规范要求。

8  结束语

随着设代发展，技术进步，我国在钢结构安装施工技术越来越成熟，在施工质量上有了很大提升，反向促进了建筑业发展，促进了经济发展，推动建筑技术进步。但对在施工建设中存在的问题，仍然要客观科学的处理，保障工程质量和施工安全。

参考文献：

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