南通體育場活動屋蓋網(wǎng)殼安裝技術(shù)

張智勇

浙江精工鋼結(jié)構(gòu)集團(tuán)有限公司 浙江紹興 312030

摘要：南通體育場活動屋蓋的安裝控制對以后活動屋蓋的順利開啟起著至關(guān)重要的作用，通過對活動屋蓋安裝方案的選擇，為鋼結(jié)構(gòu)活動屋蓋的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：活動屋蓋網(wǎng)殼；安裝技術(shù)

1.工程概況

南通體育會展中心體育場位于南通市新城區(qū)，是江蘇省第十六屆運(yùn)動會主會場，目前亞洲最大的開閉頂系統(tǒng)體育場。鋼結(jié)構(gòu)工程由我司施工，本文主要介紹了鋼結(jié)構(gòu)活動屋蓋網(wǎng)殼的施工技術(shù)。

2.活動屋蓋網(wǎng)殼安裝方案選定

活動鋼屋蓋是整個開合屋蓋關(guān)鍵部分，其結(jié)構(gòu)形式為單層網(wǎng)殼，如圖1所示；通過臺車及軌道梁坐落在固定屋蓋上。整個單層網(wǎng)殼呈月牙形，由兩片完全對稱的網(wǎng)殼組成。網(wǎng)殼由人字斜桿組成菱形網(wǎng)格，并在南北向加設(shè)連桿，使網(wǎng)格成三角形。網(wǎng)殼東西向邊界為三角形截面封邊桁架，所有單層網(wǎng)殼桿件軸線節(jié)點(diǎn)均位于半徑為206.8m的球面上?；顒游萆w由移動臺車多點(diǎn)支撐，臺車軌道位于固定屋蓋的主拱上。軌道共有對稱的6道，南北邊兩道不設(shè)牽引裝置，僅在中間4道設(shè)牽引。臺車支點(diǎn)共44個，每片22個。

圖1 活動屋蓋網(wǎng)殼

活動屋蓋的投影長度201.92m，閉合后的寬度120.466m，沿徑向的最大高差8.86m，沿環(huán)向的最大高差27.481，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由大直徑鋼管相貫連接組成，鋼管最大直徑Φ630×30位于活動屋蓋的對接直邊，中間部分為Φ450×12～16，收邊采用Φ351以下的鋼管組成的三角形桁架。

由于活動屋蓋通過臺車連接固定屋蓋，采用怎樣的順序安裝活動屋蓋及臺車，如何消除活動屋蓋安裝對臺車及屋蓋開合的影響成為確定安裝方案的關(guān)鍵。

針對活動屋蓋的布置條件及特點(diǎn)，初步設(shè)想兩種方法安裝活動屋蓋：

一是采取分片累積滑移方案；二是采用高空拼裝方案。

考慮到所有單層網(wǎng)殼桿件軸線節(jié)點(diǎn)均位于半徑為206.8m的球面上，為分片累積滑移提供了條件。分片累積滑移總的思路是低位拼裝，分片累積滑移。該方案優(yōu)點(diǎn)是在一次性搭建好的平裝平臺上進(jìn)行吊裝，焊接，極大減少了高空焊接量，節(jié)點(diǎn)比較好定位，同時可利用現(xiàn)有的牽引和滑移裝置。

高空拼裝方案是比較常規(guī)的安裝方法，在高空對一根一根的桿件進(jìn)行原位吊裝，焊接，有利條件是下部固定屋蓋可以為活動屋蓋提供支撐，節(jié)省工期，等標(biāo)高安裝滿足結(jié)構(gòu)安裝精度高的要求。

仔細(xì)考慮兩種方案，分片累積方案采用先連接分片區(qū)與臺車，利用臺車滑移，但這樣導(dǎo)致了滑移到位后，活動網(wǎng)殼產(chǎn)生的水平位移對臺車產(chǎn)生較大的水平力，給臺車帶來不利影響，這一點(diǎn)無法克服，導(dǎo)致分片滑移方案不可行。

高空拼裝方案可以利用臨時支撐將整個活動網(wǎng)殼支撐住，而不利用臺車支撐，在整個活動網(wǎng)殼拼裝完成，水平位移發(fā)生后，再安裝臺車，這樣保證了活動網(wǎng)殼的水平位移不對臺車產(chǎn)生影響，基于這一點(diǎn)，最終選擇高空拼裝方案。

3.活動屋蓋網(wǎng)殼安裝

1）總體安裝思路設(shè)想

a、在活動屋蓋節(jié)點(diǎn)（鑄鋼件）位置布置支撐胎架，胎架設(shè)置通過兩根H型鋼臨時固定在屋蓋上弦桿上，臺車處單獨(dú)設(shè)置臨時支撐，確?；顒游萆w臨時支撐拆除前，活動屋蓋拼裝完成，臺車不承擔(dān)荷載，活動屋蓋單根構(gòu)件原位散拼到位。支撐布置如圖所示：

b、活動屋蓋安裝在活動屋蓋處于全開狀態(tài)的位置進(jìn)行活動屋蓋構(gòu)件拼裝，然后在固定網(wǎng)殼上搭設(shè)臨時平臺，用150噸履帶吊將鑄鋼件吊至安裝位置的平臺上定位固定好后，再安裝與鑄鋼件連接的管構(gòu)件，構(gòu)件安裝就位后與鑄鋼件焊接好。

c、鑄鋼件及管構(gòu)件的吊裝選擇兩臺150t履帶吊機(jī)，分別在場內(nèi)、場外吊機(jī)行走路線上吊裝鑄鋼件和管構(gòu)件。

d、考慮到如果不拆除固定屋蓋支撐，活動屋蓋的重量將傳遞到固定屋蓋支撐上，故在安裝活動屋蓋時，先拆除固定屋蓋支撐。活動屋蓋自重荷載傳遞到固定屋蓋本身，通過計(jì)算表面，固定屋蓋完全可以承受活動屋蓋荷載。

2）臨時支撐的選用

在活動屋蓋節(jié)點(diǎn)（鑄鋼件）及臺車位置布置支撐胎架，支撐采用四肢格構(gòu)式形式，支撐通過兩根H型鋼臨時固定在屋蓋上弦桿上，支撐布置如圖所示，共設(shè)置320個支撐。通過計(jì)算，拱間支撐立柱采用單角鋼L140×14，主拱、次拱頂部支撐及活動網(wǎng)殼周邊支撐四根立柱采用雙角鋼2L140×14，立柱間橫向及斜向采用角鋼L90×8進(jìn)行連接，頂部橫梁采用L140×14連接。四根主立柱垂直于大地支撐在固定網(wǎng)殼的球面上，固定網(wǎng)殼懸空的地方由H型鋼H350×300×10×12與網(wǎng)殼支管連接，形成平面。臨時支撐四個定點(diǎn)與固定網(wǎng)殼用角鋼L100×10斜撐。臺車位置的鑄鋼件也采用雙角鋼2L140×14支撐，支撐在主拱弦桿上，保證臺車位置的豎向及側(cè)向荷載由支撐構(gòu)件而非臺車承擔(dān)。

高空拼裝支撐點(diǎn)布置圖（單片網(wǎng)殼）

3）施工平面布置圖及施工區(qū)域劃分

主拱架和固定網(wǎng)殼安裝完成并且拆除固定屋蓋支撐后，開始安裝活動屋蓋，活動屋蓋在安裝過程中，施工作業(yè)面小，吊裝工程量大，根據(jù)構(gòu)件特征及選擇的吊裝方案，將本活動屋蓋工程分成四個施工區(qū)，即施工A區(qū)、施工B區(qū)、施工C區(qū)、施工D區(qū)、施工A區(qū)～D區(qū)這四個施工區(qū)相互對稱，兩臺履帶吊對稱施工。施工平面布置圖如下

施工平面布置圖

4）安裝步驟

整個活動屋蓋的安裝按以下步驟進(jìn)行：

第一步：在下部固定屋蓋上焊接臨時支撐，形成支撐體系；

第二步：在支撐形成的節(jié)點(diǎn)位置放置鑄鋼節(jié)點(diǎn)

第三步：按照先吊裝主拱和副拱桿件，后吊裝拱間構(gòu)件的順序吊裝、焊接

第四步：按設(shè)計(jì)拆撐順序拆除臨時支撐，只留下臺車位置的44個臨時支撐