南通體育場活動屋蓋網殼安裝技術

張智勇

浙江精工鋼結構集團有限公司 浙江紹興 312030

摘要：南通體育場活動屋蓋的安裝控制對以后活動屋蓋的順利開啟起著至關重要的作用，通過對活動屋蓋安裝方案的選擇，為鋼結構活動屋蓋的施工積累了經驗。

關鍵詞：活動屋蓋網殼；安裝技術

1.工程概況

南通體育會展中心體育場位于南通市新城區，是江蘇省第十六屆運動會主會場，目前亞洲最大的開閉頂系統體育場。鋼結構工程由我司施工，本文主要介紹了鋼結構活動屋蓋網殼的施工技術。

2.活動屋蓋網殼安裝方案選定

活動鋼屋蓋是整個開合屋蓋關鍵部分，其結構形式為單層網殼，如圖1所示；通過臺車及軌道梁坐落在固定屋蓋上。整個單層網殼呈月牙形，由兩片完全對稱的網殼組成。網殼由人字斜桿組成菱形網格，并在南北向加設連桿，使網格成三角形。網殼東西向邊界為三角形截面封邊桁架，所有單層網殼桿件軸線節點均位于半徑為206.8m的球面上。活動屋蓋由移動臺車多點支撐，臺車軌道位于固定屋蓋的主拱上。軌道共有對稱的6道，南北邊兩道不設牽引裝置，僅在中間4道設牽引。臺車支點共44個，每片22個。

圖1 活動屋蓋網殼

活動屋蓋的投影長度201.92m，閉合后的寬度120.466m，沿徑向的最大高差8.86m，沿環向的最大高差27.481，網殼結構由大直徑鋼管相貫連接組成，鋼管最大直徑Φ630×30位于活動屋蓋的對接直邊，中間部分為Φ450×12～16，收邊采用Φ351以下的鋼管組成的三角形桁架。

由于活動屋蓋通過臺車連接固定屋蓋，采用怎樣的順序安裝活動屋蓋及臺車，如何消除活動屋蓋安裝對臺車及屋蓋開合的影響成為確定安裝方案的關鍵。

針對活動屋蓋的布置條件及特點，初步設想兩種方法安裝活動屋蓋：

一是采取分片累積滑移方案；二是采用高空拼裝方案。

考慮到所有單層網殼桿件軸線節點均位于半徑為206.8m的球面上，為分片累積滑移提供了條件。分片累積滑移總的思路是低位拼裝，分片累積滑移。該方案優點是在一次性搭建好的平裝平臺上進行吊裝，焊接，極大減少了高空焊接量，節點比較好定位，同時可利用現有的牽引和滑移裝置。

高空拼裝方案是比較常規的安裝方法，在高空對一根一根的桿件進行原位吊裝，焊接，有利條件是下部固定屋蓋可以為活動屋蓋提供支撐，節省工期，等標高安裝滿足結構安裝精度高的要求。

仔細考慮兩種方案，分片累積方案采用先連接分片區與臺車，利用臺車滑移，但這樣導致了滑移到位后，活動網殼產生的水平位移對臺車產生較大的水平力，給臺車帶來不利影響，這一點無法克服，導致分片滑移方案不可行。

高空拼裝方案可以利用臨時支撐將整個活動網殼支撐住，而不利用臺車支撐，在整個活動網殼拼裝完成，水平位移發生后，再安裝臺車，這樣保證了活動網殼的水平位移不對臺車產生影響，基于這一點，最終選擇高空拼裝方案。

3.活動屋蓋網殼安裝

1）總體安裝思路設想

a、在活動屋蓋節點（鑄鋼件）位置布置支撐胎架，胎架設置通過兩根H型鋼臨時固定在屋蓋上弦桿上，臺車處單獨設置臨時支撐，確保活動屋蓋臨時支撐拆除前，活動屋蓋拼裝完成，臺車不承擔荷載，活動屋蓋單根構件原位散拼到位。支撐布置如圖所示：

b、活動屋蓋安裝在活動屋蓋處于全開狀態的位置進行活動屋蓋構件拼裝，然后在固定網殼上搭設臨時平臺，用150噸履帶吊將鑄鋼件吊至安裝位置的平臺上定位固定好后，再安裝與鑄鋼件連接的管構件，構件安裝就位后與鑄鋼件焊接好。

c、鑄鋼件及管構件的吊裝選擇兩臺150t履帶吊機，分別在場內、場外吊機行走路線上吊裝鑄鋼件和管構件。

d、考慮到如果不拆除固定屋蓋支撐，活動屋蓋的重量將傳遞到固定屋蓋支撐上，故在安裝活動屋蓋時，先拆除固定屋蓋支撐。活動屋蓋自重荷載傳遞到固定屋蓋本身，通過計算表面，固定屋蓋完全可以承受活動屋蓋荷載。

2）臨時支撐的選用

在活動屋蓋節點（鑄鋼件）及臺車位置布置支撐胎架，支撐采用四肢格構式形式，支撐通過兩根H型鋼臨時固定在屋蓋上弦桿上，支撐布置如圖所示，共設置320個支撐。通過計算，拱間支撐立柱采用單角鋼L140×14，主拱、次拱頂部支撐及活動網殼周邊支撐四根立柱采用雙角鋼2L140×14，立柱間橫向及斜向采用角鋼L90×8進行連接，頂部橫梁采用L140×14連接。四根主立柱垂直于大地支撐在固定網殼的球面上，固定網殼懸空的地方由H型鋼H350×300×10×12與網殼支管連接，形成平面。臨時支撐四個定點與固定網殼用角鋼L100×10斜撐。臺車位置的鑄鋼件也采用雙角鋼2L140×14支撐，支撐在主拱弦桿上，保證臺車位置的豎向及側向荷載由支撐構件而非臺車承擔。

高空拼裝支撐點布置圖（單片網殼）

3）施工平面布置圖及施工區域劃分

主拱架和固定網殼安裝完成并且拆除固定屋蓋支撐后，開始安裝活動屋蓋，活動屋蓋在安裝過程中，施工作業面小，吊裝工程量大，根據構件特征及選擇的吊裝方案，將本活動屋蓋工程分成四個施工區，即施工A區、施工B區、施工C區、施工D區、施工A區～D區這四個施工區相互對稱，兩臺履帶吊對稱施工。施工平面布置圖如下

施工平面布置圖

4）安裝步驟

整個活動屋蓋的安裝按以下步驟進行：

第一步：在下部固定屋蓋上焊接臨時支撐，形成支撐體系；

第二步：在支撐形成的節點位置放置鑄鋼節點

第三步：按照先吊裝主拱和副拱桿件，后吊裝拱間構件的順序吊裝、焊接

第四步：按設計拆撐順序拆除臨時支撐，只留下臺車位置的44個臨時支撐