體育館大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)分析

【摘要】大跨度空間結(jié)構(gòu)的一個較為明顯的應(yīng)用就是體育場館建筑。這是基于體育場館的特點(diǎn)，較大的跨度和空間都是體育場建筑所必須的。本文進(jìn)一步分析了體育館大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)，以供同仁參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】體育館；大跨度鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

1、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的分類及特點(diǎn)

1.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有受力合理、網(wǎng)架高度小、重量輕、剛度大、抗震性能好、節(jié)約鋼材及可以在工廠批量生產(chǎn)現(xiàn)場施工快捷等許多優(yōu)點(diǎn)；一般用于體育館、大型商場、會展中心、候車廳、飛機(jī)庫等建筑的屋蓋。但是也具有節(jié)點(diǎn)上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較為復(fù)雜等缺點(diǎn)。

1.2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力合理、跨度大，剛度大、抗變形能力強(qiáng)、整體穩(wěn)定性好，由于構(gòu)成大型空間所使用的桿件相對單一，桿件和節(jié)點(diǎn)構(gòu)件可以工廠預(yù)制，施工速度快，不需要大型輔助機(jī)械設(shè)備。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍廣闊，是一種擁有廣闊發(fā)展前景的空間結(jié)構(gòu)體系。

1.3懸索結(jié)構(gòu)

懸索結(jié)構(gòu)通過索的軸向拉伸抵抗荷載作用，能充分利用材料的抗拉性能，布置靈活、節(jié)約材料、使用范圍廣泛、易于施工。中國在古代就已經(jīng)在使用懸索技術(shù)，古人用竹、藤等制成的材料作為吊橋的懸索。在當(dāng)代的結(jié)構(gòu)中，對懸索和地錨的要求越來越高，另外懸索結(jié)構(gòu)與其他常規(guī)結(jié)構(gòu)相比，設(shè)計(jì)與計(jì)算上相對復(fù)雜，這都制約了懸索結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

1.4膜結(jié)構(gòu)

膜結(jié)構(gòu)主要有空氣支承膜結(jié)構(gòu)、張拉式膜結(jié)構(gòu)、骨架支承膜結(jié)構(gòu)等形式。常見的充氣膜結(jié)構(gòu)需要依靠室內(nèi)不斷充氣，使內(nèi)外產(chǎn)生一定壓力差（東京巨蛋棒球體育館內(nèi)外氣壓相差0.3%），室內(nèi)外的壓力差使膜體受到向上的飄浮力，從而提供較大的跨度。張拉膜結(jié)構(gòu)自重是所有結(jié)構(gòu)中最輕的，另外膜的張拉形狀可根據(jù)建筑物形狀而改變，造型變化自由。透光性、安全性非常好，但是耐久性與其他結(jié)構(gòu)相比較差。

1.5薄殼結(jié)構(gòu)

薄殼結(jié)構(gòu)按曲面形式可分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等，按照材料可分成混凝土薄殼、鋼薄殼和復(fù)合材料薄殼。殼體充分利用材料的強(qiáng)度，使其既能具備承重能力又具備了圍護(hù)功能。在實(shí)際的項(xiàng)目中還可利用對空間曲面的切削與組合，從而得到不同形狀的外形滿足人們不同的需求，但制作起來相對繁瑣，時間長材料浪費(fèi)多。在使用中薄殼結(jié)構(gòu)把自身受到的壓力分散地分配到結(jié)構(gòu)的每個部分中去，避免了構(gòu)件局部的集中受力，以很小的橫截面來承受相當(dāng)大的荷載。薄殼結(jié)構(gòu)是一種強(qiáng)度大、剛度強(qiáng)、受力合理且較為經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。薄殼結(jié)構(gòu)也存在著不少缺點(diǎn)，由于自身曲線多，變化復(fù)雜，如采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)對于模板制作難度加大，同時施工難度較大；由于薄殼結(jié)構(gòu)殼體很薄，保溫隔熱、隔音效果不好，不宜適用于對音響效果要求高和節(jié)能要求高的建筑。

2、體育館項(xiàng)目大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1施工準(zhǔn)備階段

在施工準(zhǔn)備階段，其質(zhì)量管理和控制包括施工方案的優(yōu)化及施工程序的合理安排，施工人員與設(shè)計(jì)人員間要做好相應(yīng)的施工技術(shù)交底，并且要詳了解每道施工工序的質(zhì)量要求和標(biāo)準(zhǔn)。同時，在對施工圖紙進(jìn)行審查的過程中，也須做到嚴(yán)謹(jǐn)和仔細(xì)，且針對施工人員還需要加強(qiáng)施工技術(shù)培訓(xùn)，既能提升施工質(zhì)量，又能確保施工工期順利推進(jìn)。而針對施工過程中應(yīng)用到的各種原材料，質(zhì)量管理人員也需對其進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)和審查，即對于存在缺陷的原材料或質(zhì)量檢驗(yàn)不合格的原材料須嚴(yán)格禁止使用。而在實(shí)際施工之前，針對施工設(shè)備和機(jī)械也需進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和維修，要對相關(guān)的施工機(jī)械進(jìn)行合理的配備，同時采用質(zhì)量預(yù)控法，對施工中可能出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行預(yù)先控制，這樣就能避免大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工的過程中不會出現(xiàn)較大的質(zhì)量問題。

2.2施工過程中

在實(shí)際施工的過程中還需要建立相應(yīng)的質(zhì)量管理保障體系，以確保大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工能達(dá)到較高的質(zhì)量。在體育館項(xiàng)目大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工的過程中，由于其對質(zhì)量要求相對較高，且施工過程面臨相對較大的難度，因此在實(shí)際施工的過程中須對其質(zhì)量管理工作加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，對各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)需進(jìn)行嚴(yán)格的執(zhí)行。同時，應(yīng)按照施工設(shè)計(jì)組織要求對具體的施工流程進(jìn)行嚴(yán)格控制，只有這樣才能確保工程質(zhì)量管理工作發(fā)揮出真正的作用。而施工人員在實(shí)際施工的過程中，需將施工質(zhì)量放在施工的收尾，即對施工質(zhì)量進(jìn)行精心管理，這樣才能確保有效實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理目標(biāo)。在大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工的過程中，還需對施工作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行詳細(xì)的研讀，按指導(dǎo)書上的各個要求和標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格進(jìn)行施工操作及技術(shù)交底，以確保能夠?qū)κ┕み^程進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控檢查及控制，從而達(dá)到提高整個大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的目的。

2.3防止高空墜落的措施

（1）臨邊防護(hù)

體育館屋面鋼結(jié)構(gòu)為空間桁架結(jié)構(gòu)，屋面結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、施工工序多，為確保施工人員的安全，本工程在桁架結(jié)構(gòu)吊裝基本完畢后即在桁架上弦下方設(shè)置水平安全網(wǎng)，在桁架上方用木板鋪設(shè)通道，隔跨設(shè)置生命線，給施工人員配備雙安全繩。在屋面底板安裝完畢后可以拆除水平網(wǎng)。桁架空中對接時，對接點(diǎn)正好位于支撐架頂部，支撐架頂部即為施工人員的操作平臺。

（2）施工安全爬梯和生命線

散裝構(gòu)件到達(dá)現(xiàn)場拼裝成型后，將安裝施工用的臨時爬梯在構(gòu)件吊裝前焊接在桁架上，爬梯焊接承載力應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范實(shí)施。爬梯由75mm×6mm的角鋼及φ12mm的圓鋼焊接而成，步距為300mm。生命線設(shè)置為全部施工作業(yè)區(qū)域，用75mm×6mm的角鋼垂直焊接在鋼構(gòu)件上表面，或采用卡扣將鋼絲繩直接綁扎在桁架或牢固的土建結(jié)構(gòu)上。采用φ8mm鋼絲繩穿過、打結(jié)，間距為5m。

（3）安全施工吊籃

在桁架之間的接口處需全熔透滿焊，因此，在管件的下表面范圍施焊時需要安全吊籃，便于施工人員在吊籃上安全規(guī)范作業(yè)。吊籃骨架由75mm×6mm角鋼或者φ50 mm鋼管焊接而成，吊籃底部腳踏處均為φ12～16mm的圓鋼，腳踏處圓鋼布設(shè)（焊接）間距為小于80mm，吊籃4個立桿與管桁架焊接牢固。將吊籃骨架四肢焊接在相應(yīng)的桁架部位，滿焊后吊架整體承載力為1000kN×4倍安全系數(shù)。

結(jié)語：

由于體育館項(xiàng)目大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工的過程中，所使用到的鋼桁架具有較大的跨度，因此，在現(xiàn)場施工時，其拼接、吊裝及安裝等工序均面臨著相對較大的難度，因此，必須要掌握好大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)，才能確保體育館項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]周建偉.某大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案比選及體系優(yōu)化[J].江蘇建筑，2010（2）：29.

[2]郭正興.基于向量式有限元的大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)分析方法[J].湖南大學(xué)學(xué)報，2016（3）：48.

作者簡介：

魏海峰，日照三磊建設(shè)發(fā)展有限公司，山東日照。