高空鋼結構操作平臺施工技術與應用

宋學瑀

摘 要：本文以國家殘疾人冰上運動比賽訓練館鋼結構項目為例，分析結構加工制作及安裝的關鍵施工技術并成功地運用到本工程實施中，取得了良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：高空鋼結構拼裝平臺;施工技術;應用

一、工程整體概況

國家殘疾人冰上運動比賽訓練館建設項目位于北京市順義區后沙峪鎮天北路321號中國殘疾人體育運動管理中心園區內，本項目為北京2022年冬奧會的配套項目。本工程含冰球比賽訓練館（含冰球館、冰壺館）和綜合樓，主要功能為比賽、訓練、運動員更衣等為保障場館運行的配套設施。冰球館定位于舉辦地區性和全國單項比賽，主要承擔體育競技、體育教學、體育娛樂和體育鍛煉等功能，冰壺館滿足冰壺訓練的需要。綜合樓主要為運動員公寓、餐廳和接待大廳及醫療康復用房。本工程總建筑面積31473㎡，其中冰球館及冰壺館建筑面積15935.2㎡，地上三層;綜合樓建筑面積15537.8㎡，地上七層，地下兩層。國家殘疾人冰上運動比賽訓練館包括場館和綜合樓兩部分，其中場館的結構體系為鋼筋混凝土框架結構，屋蓋為正放四角錐網架結構，節點類型為焊接球。屋面采用輕型金屬屋面，為坡屋面，采用結構起坡，屋面坡度為8%。結構設計使用年限為50年，建筑結構的安全等級為二級。總體使用鋼結構體系。場館由冰球館和冰壺館組成，場館5.500m標高以下為一個整體，以上為兩個單體。左側為冰球館，右側為冰壺館。屋面鋼結網架鋼管均采用焊接直縫鋼管，材質均為Q345B。

二、項目技術施工難點及解決措施

國家殘疾人冰上運動比賽訓練館屋面鋼網架結構總重量近600噸，投影面積達11000㎡，可采取的合理有效的施工方法一般為整體提升或分片吊裝，但是本工程場地狹小，并且場地下無地下室結構或其它混凝土結構，鋼網架投影部位下方為原狀雜填土，既不具備大型起重設備施工的條件，也沒有足夠的場地進行網架焊接球和桿件存，拼裝焊接場地更無從談起，同時因為本工程工期較緊，如果采用整體提升或分片吊裝，則將會影響場館的冰面結構筏板的施工以及二次結構砌筑的施工，或將導致整體后期工序都受到較大的影響。根據以上特點，項目采用高空搭鋼結構結構操作平臺和逐條累積滑移施工技術進行屋面鋼網架的施工。

（1）因本工程場地狹小，無法在地面進行堆放各種桿件和拼裝、焊接，為了解決此問題，采用在高空搭設鋼結構平臺進行拼裝焊接，冰球館鋼結構拼裝平臺尺寸為90m×12m，離地高度為13.5m～17.5m。通過在主體混凝土結構施工時預埋的鋼板以及其它連接件，將在該范圍內的主體結構作為高空鋼結構拼裝平臺的一部分，這樣既可以保證高空鋼結構拼裝平臺的整體穩定性，也可以節約大量的鋼材用量。

高空鋼結構拼裝平臺的搭設，較好地解決了鋼網架桿件存放和拼裝的問題，既是原材料存在的場地，也是桿件和焊接球拼裝的場地，然后通過逐條累積滑移將拼裝好的網片滑移出高空平臺，為下個單元網片提供場地。

（2）冰球館中間導軌支撐梁需要落地安裝，胎架高度為14m，但是該部位地面為原狀雜填土，地基承載力遠遠達不到計算要求，考慮該部位土層位置下有已施工完成的縱橫間距4m鋼筋混凝土灌注樁，該樁是冰面筏板基礎樁，該樁單樁設計承載力可達600KN，經與設計院就此方案進行溝通核實，該灌注樁完全可以作為胎架受力支撐。這樣就避免了基礎換填或增加混凝土基礎等地基處理措施，節約施工成本及工期要求。

三、施工方法

（1）高空鋼結構拼裝平臺借助于場館混凝土結構構件作為主梁來搭設平臺，平臺布置在場館二層西側平臺處，主要由鋼立柱、型鋼梁、混凝土結構梁、鋼結構次梁、木腳手板、防火布組成，施工工藝：植栓→基座安裝→立柱安裝→主梁安裝→次梁安裝→水平網鋪設→跳板安裝→欄桿安裝→平臺驗收使用

1） 化學錨栓安裝：在混凝土結構中相應位置用沖擊轉鉆孔，孔徑24mm、孔深165mm及螺栓直徑20mm。轉孔時應避免傷害到結構鋼筋。

2）立柱安裝：冰球館立柱選用材質為Q235B規格為350×10mm的鋼管;冰壺館立柱選用材質為Q235B規格為219×6mm的鋼管。化學錨栓植栓24小時后，首先安裝柱底板，在柱底板固定好以后，在柱底板放線，焊接擋板。底板選用20×1000×1000mm鋼板。經力學計算，采用用?20×260mm化學錨栓固定。錨栓孔深160mm，孔徑24mm。植栓完成后，根據現場植栓情況在鋼板上開4個直徑22mm孔。垂直度校正后，將立柱焊在鋼板上，并加焊3塊20×100×100mm加勁板。鋼柱焊接后不應拆除纜風繩，防止惡劣天氣，待與主梁焊接完成時方可拆除。

3）主梁安裝：主梁采用HN400×200×8×13mm型鋼，與立柱頂部焊接。左右加兩塊加勁板，加勁板固定主梁，主梁與主梁對接焊接。

4）次梁安裝：冰球館次梁選用材質為Q235B規格為219×6mm鋼管，間距為1.4m。提前在主梁上焊一個次梁定位板。每一個下弦球都能對應一根次梁。次梁一端搭在主梁（鋼結構）上，采用加勁板連接;另一端搭在混凝土梁上，采用在混凝土上使用?10×130mm化學錨栓后置埋件，然后次梁通過連接板固定在埋件上。次梁與混凝土柱連接時，在混凝土柱安裝鋼箍，次梁一端搭在主梁上，另一端與鋼箍焊接。

四、結語

高空鋼結構操作平臺施工方法，解決了國家殘疾人冰上運動比賽訓練館鋼結構結構加工制作及安裝的關鍵施工技術，研究成果成功地運用到本工程實施中。取得了良好的經濟效益和社會效益。

（1）經濟效益分析

利用現有的屋面梁板結構進行高空鋼結構拼裝平臺的搭設，避免全部采用鋼結構進行高空平臺的搭設，可節約鋼結構原材約15噸左右，考慮可周轉使用，可節省原材以及人工約10萬。

利用現有的主體結構的柱頭作為屋面滑移導軌支撐梁受力點，利用現有鋼筋混凝土灌注樁作為中間胎架受力支撐，避免二次進行導軌支撐胎架的搭設，或者對原狀土進行換填處理等措施，可節約原各項綜合費用28萬。

綜述，本研究節約了直接費用38萬元，同時也保證其它交叉工序比如二次結構砌筑和冰面筏板基礎可同時進行施工，提高了工作效率。

（2）社會效益分析

本項目的研究，降低了施工成本，縮短了施工工期，節約了資金，產生了良好的社會效益和經濟效益。該項科研成果有效地解決了國家殘疾人冰上運動比賽訓練館屋面網架結構工程的重難點問題，而且還能夠推動我單位建筑鋼結構施工技術的進步。

本項目通過對國家殘疾人冰上運動比賽訓練館屋面鋼網架結構施工技術的研究，開拓了新的思路，積累了成功的鋼網架結構施工安裝經驗，對類似工程具有指導與借鑒意義。

本項目的研究與應用，確保了國家殘疾人冰上運動比賽訓練館結構工程的施工質量，保證了安裝的精度，克服了各種施工技術難題，鋼網架結構焊縫抽查一次合格率達到100%。其成功經驗對類似工程具有指導和借鑒意義。

國家殘疾人冰上運動比賽訓練館為北京2022年冬奧會的配套項目，冬季奧運會結束后是主要為國家殘疾人冰球隊、國家殘疾人冰壺隊提供比賽訓練的場所。因此它的建設，為改善殘疾人體育事業以及人文關懷起到了重要的推動作用。