椭圆形屋面的螺栓球网架安装施工技术

朱慧玲

上海建工集团股份有限公司海外事业部 上海 200032

1 工程概况

特立尼达和多巴哥国家自行车赛车馆，总规划用地面积为134 445 m2，建筑面积19 424 m2，其中包含运动场、观众看台、变配电室、水泵房、商店、VIP用房等相关设施。建筑地上3层，高度21.8 m。赛车馆屋面为椭圆形，采用双层正放四角锥钢网架结构体系，场馆长度123 m，宽度85.6 m，支座位置安装标高为16.5 m，屋脊标高为23.3 m，网架最大矢高为6.0 m。钢网架下弦多点支承，所有位置均为螺栓球网架结构，杆件质量轻、数量多。网架上覆厚16 mm聚碳酸酯采光板和铝镁锰合金板屋面板材。

网架杆件、封板、锥头和套筒材质均为Q345B，螺栓球采用45#钢锻造，高强螺栓采用40Cr钢。赛车馆屋面结构平面、剖面如图1、图2所示。

图1 赛车馆屋面结构平面示意

图2 赛车馆屋面结构剖面示意（半幅）

2 主要施工重难点

1）本工程为海外工程，网架结构的所有部件均在国内工厂进行制作、焊接、除锈、涂刷油漆及防火涂料，钢结构构件均要通过海运及陆运到达施工现场，运输周期长，工期紧，需要进行合理组织。

2）屋面为大面积空间螺栓球网架结构，施工质量控制难度大，所有构件均需要空间三维定位，测量复杂，精度要求高，必须严格精确测量和控制变形。

3）钢结构与混凝土同步交叉施工，土建、钢结构等各专业之间的协调管理工作繁杂，确定安装方法是难点，网架拼装和施工顺序都需要精心策划。

4）屋面系统施工均在高空进行，安全控制是重点。

3 安装工艺方法确定

螺栓球网架屋面安装通常采用的方法包括分条或分块安装法、滑移法、整体吊装法、整体顶升法和高空散装法。安装工艺方法各有特点[1]，如表1所示。

表1 网架屋面安装方法比较

现场脚手架搭设材料充足，根据施工场地狭小、海外项目专业设备运输进场难的特点，网架屋面安装采用移动脚手架高空散装的方法，并在施工工艺、安全防护上制定必要的技术措施。

4 施工部署

4.1 施工平面布置

将网架材料堆场设置在大塔吊的作业半径之内，避免构件的二次驳运。现场道路应满足30 t集装箱卡车的安全通行、转弯、掉头需求；网架及屋面施工期间，塔吊配合钢结构施工。塔吊布置、土建材料堆场、网架材料堆场、材料仓库布置如图3所示。

图3 赛车馆平面布置示意

4.2 施工顺序确定

赛车馆钢结构为螺栓球三层网架结构，杆件质量轻、数量多，塔吊覆盖不到的部位使用人工搬运，杆件在吊运时单包质量＜2 t。施工时从椭圆形平面西侧向东侧连续推进，每次推进步距8.4～13.2 m，共移动11次，如图4所示。

图4 施工顺序

5 钢结构安装

5.1 施工准备

1）脚手架搭设。网架安装及屋面底板安装采用脚手架平台施工。在赛车馆施工场地搭建移动脚手架工作平台，搭设前需确保地基能承受脚手架平台荷载，在看台部位使

用固定脚手架，赛车馆内部凹陷部位采用钢支撑架，使脚手架工作平台在同一平面内。脚手架工作平台面积为14 m×80 m，平台上面满铺厚2 cm的模板。移动脚手架共计4部，每部平台面积为14.2 m×15 m，移位后，将4部脚手架用脚手管连接成整体后使用。两侧看台上的脚手管需要每次移位后重新搭设，脚手架搭设立面如图5所示。

图5 脚手架立面示意

2）施工机械、机具选用。采用ST7030塔吊将杆件垂直运输到脚手架平台上，塔吊覆盖不到的部位使用人工搬运。杆件在吊运时单包质量不得超过2 t。以最大构件质量3 t为依据，选用4 t吊带。

5.2 主要施工工艺

1）定位放线与基础标高复测。根据安装图纸，放出纵横网架两个方向的轴线。轴线放线后，应进行反复测量并确定。根据基础测量记录对基础标高进行复测，对偏差较大且影响安装的基础制定整改方案并予以处理。

2）网架下弦的拼装。将支座固定，并保证轴线的标高尺寸，根据安装图纸将下弦螺栓球用垫木垫至安装标高，根据编号连接下弦螺栓球和下弦杆件，调整下弦螺栓球和下弦杆件并将螺栓拧紧。

3）网架上弦及腹杆的安装。将上弦的螺栓球与网架的上弦杆件（2根）及腹杆（4根）拼装在一起，并将螺栓紧固到位。用绳索及滑轮将上弦杆件及腹杆安装就位；在安装上弦杆件时，将檩条支托安装就位；为便于安装，杆件不要一次紧固到位，待拼装3个单元后，再陆续紧固。按上述安装方法，将一榀网架全部安装完成，调整拼装好的网架，使其外形尺寸符合规范要求；用手锤敲击套筒的方法检查高强度螺栓的紧固情况，保证高强螺栓全部紧固。

4）檩条安装。在地面将主檩和次檩组装在一起，组装的宽度为8.4 m（2个单元宽度）。檩条拼装后经测量对角线尺寸，如果偏差较大，应进行调整，以保证檩条与支托的连接。利用现场的塔吊，将组装好的檩条片吊装就位，同时拧紧安装螺栓。檩条安装后，对网架的节点及磨损处进行补漆。

5）脚手架平台的滑移。脚手架平台采用4个单体，分别进行滑移。移动时，应将14#槽钢轨道放置平实，保证轨道为直线。同时，应将支撑及连接杆拆除。保证脚手架同步移动，用麻绳在两侧进行拉敷，避免倾覆。

6）网架安装测量控制。恒荷载条件下，网架的最大下挠量不大于短轴长度的1/250。在安装时，在网架的跨度方向预起拱80 mm。

7）屋面系统的安装。

① 屋面底板安装。先测放出第一列板的安装基准线，以此线为基础，每20块板宽为一组距，在屋面整个安装位置测放出底板的安装测控网，压型底板通过自攻螺钉与主檩条连接，彩钢底板安装时应注意板底的平整度，跨中挠度不得超过1/200。

② 镀锌钢丝网的安装。钢丝网片的连接采用自攻螺钉，在自攻螺钉上穿上一块小型连接片，将钢丝网与屋面钢檩条铆接。

③ 屋面板铝合金支座的安装。先安装支座下方的隔热垫，打入自攻螺钉，然后对支座进行校正，调整偏差，并注意支座端头安装方向应与屋面板铺板方向一致。校正完毕后，再打入其他螺钉，将其固定。

④ 吸声棉、保温材料安装。吸声棉与底板同时安装，在安装底板时，进行无纺布等吸声材料的安装。应保证两块板间的密实度，玻璃纤维保温棉在穿入固定座时，采用刀片在保温棉上开口后穿入固定座，严禁强行破坏保温层及铝箔膜。

⑤ 屋面不锈钢天沟的安装。在确保天沟的水平度与垂直度的同时，应保证屋面固定座、檐口收边板的安装尺寸，防止天沟上口不直或天沟骨架在安装铝支座的位置坡度不一。屋面排水若有虹吸需要的，在安装时应注意确定相应的落水孔位置，开设落水孔。

6 脚手架平台安全验算

脚手架搭设间距为1.5 m，步高为1.8 m，脚手架钢管为φ48 mm×3.5 mm。单个脚手架底部面积为9 m×15 m＝135 m2。取验算单元1.5 m×1.5 m，高度12 m；活载取300 kg/m2，脚轮荷载600 kg/个，135 m2脚手架共计44个脚轮。经验算，立杆的稳定性，纵、横向水平杆的抗弯强度和挠度，扣件抗滑移及脚轮设置均符合要求。

7 主要安全控制措施

7.1 网架施工主要安全控制措施

1）所有构件及材料均由集装箱运输到施工现场，集装箱到达施工现场后要及时安排机械和人员卸车，避免集装箱在现场积压，在搬卸时要注意避免高处构件滑落而造成对人员的伤害。

2）脚手架搭设完成后，每个单体之间用脚手管连接成整体，平台上面满铺厚20 mm的模板，模板下面设置厚4 cm的方木。移动脚手架下面没有脚轮的立杆要用脚手管接到地面，连接扣件不小于2个。

3）脚手架平台前进方向一侧设置高1.2 m的栏杆，和网架的一侧连接，用φ8 mm钢丝绳封闭。施工人员在平台边缘行走时，安全带必须挂在生命绳上。

4）脚手架平台上堆放杆件时，要均匀散开，施工荷载300 kg/m2。赛车馆的外脚手架应搭设至网架檐口标高（24 m）以上。

5）网架安装时，垂直方向通行使用钢梯，水平方向使用2块厚4 cm的模板作为操作平台，钢梯和模板必须用麻绳与网架杆件上绑扎牢固。

7.2 屋面系统施工主要安全控制措施

1）屋面底板安装。安装用的活动脚手架、落地式脚手架搭设必须符合规范要求。在屋面檩条上部安装时，下方布置安全网，同时设置可供系挂安全带的生命绳。不得在屋面檩条作业位置下方同一操作面进行板材安装施工。

2）高强度铝支座安装。无屋面底板时，下方布置安全网，同时设置可供系挂安全带的生命绳。天窗、洞口位置和屋面临边必须设置安全围护。

3）屋面板施工。在屋面工程施工前进行屋面纵向安全通道的铺设，用于屋面板首板安装及材料的搬运。在屋面四周的临边位置、洞口设置安全围护。屋面上设置的可供系挂安全带的生命绳是防高空坠落的重点设施之一，施工人员必须在施工中时刻将双钩的安全带与之相连；在保温棉施工后，构造部位严禁进行焊接操作。

8 结语

特立尼达和多巴哥国家自行车赛车馆屋面网架结构吊装质量共约650 t，杆件数量多，结构形式复杂。通过对施工难点的分析，选择移动脚手架空中散拼吊装方案，采用合理的组织、科学的整体安装精度控制和有效的安全控制等措施，安全、高效地完成了屋面网架安装施工，保证了施工质量和安全，积累的经验可为同类工程提供借鉴。