大跨度單層鋁合金網殼結構在施工中的重點難點分析
——以郫縣體育館網殼工程為例

蒲珩璠， 覃良玉， 覃 明， 陳紹洪, 陳 寶

(1.四川元豐建設項目管理有限公司, 四川成都 610051;2.成都市成華區政府投資項目評審管理中心 , 四川成都 610051;3.成都市西匯投資有限公司, 四川郫縣 611730;4.四川省城市建設工程監理有限公司, 四川成都 610041)

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大跨度單層鋁合金網殼結構在施工中的重點難點分析
——以郫縣體育館網殼工程為例

蒲珩璠1， 覃良玉1， 覃 明2， 陳紹洪3, 陳 寶4

(1.四川元豐建設項目管理有限公司, 四川成都 610051;2.成都市成華區政府投資項目評審管理中心 , 四川成都 610051;3.成都市西匯投資有限公司, 四川郫縣 611730;4.四川省城市建設工程監理有限公司, 四川成都 610041)

郫縣體育館項目是由鋁合金網殼結構結合防水鋁板等形成承重結構與圍護結構一體化造型屋蓋體系，其獨特的造型及結構給施工帶來一定難度。文章以郫縣體育館網殼工程為例分析了施工的重點難點，并在施工過程中采取有針對性的施工措施，保證了結構施工的安全性。

大跨度鋁網殼； 體育館； 精確定位； 加工精度； 安裝精度

體育場館等大型公共建筑通常要求內部沒有支撐構件，能形成大跨度、高大的開敞空間。單層鋁合金網殼結構跨度大、結構簡潔、受力均勻、荷載傳遞路線短、結構整體性強、構件強度充分發揮、工作效率高、結構自重輕，同時具有外觀新穎、降低能耗、擴大使用空間、免日后維護、零滲漏的特點。大跨度鋁合金結構相對于鋼結構，鋁合金結構在材料損耗、結構自重、跨度、安裝工藝、施工工藝和工期等方面具有很大的優勢。因此，大跨度單層鋁合金網殼結構在工程實踐中得到了較為廣泛的應用。但由于鋁合金網殼結構在跨度、建筑造型、網格形式、節點形式、桿件截面和內力、支座約束、施工方法等方面的特點，在整個施工過程中必須抓牢施工的重點和難點。本文針對鋁合金網殼結構的重點和難點，以郫縣體育館網殼工程為例進行了具體分析，并在施工過程中有針對性的采取措施，在最大限度提高美觀的同時，保證了結構施工的安全性。

1 工程概況

郫縣體育館位于四川省成都市郫縣郫筒鎮,由成都市西匯投資有限公司出資的國家政府項目，由綜合體育館、室內游泳館組成，軸網正交布置，兩館屋蓋連為一體，網殼跨度為65.5 m(短軸長度無支撐)，最高高度為24.15 m。結構采用單層鋁合金網殼結構，兩館的整個屋面骨架為不規則的雙曲面的鋁合金單層網殼,上面為鋁板、玻璃等屋面圍護系統，結合防水鋁板形成防水體系，滿足保溫、隔熱、降噪、防水功能為一體的集成系統。是西部地區目前為止建筑體量最大、跨度最大、造型最復雜、施工較難的鋁合金結構[1](圖1)。

圖1 郫縣體育館效果

2 大跨度單層鋁合金網殼結構施工的重點難點

郫縣體育場館網殼工程為空間曲面多網格，具有跨度較大、結構復雜、制作及安裝精度要求高等特點，其獨特的造型及結構給施工帶來一定難度，為確保結構施工安全，對本項目的重點和難點進行了具體分析。

2.1 精確的定位測量

2.1.1 鋁合金網殼工程測量特點

該工程結構復雜，施工前和施工過程中時時涉及測量技術，該工程測量具有以下特點：

(1)設計精度要求高，精度控制難度大；

(2)基礎測量，需轉點；

(3)高空三維定位，實測難度大；

(4)吊裝范圍大，過程測量控制作業量大。

由測量特點可知，精確的測量和控制是鋁合金網殼能否順利安裝的前提；鋁合金吊裝安裝時的測量定位是保證構件順利對接的基礎；在現場埋件的定位測量上，埋件安裝的精度是保證結構桿件能否順利進行安裝的關鍵。 因此測量放樣定位就顯得尤為重要, 在安裝前需安排測量工程師根據施工總包單位提供的測量坐標控制點進行埋件定位控制。

2.1.2 工藝流程

工程測量前應了解設計意圖、熟悉圖紙、掌握驗收標準和檢測方法，編制測量方案，校驗測量儀器，確保施工精度。鋁合金網殼工程測量工藝流程見圖2。

圖2 鋁合金網殼工程測量工藝流程

2.1.3 測量控制網布設原則

本著“先整體后局部，先控制后碎部，高級控制低級” 的測量控制網布設原則，本工程平面控制網分兩級測設，首級為總控制網，二級為各部分軸線控制網。總控制網以業主和總包提供的控制(網)點為基準，測設時采用導線測量方法進行測設。根據本工程平面特點，總控制網布設6個基準點。二級控制網依據首級平面總控制網采用直角坐標法和極坐標法測設建筑軸線控制軸線。

高程控制根據業主和總包提供的由規劃勘測部門設置的水準基準點為依據，引測到現場首級平面控制網的控制點，建立水準基準組。采用高精度水準儀進行數次往返閉合測量形成正式基準點資料，便于相互校核和滿足分段施工的需要。這樣控制點組成測量總控制網，作為結構、安裝工程施工和建筑物沉降觀測的測量依據。

2.2 桿件的加工高精度

鋁合金網殼結構中的H型鋁合金桿件是本鋁合金空間曲面網格的主要組要部分，總量7 718根。H型鋁合金桿件制品的綜合性能、尺寸精度、生產周期是直接影響到本工程安裝質量和安裝進度的重要因素。鋁合金節點板是鋁合金網殼結構中連接點的關鍵部件。經過對國內大型鋁合金網殼結構加工制造業的考察和技術調研，鋁合金節點板的深加工多采用最原始的手工錘敲、多次折彎、無模成型等技術來加工，但這些加工方式易造成材料表面有壓痕、開裂、曲面角度偏差過大或加工成本過高等問題，無法實現批量加工。因此鋁合金圓盤加工方式的優化選擇是決定本工程能否高效、高精度安裝的關鍵點。

為了能夠精確的完成節點加工，提高整體建筑各方面的要求，達到承重、抗風壓、地震荷載等功能，材料的選用是第一個重要環節。為確保產品內在的質量，在材料入場及加工制造的過程中，采用先進的設備及儀器比如光譜分析儀、型材斷面測量系統、氙燈耐侯性試驗箱、先進電子材料試驗機、鹽酸噴霧試驗機、光澤測試儀、色差計等鋁型材產品必備和型式試驗必備的檢測設備，保證本工程結構的施工質量。

桿體加工前必須對原材料先進行探傷檢測，以確保原材料在加工前的品質保障，按照實際圖紙要求尺寸，將原材料分類。熔鑄是鋁型材生產的首道工序，熔鑄后的鋁棒合金結構均勻，細膩是型材擠壓質量的前提保障。鋁合金熔煉是生產優質鋁鑄棒的最重要工藝環節之一，如果工藝過程控制不當，會在鋁鑄棒材中產生夾渣、氣孔、晶粒粗大、羽毛晶等多種鑄造缺陷。鑄造和熔煉生產都是鋁及鋁合金加工工藝中的組成部分，其主要目的是配制合金，通過適當的工藝措施(如精練和過濾)提高金屬凈度，鑄造成型。它不僅能提供符合加工要求的優質鑄錠，而且鑄錠質量在很大程度上影響壓力加工過程和制品的質量。擠壓是鋁合金型材加工流程的重要一環，擠壓方法的選擇、坯料形狀與尺寸的確定以及擠壓溫度和擠壓速度、模具結構的確定都是影響鋁合金型材擠壓質量的關鍵因素。擠壓加工能充分發揮材料的塑性或材料的最大變形量，使其金屬制品的綜合質量大幅提高，但也存在相應的缺陷。所以必須制定合理擠壓工藝流程，來保證鋁合金構件的質量和生產周期。鋁合金構件的深加工是本工程所用鋁合金構件制作的一個重要組成部分，H型鋁合金桿件及圓盤的加工尺寸、制孔精度對后期鋁合金網殼結構的安裝起到關鍵性的作用。根據鋁合金大網殼結構前期的劃分區域、生產計劃料表、安裝優先程度，優先加工現場需要安裝的區域的鋁合金構件，并組號標識。嚴格按深化設計零件圖下料，下料前必須認真看懂、理解零件圖的各項技術指標、尺寸的含義，認真核對型材代號及斷面形狀。下料加工前根據鋁合金型材加工的要求，做出高精度的樣板，保證下料的精確度，其中樣板與下料時的允許偏差必須滿足表1的要求。

表1 樣板(樣桿)與號料的允許偏差

2.3 現場構件的精準安裝

由于鋁結構安裝往往需要用大量的節點板和桿件，且每塊節點板和每根桿件在尺寸上都有一定的差異，所以為了安裝工作的順利進行，在安裝前需現場進行節點板和桿件的區分工作。安排人員進行圖紙分解，對節點板和桿件進行分序堆放，有條件的可以直接將構件堆放在相應的工作面上，這樣安裝起來更省時省力，便于查找。然后進行構件安裝，根據安裝現場條件及結構設計的特點，經過多種方案的比選，決定采用滿堂腳手架搭設平臺、髙空散裝方式對本項目網殼進行安裝，安裝方式為散裝。網殼深化設計過程中，按照軸線或者結構沿線設計分區。

根據網殼的形狀及施工的合理性，先從網殼中間開始安裝，使網殼整體形成自支撐體系，然后從中間向兩端安裝網殼。桿件就位后采用鎖緊螺栓將桿件與節點板連接，用專用工具—氣動環槽鉚釘槍的槍口套在鉚釘的工作段環槽上，并將槍口抵住釘套端面，再扣動槍上扳機，鉚釘槍即將鉚釘的夾緊段環槽釘桿拉緊，直到斷裂為止。此時，釘套內壁擠入鉚釘的工作段環槽中，形成新鉚釘頭，從而把被連接鉚接緊固。按照分區線將網殼的安裝施工分為若干區域，便于構件的制作、發運以及安裝過程的順序控制；同步安裝跨度方向兩端支座及其桿件，安裝網殼中段從底部至屋頂桿件，逐層安裝直至游泳館和綜合館的網殼連接，安裝整個場館中段部位桿件，從整個場館的中間向兩邊安裝，依次從中間向兩邊安裝，鋁結構安裝完成，形成整體模型，保證安裝精度。

3 結束語

大跨度單層鋁合金網殼結構安裝作為一種新型的結構 安裝工藝，對于整個施工來說，是一種新的挑戰。施工過程中通過精確定位、桿件的加工高精度要求，現場構件精準安裝的要求，結構吊裝塔式起重機、拼裝平臺的合理布置，有序的合理穿插等系列措施，有效解決了空間大跨度鋁合金穹頂結構及裝飾體系的安裝難題，取得了良好的實施效果，得到了同行和專家的肯定。本項目擬申報國家鋼結構金獎。

[1] 覃明.本質安全理念在郫縣體育場館網殼工程項目中的應用 [J]. 四川建筑， 2016(6).

蒲珩璠(1981～)，女，本科，工程師，從事土木工程監理工作。

覃明(1973～)，男，工程碩士，高級工程師，從事土木工程管理工作。

TU245.2

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[定稿日期]2017-02-27