體育館大跨度鋼結構施工技術要點分析

【摘要】大跨度空間結構的一個較為明顯的應用就是體育場館建筑。這是基于體育場館的特點，較大的跨度和空間都是體育場建筑所必須的。本文進一步分析了體育館大跨度鋼結構施工技術要點，以供同仁參考借鑒。

【關鍵詞】體育館；大跨度鋼結構；施工技術

1、大跨度空間鋼結構的分類及特點

1.1網(wǎng)架結構

網(wǎng)架結構具有受力合理、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；一般用于體育館、大型商場、會展中心、候車廳、飛機庫等建筑的屋蓋。但是也具有節(jié)點上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較為復雜等缺點。

1.2網(wǎng)殼結構

網(wǎng)殼結構受力合理、跨度大，剛度大、抗變形能力強、整體穩(wěn)定性好，由于構成大型空間所使用的桿件相對單一，桿件和節(jié)點構件可以工廠預制，施工速度快，不需要大型輔助機械設備。網(wǎng)殼結構應用范圍廣闊，是一種擁有廣闊發(fā)展前景的空間結構體系。

1.3懸索結構

懸索結構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，古人用竹、藤等制成的材料作為吊橋的懸索。在當代的結構中，對懸索和地錨的要求越來越高，另外懸索結構與其他常規(guī)結構相比，設計與計算上相對復雜，這都制約了懸索結構的發(fā)展。

1.4膜結構

膜結構主要有空氣支承膜結構、張拉式膜結構、骨架支承膜結構等形式。常見的充氣膜結構需要依靠室內(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。張拉膜結構自重是所有結構中最輕的，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構相比較差。

1.5薄殼結構

薄殼結構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、鋼薄殼和復合材料薄殼。殼體充分利用材料的強度，使其既能具備承重能力又具備了圍護功能。在實際的項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，時間長材料浪費多。在使用中薄殼結構把自身受到的壓力分散地分配到結構的每個部分中去，避免了構件局部的集中受力，以很小的橫截面來承受相當大的荷載。薄殼結構是一種強度大、剛度強、受力合理且較為經(jīng)濟的結構形式。薄殼結構也存在著不少缺點，由于自身曲線多，變化復雜，如采用現(xiàn)澆結構對于模板制作難度加大，同時施工難度較大；由于薄殼結構殼體很薄，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、體育館項目大跨度鋼結構施工技術要點

2.1施工準備階段

在施工準備階段，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，施工人員與設計人員間要做好相應的施工技術交底，并且要詳了解每道施工工序的質(zhì)量要求和標準。同時，在對施工圖紙進行審查的過程中，也須做到嚴謹和仔細，且針對施工人員還需要加強施工技術培訓，既能提升施工質(zhì)量，又能確保施工工期順利推進。而針對施工過程中應用到的各種原材料，質(zhì)量管理人員也需對其進行嚴格的檢驗和審查，即對于存在缺陷的原材料或質(zhì)量檢驗不合格的原材料須嚴格禁止使用。而在實際施工之前，針對施工設備和機械也需進行嚴格的檢查和維修，要對相關的施工機械進行合理的配備，同時采用質(zhì)量預控法，對施工中可能出現(xiàn)的各種問題進行預先控制，這樣就能避免大跨度鋼結構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

在實際施工的過程中還需要建立相應的質(zhì)量管理保障體系，以確保大跨度鋼結構施工能達到較高的質(zhì)量。在體育館項目大跨度鋼結構施工的過程中，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，因此在實際施工的過程中須對其質(zhì)量管理工作加強領導，對各種規(guī)范標準需進行嚴格的執(zhí)行。同時，應按照施工設計組織要求對具體的施工流程進行嚴格控制，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)量進行精心管理，這樣才能確保有效實現(xiàn)質(zhì)量管理目標。在大跨度鋼結構施工的過程中，還需對施工作業(yè)指導書進行詳細的研讀，按指導書上的各個要求和標準嚴格進行施工操作及技術交底，以確保能夠?qū)κ┕み^程進行嚴格的監(jiān)控檢查及控制，從而達到提高整個大跨度鋼結構施工質(zhì)量的目的。

2.3防止高空墜落的措施

（1）臨邊防護

體育館屋面鋼結構為空間桁架結構，屋面結構較復雜、施工工序多，為確保施工人員的安全，本工程在桁架結構吊裝基本完畢后即在桁架上弦下方設置水平安全網(wǎng)，在桁架上方用木板鋪設通道，隔跨設置生命線，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

散裝構件到達現(xiàn)場拼裝成型后，將安裝施工用的臨時爬梯在構件吊裝前焊接在桁架上，爬梯焊接承載力應嚴格按規(guī)范實施。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構上。采用φ8mm鋼絲繩穿過、打結，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（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)。

結語：

由于體育館項目大跨度鋼結構施工的過程中，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構施工技術要點，才能確保體育館項目的順利進行。

參考文獻：

[1]周建偉.某大跨度鋼結構設計方案比選及體系優(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構施工力學分析方法[J].湖南大學學報，2016（3）：48.

作者簡介：

魏海峰，日照三磊建設發(fā)展有限公司，山東日照。