钢格栅技术在体育馆外装饰建设工程的应用

杨栋峰

(晋中市保障性住房开发建设有限责任公司，山西 晋中 030600)

莫比乌斯带具有两个面即双侧曲面，一个正面，一个反面，被广泛地应用到了建筑、艺术、工业生产中，产生出独特新颖的造型及美轮美奂的视觉效果。莫比乌斯带钢格栅外装饰工业化程度高，便于形成标准化建筑体系，立体效果美观大方，线条简洁、综合效果明显，具有良好的市场推广与应用前景，同时钢格栅施工速度快、工期短、环保节能效果好，工程施工主要为焊接易保证工程质量，维修费用低，表面易清理，抗风压、耐久性好。

1 体育馆钢格栅外装饰工程施工

1.1 工程概况

体育馆项目，建筑平面为椭圆形，长半轴约为36m，短半轴约为26m，建筑高度11.5m，建筑面积约3400m2，结构形式为框架结构，主要功能为体育训练以及配套用房等，是本市体育公园内标志性建筑之一。外装饰构造为不规则曲线形莫比乌斯带钢格栅装饰，格栅系统采用直径203mm、159mm钢圆管，格栅立杆底端通过焊接空心球与埋件连接，格栅上部距顶端2.2m处通过203mm钢圆管沿曲线线条平滑连接。

1.2 组织与管理

本工程为山西省全国二青会手球场馆，是本市的重点工程。本项目我单位作为代建单位，由建设单位牵头，施工单位、设计单位、监理单位共同组织技术人员成立研究小组对装饰性钢格栅外立面，即莫比乌斯带钢格栅的实施进行全面、系统的研究，保证了工程质量。

1.3 主要控制内容

本工程主要控制杆件下料、节点加工尺寸偏差；杆件与地面角度、飘带部分精准定位；小单元胎膜架上拼制、滑动支座现场焊接，保证格栅曲率弧度；大吨位钢构件吊装、焊接顺序的质量控制。

2 施工工艺及方法

2.1 施工顺序

深化设计确定节点坐标→放线定位→杆件加工→焊接吊装→氟碳漆喷涂→验收

2.2 技术方案

2.2.1 深化设计确定节点坐标

采用泰科拉软件 CAD 及 BIM 技术，提前进行图纸深化设计如图1。

图1 BIM模型图

2.2.2 格栅柱脚与柱顶的定位方法

柱脚定位：用GPS定位仪将每根管件的坐标点测设到格栅基础上，再用全站仪进行复测。柱脚定位加工如图2、图3。杆件高度15.6m为悬空，用GPS定位仪将上部柱脚坐标垂直引下，小单元制作(每三根为一个单元)，每个门口处，飘带处为一个单元，在吊装时在柱顶挂线，线坠与下引点对准。为保证柱顶定位杆件倾斜角度正确，在胎膜架上必须找好角度，采取预拼、试吊改进胎膜。

图2 柱脚定位加工图(1)

图3 柱脚定位加工图(2)

2.2.3 钢格栅杆件尺寸放样

依据设计图纸上标注的尺寸及构件加工制造工艺要求的标准尺寸用CAD画出三维模型，再用泰科拉软件将杆件拆分成加工图，送往相应的车间下料制造。对于复杂节点的构件和加工人员沟通清楚，避免加工出错。现场胎膜选用5mm厚的钢板，在钢板上根据图纸设计的角度划出整体线型尺寸，将14号工字钢焊接在控制点处制作胎架。

2.2.4 格栅立柱与地面的安装角度控制

将在胎膜上制作好小单元用吊车吊至格栅基础预埋件部位，上部用吊车吊住，在水平钢管部位用倒链与主体部分拉住，吊装时把拼装管件的柱脚、柱顶坐标用GPS定位仪引至工作面，全站仪调整立柱与地面的角度，正确后先与柱脚半球点焊住再次用仪器检查，然后将管件与柱脚半球满焊。

滑动支座处精心焊接，根据支座加工图制作好滑动支座，在胎膜架上将飘带部分单元拼制管件与滑动支座焊接，用两台25t吊车整体抬起吊装就位，全站仪检查。

2.3 钢管曲线煨弧方法

不同曲率大直径的钢管曲线煨弧采用专业冷弯机，该设备由主电机、减速器、滚轮、油泵电机、齿轮油泵、溢流阀、电磁换向阀、工作油缸、顶轮及油箱等部件组成。

把钢管放在冷弯机上，与减速器带动的滚轮接触后，将压紧手柄进给锁紧，启动电机油泵组，由电动油泵输出的高压油经溢流阀(可调整所需压力)，进入聚成块到电液阀，有电液阀和点动开关(点进、点退)控制油缸工作，工作油缸推进，将钢管与三个支撑滚轮压紧并未发生弯曲变形时开始计算，油缸再推进的长度进程为每次 10mm-15mm，开主电机正转或反转，由主电机带动钢管工作，反复操作，达到加工标准为止。

2.4 格栅水平管节点的焊接施工顺序

首先为保证水平管连接平顺，利用专业软件拆分构件详图保证双曲弯管、曲面、相贯线特殊节点加工制作精确。其次将图纸设计水平管每拼的角度位置放样到胎膜架，水平管与相贯短管点焊，在胎膜架上必须保证每拼小单元水平管位置准确。然后拼制小单元每天吊装5-7拼，水平管部位局部出现偏差用倒链调整，每拼水平管之间全部先点焊，隔一水平管满焊一个，待拼制小单元全部安装完成后，再返回将水平管之间全部满焊。最后圆管构件的环缝，先在坡口内侧采用气保焊打底、埋弧焊填充盖面，然后外侧清根并在外侧埋弧焊盖面焊接完。

3 钢格栅涂装施工

3.1 喷涂施工方法及要求

按涂装工艺的要求，对构件进行边缘加工，去除毛刺、焊渣、焊接飞溅物及污垢等。喷涂应按顺序进行，先喷底漆，使底层完全干燥后方可进行中间漆的喷涂施工，做到每道工序严格受控。

3.2 关键点技术控制

(1)杆件呈双方向倾斜难度大(前后、左右均倾斜)保证杆件间间距一致，弧度正确。(2)双曲弯管、锥管、曲面、相贯线特殊节点是加工制作的难点。(3)门口跨度大重量重，杆件不对称，涉及钢拉杆、滑动支座是安装的难点。(4)飘带部分曲率变化大，复杂多变，跨度达36m重量 34.6t吊装施工难度大。

3.3 工程整体效果

本工程钢格栅外装饰与原主馆建筑主体、外部其他构配件及公园绿化体系形成一体。充分应用节材、节地、节能的生产及建造方式，使用耐久性强、易于回收再利用的材料；利用工厂化规模生产，减少现场作业量，提高材料使用率及劳动生产率，同时便于保养维修更新，无论从设计到施工都将体育馆外饰面的新时代的建筑形式体现的富有生机与活力。

4 结 语

目前随着各种体育赛事、大众体育的不断兴起，全民掀起体育热潮，场馆需求日益火爆，我单位代建的本市体育馆副馆项目，在外装饰采用钢格栅装饰构件实现了施工速度快，工期短、效果好，保证了工程质量，同时钢格栅表面易清理，抗风压、耐久性好，后期维修费用大大降低。场馆外装饰美观大方气势宏大，为今后体育场馆建设具有良好推广与应用前景。