基于體育場館工程的鋼結構施工技術分析

徐執彬

0 引言

鋼結構具有耐用性好、空間跨度大、多功能性、維護成本低等特點，而且性價比高，施工時間短，施工噪音少，同時還具備施工機械設備租賃成本低等優點。由此可見，鋼結構具有廣闊的應用場景和推廣優勢。在體育場館建設中，就需要加強對鋼結構的使用，掌握相應的技術要點。

1 工程概述

某體育場館工程規劃用地面積21 000m，占地12 000m，建筑高度為27.8m，局部位置設有地下夾層，地上共有三層。該體育場館東西寬為108.12m，南北長為190.48m。該工程主要使用Q235B 無縫鋼管作為架及鋼梁的施工材料，抗拉強度實測值和屈服強度實測值比值超過1.2，有明顯屈服臺階且伸長率不低于20%。主拱架為雙向圓弧拱，跨度為85.6m，矢高為23.0m，斷面形狀是平行四邊形。該工程鋼結構構建較為復雜，施工范圍包含屋面拱架、拱架支撐、吊桿、中屋架、屋架、挑檐梁、挑檐環梁、檀條等。

2 工程施工難點分析

該體育場館鋼結構工程具有重量重、體型大、結構跨度大、安裝焊接技術難度大等特點，導致相應的施工難度很大，主要體現在以下三方面。

（1）工程組織管理難度大。該體育場館工程規模大、工藝復雜、技術管理難度高，是建設項目管理的難點及重點，所以需要從多個維度進行綜合考量、統一管理與協調配合，才能確保工程施工活動安全、有序、高效落實。否則很容易出現權責劃分不明確、工程活動相互沖突等問題。體育場館工程建設進程中，鋼結構施工還面臨著精度要求高的挑戰，需要對整個鋼結構不同位置、節點等進行精準設計與施工，相應的操作難度大，也會影響具體的工程組織管理。另外鋼結構的空間跨度較大，構件長度往往會因為溫度的變化而變化，進一步影響安裝施工精度，同時會給施工組織管理造成不小的阻礙和挑戰。

（2）合攏難度高。該體育場館工程的鋼結構跨度較大，在相應的施工過程中如何確保鋼結構有效合攏自然成為不容忽視的問題。一方面，必須考慮鋼結構本身的結構特性，對其中的壓環構件、柱腳、V 柱等進行綜合分析，考慮不同合攏口數量之間的對接關系；另一方面，則需要考慮施工技術、溫度變化等的影響，務必在保障施工技術科學、合理的前提下根據溫度變化情況適當調整施工方案，方能確保合攏點對接的精度。實際施工過程中，要想有效確保鋼結構合攏精度與質量，必然需要安排大量人力落實相應的實驗、測算工作，工作量巨大，再加上技術要求高，相應的施工難度并不低。

（3）拆卸難度大。體育場館工程的鋼結構施工過程中需要設置支撐塔架對主桁架等進行支撐，從而保障施工安全，確保施工過程中鋼結構受力平衡，為高質量、高效率施工提供有力支持。而在施工結束后，則需要對支撐塔架進行拆卸。由于拆卸支撐塔架會導致整個結構體系的受力情況發生變化，即不論是鋼結構本身還是支撐塔架都會發生變化。這意味著如果卸載順序、卸載工藝等不合理，會導致鋼結構或者支撐塔架受力變化巨大而造成安全隱患。因為體院場館工程本身規模大，鋼結構跨度大、結構復雜，相應的拆卸難度也十分大，給施工管理造成了不小影響。

3 工程建設的施工部署

施工前做好相應施工準備與部署，為施工建造的有序、高質、高效開展奠定根基。正式施工前，施工隊伍需要熟悉圖紙，計算工程量并進行現場調查，合理編制施工機具設備需用量計劃、工藝流程及作業指導書、勞動力需用量計劃等，并在此基礎上編制年、月、周施工進度表以及材料、構件、成品等需要表。后續應當進行安全交底和技術交底，編制臨時供水與臨時供電計劃、施工準備工作計劃等，從宏觀層面進行施工總平面布置，加強經濟承包與核算，并在審批后方可進行正式施工。對施工組織架構加以健全，明確具體的施工及管理權責，對鋼結構安裝勞動力進行合理規劃，確保現場施工人員（包含管理人員、裝配工、電焊工、油漆工、電工、測量工、探傷、機操工、起重工以及其他人員等）各司其職。準備體育場館工程鋼結構施工所需的機械設備，對鋼結構吊裝設備、履帶起重機、平板車、腳手架鋼管、螺旋千斤頂、CO焊機、直流焊機、交流焊機、全占儀、經緯儀、加工廠起重設備、橋式起重機等的規格、型號、數量等加以明確，提前規劃好相應的采購與租賃計劃。另外還需要針對鋼結構專項施工現場平面布置、現場供水與供電、臨時設施、施工進度計劃等進行合理規劃，為鋼結構施工做好全面準備工作。

4 體育場館工程鋼結構施工的技術要點

體育場館工程中鋼結構的安裝流程為：先對土建混凝土以及柱進行施工，之后對鋼結構構件進行進場拼裝，搭設承重支架，然后吊裝主桁架、縱向桁架、外挑鋼桁架，做好支撐固定，最后再完成測量與焊接方面的施工。

4.1 材料與設備準備

在安裝鋼結構前準備好材料與設備，能夠為后續施工活動提供良好支持。將鋼結構運至施工現場后，需要將其堆放于臨時堆場的指定位置。在各種材料與設備運輸至現場后，需要對鋼構件、材料等進行編號，確保構件的數量、編號等完全符合要求和標準。如果發現存在超過規范誤差或運輸受損的構件，需要及時進行處理。加強對現場材料與設備的保存管理，以免天氣或其他因素影響材料和設備的質量。其中彎扭構件加工制作是構件加工制作的重難點所在，主要體現在箱體的翼板與腹板分別呈現為彎曲和扭曲，相應的特殊工藝要求較高，而且加工量大、精度要求高，需要確保主體焊縫、內隔板焊縫以及牛腿焊縫為CJP 全熔透焊縫和構件裝配與成品的空間三維測量與校核足夠精準。必須嚴格按照下料、開坡口、無模成形、平臺放樣、立胎架、放下翼板、裝腹板、裝上翼板、胎下焊接、組裝牛腿、三維坐標測量、清理轉涂裝的順序嚴格規范彎扭構件的加工制作，并在確保加工制作質量達標后方可運至施工現場。

4.2 支座安裝

支座作為支撐鋼桁架的基礎部分，在鋼結構安裝過程中需要優先對其安裝。在安裝砼柱頂支座時，應當以交接軸線控制點以及標高基準點作為參考，因此實際施工時需要對制作定位軸線以及定位標高進行精準布設，布設后加強檢查，確保誤差不超過允許范圍。完成砼柱頂支座安裝后，應及時對軸線偏差、標高偏差等進行驗收和校正，達到驗收標準后方能進行桁架吊裝。在進行支座預埋板的放線處理時，應當利用控制網或控制點，于支座板上放出構件安裝定位“十”字線，并從中心點向“十”字線方向各引測一點，保證“十”字線方向上三點在一條直線上。

4.3 地面拼裝

施工現場地面拼裝具有焊接容易引起體變形、多牛腿高空對接精度要求較高、分片吊裝易引起彈性變形等問題，所以地面拼裝精度要求高且難度較大。為保障地面拼裝質量，需要根據現場情況編制合理拼裝與焊接工藝方案，并采取用設計合理的剛性胎架，通過兩片連拼的方式提高拼裝質量，并在拼裝過程中加強測量與復核，科學進行起吊計算并設置合理的吊點，如此現場地面拼裝精度才能得到充分保障，并為后續的高空吊裝奠定良好根基。

4.4 承重腳手架搭設

搭設好承重腳手架后，鋼結構吊裝施工活動方可安全、有效開展。鑒于主桁架結構具有長度大、結構單薄的特點，在完成吊裝后會受到自重與應力影響并導致主桁架的穩固性、安全性難以保障，應通過搭設稱重腳手架的方式對主桁架進行有效支撐。根據桁架吊裝要求和規劃，合理確定腳手架平面尺寸與高度，確保腳手架能夠很好地發揮承重作用。由于整個體育場館工程規模巨大，相應的鋼結構跨度大且結構復雜，在不同區域往往需要設置平面尺寸與高度不同的腳手架，才能很好地發揮支撐作用。實際工程中應當對鋼結構進行分解，將整個鋼結構劃分為多個較小的區域，并針對不同區域設計并搭設相應的承重腳手架。而且為確保支撐腳手架足夠穩固，避免出現沉降問題，在搭設承重腳手架時有必要在腳手架底部設置相應的斜支撐體系，這樣既可以確保作用力的直接傳遞，也能防止裙房混凝土樓板直接承載而出現塌陷風險。斜支撐體系的合理設置，能夠將鋼結構的荷載有效傳遞到混凝土柱，從而增強承重支撐的可靠性，同時方便現場加工與安裝，可以兼顧施工安全性、效率性的提升。在搭設承重腳手架時一定要按照相關規范與標準進行操作，其中腳手架柱肢應當選用D528m×12m 以及D609m×12m 的螺旋焊管。在搭設承重腳手架的水平腹桿時，應采取十字形或者交叉體系結構，這樣可以增強整個腳手架的穩固性，以免腳手架柱身產生過多扭動。

4.5 桁架施工

4.5.1 主桁架吊裝

體育場館工程鋼結構的主桁架截面尺寸較寬、較大，難以在工廠加工后運輸至現場，多采取現場地面拼裝的方式進行處理。為了保障地面拼裝的質量，需要通過搭設腳手架、設置千斤頂、墊枕木的方式搭設好拼裝胎具，確保拼裝胎具擺放水平。在對主桁架進行組拼前，需要先由監理單位進行驗收，達標后方可進行焊接。嚴格控制焊接質量，確保主桁架組拼質量完全滿足施工標準。吊裝時為了減少主桁架變形情況，需要在每榀主桁架中間位置搭設承重平臺，精確標好主桁架的拼裝位置軸線點、標高等，并將主桁架上下弦桿的位置固定好。在完成主桁架吊裝作業后，應及時通過枕木、千斤頂、倒鏈等對桁架位置進行調整，確保桁架水平偏差、垂直偏差以及控制節點標高等均符合標準。

4.5.2 縱向桁架吊裝

縱向桁架的吊裝需要在吊裝每二榀主桁架后及時進行，這樣才能確保整個桁架結構的穩定性和安全性?？v向桁架吊裝可于主桁架兩端同時進行，從而提高施工高效率。縱向桁架吊裝后需要對其水平偏差、垂直偏差等進行檢查，以主桁架為主要參照，確保吊裝質量完全符合要求。

4.5.3 外挑鋼桁架吊裝

外挑鋼桁架的吊裝需要于兩端同步對稱進行，這樣才能充分保障定位精度，確保外挑桁架呈線形。實際吊裝過程中應當加強指揮，在保障安全的前提下盡可能推動兩端對稱吊裝的同步進行，同時在吊裝過程中對吊裝位置進行有效調控，保障吊裝質量。

4.6 測量控制

一是平面測量?；谠锌刂茦哆M行復測閉合，將主軸設置于0mm 樓面上，經測量后將激光控制點標定出來。使用激光直儀對不同層的預留孔位進行通穿處理，進而確定不同施工區的點位，保障整個鋼結構的平面水平。

二是標高控制。以原始控制點的標高為基礎，使用水準儀從地下室水準點位置垂直向上進行測量，確定不同施工層的標高點處于設計標高。

三是桁架安裝的測量控制。初期進行預埋件施工時，就需要對砼柱頂支座的交接軸線、標高等進行測量，確保相應的誤差不超過允許范圍，如果驗收不合格不得進入后續的鋼柱吊裝工序。在桁架安裝過程中需要先對桁架就位情況進行控制，確?；阼旒芏ㄎ惠S線進行引測的柱頂標高以及定位尺寸在允許誤差范圍內。

4.7 鋼結構焊接

鋼結構焊接是體育場館工程鋼結構施工的重要工序，直接關系到整個鋼結構的穩固性和可靠性。地面鋼桁架拼裝焊接方法主要包括全位置焊接和氧焊，通常可選擇手工電弧焊。實際進行焊接施工前，需要對焊接工藝進行評定，進而確定合適的工藝措施以及工藝流程，并組織焊工參與相應的培訓與考核，確保所有進入現場施焊的焊工取得合格證。選擇合適的焊接施工材料與鋪材，確保所有材料均符合質量要求，焊條使用前應當進行烘干處理。在焊接作業區應當采取防雨、防風措施，作業風力超過5m/s 時嚴禁進行施焊作業。實際施工過程中，需要綜合應用管—管坡口對接焊、管—管T 接焊等焊接接頭方式，以整流式弧焊機作為手工電弧焊的機具。焊接時需要先進行組對、校正和復驗，并在預留一定的焊接收縮量后進行焊接定位處理，做好相應的防護工作，清理干凈焊接口的殘渣，然后才可進行焊接操作。在焊接后需要進行熱調處理，并對焊接質量進行檢驗，確保焊接質量完全達標后方可。對焊接口進行檢驗。焊接口檢驗采取外觀檢查與超聲波檢查兩種方式，確保焊接口不存在損壞情況而且焊縫質量完全符合相關要求和標準。在對厚板進行焊接時，很容易產生根部裂紋、表面裂紋、層狀撕裂，另外還可能面臨焊接效率太低、焊接應力大而導致焊縫組織粗大且沖擊韌性降低等問題。實際施工過程中應當采取雙絲打底、三絲蓋面、設置窄向隙坡口、加強預熱溫度控制、設置振動消除應力、提高材料Z 向性能、合理選擇焊接材料、完整的焊接工藝評定等措施，有效提高厚板焊接質量。而針對Q460 高強鋼焊接中普遍存在的材料強度高、焊接性差、焊接冷裂紋敏感性強等問題，則需要通過提前進行斜y試驗、熱影響區硬度試驗、插銷實驗、再熱裂紋敏感性試驗等進行焊接仿真試驗，提前對施工過程中可能出現的一些問題進行事先分析與控制，同時做好全面焊接工藝評定，盡量減少施工問題。通過焊接仿真分析對復雜節點焊接變形以及焊接收縮余量進行預測，同時對焊接工藝參數的影響、焊接殘余應力進行評估，能夠為具體的焊接施工提供科學指導。另外實際施工過程中應當采取窄間隙工藝、順序焊接、多層多道焊接、遠紅外陶瓷加熱、局部錘擊、局部超聲波沖擊等措施，有效消減焊接殘余應力。

5 結語

綜上所述，體育場館工程鋼結構施工難度較大，應在施工過程中嚴格按照相關規范及工藝流程進行操作，同時需要加強施工管理和監督，這是確保鋼結構施工安全性和可靠性的前提條件。在體育場館工程數量增多、規模增大的當下，全面加強鋼結構專項工程施工管理必要且緊迫，需要根據工程實際情況合理制定施工規劃，運用科學的施工技術推動施工質量切實提升，確保其高標準交付，推動體育場鋼結構工程邁上高質量發展的新臺階。