大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋施工難點(diǎn)及監(jiān)理控制措施

大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋施工難點(diǎn)及監(jiān)理控制措施摘要:本文通過某大型體育館的施工實(shí)例，詳細(xì)介紹了大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的施工工藝難點(diǎn)及監(jiān)理控制措施關(guān)鍵詞：大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋施工工藝監(jiān)控措施Abstract:inthisarticle,throughalargestadiumconstructionexample,adetailedaccountofthelargespansteelstructureroofintheconstructionprocessofthedifficultyforsupervisionandcontrolmeasuresKeywords:bigspansteelstructureroofconstructionprocessmonitoringmeasures近年來，隨著建筑理念的不斷更新，涌現(xiàn)出一批批造型獨(dú)特、形式新穎的標(biāo)志性建筑，尤其是會(huì)展中心、候機(jī)樓、體育場館等大型公共建筑均采用大跨度復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)作為屋蓋結(jié)構(gòu)體系。相對于傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)擁有以下優(yōu)勢：通過減少柱的截面面積提高面積使用率；延性好、塑性變形能力強(qiáng)，具有優(yōu)良的抗震抗性風(fēng)能，大大提高了建筑的安全可靠性；節(jié)能效果期至少縮短三分之一；大大減少了砂、石、灰的用量，所用的或降解的材料，在建筑物拆除時(shí)，大部分材料可以再用或降解，不好，保溫性能好；施工速度快，工材料主要是綠色，100%回收會(huì)造成垃圾；適宜工廠大批量生產(chǎn)，工業(yè)化程度高。下面筆者就某大型體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的施工技術(shù)淺談心得體會(huì)。1工程概述深圳大運(yùn)中心體育館容納觀眾約1.8萬，主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，平面為圓形，平面直徑為146米，高度為32米，屋蓋結(jié)構(gòu)同的結(jié)構(gòu)單元組成，其中間部分直徑約50米范圍內(nèi)的屋蓋（穹頂）由上弦桿、下弦拉桿通過直管相連組成，其截面呈魚腹形。整個(gè)結(jié)構(gòu)呈中心對稱，通過14位于廣東省深圳市龍崗區(qū)，建筑面積73000平方米，地下一層，地上三層，局部四層。體由14個(gè)形狀相育館的個(gè)支點(diǎn)坐落在+3.0米標(biāo)高的混凝土結(jié)構(gòu)上。2鋼結(jié)構(gòu)的形式劃分整個(gè)體育館屋蓋鋼結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)、外兩大部分，中央為直徑50米截面為魚腹形的穹頂結(jié)構(gòu)，外側(cè)為43米的環(huán)狀懸挑結(jié)構(gòu)，內(nèi)外兩部相交于穹頂外圍Φ800的鋼管上，懸挑的傾復(fù)力矩通過穹頂圓環(huán)狀平面的環(huán)向力來承擔(dān)。

2.1穹頂（中央屋蓋）穹頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式為魚腹形的下拉索鋼結(jié)構(gòu)格柵。穹頂?shù)闹睆綖?0米，上弦桿采用圓鋼管截面，中間鋼管截面的立柱連接上弦桿及下弦拉桿。上弦桿、下弦拉桿匯交于穹頂外環(huán)鋼管上。2.2環(huán)形懸挑結(jié)構(gòu)環(huán)形懸挑結(jié)構(gòu)外圍直徑約為150米，內(nèi)圓直徑為50米，高度為32米。結(jié)構(gòu)整體由252根直桿通過98個(gè)節(jié)點(diǎn)相連形成182個(gè)平面，其內(nèi)側(cè)通過7桿相交節(jié)點(diǎn)與穹頂彼此彎折組合而成。外環(huán)鋼管相連。2.3支座屋蓋結(jié)構(gòu)整體通過其下部14個(gè)支點(diǎn)坐落在+3.0米標(biāo)高的混凝土結(jié)構(gòu)的支座上，連接形式為鉸接。3施工工藝流程3.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作放樣→號(hào)料→下料切割→材料矯正→胎架制作→組裝→焊接→下胎檢驗(yàn)與預(yù)拼→打砂與涂裝→成品驗(yàn)收及保護(hù)3.2鋼結(jié)構(gòu)吊裝編制吊裝方案→構(gòu)件進(jìn)場、堆放→現(xiàn)場拼接焊縫→承重腳手架搭設(shè)→吊裝→補(bǔ)漆、防火涂料→臨時(shí)支撐拆除4施工的重點(diǎn)工藝及相應(yīng)措施4.1鑄鋼節(jié)點(diǎn)鑄鋼節(jié)點(diǎn)在鋼管連接結(jié)構(gòu)中是一個(gè)整體的構(gòu)件，比較起焊接節(jié)點(diǎn)來說鑄鋼節(jié)點(diǎn)更有利于構(gòu)件內(nèi)部力的傳遞和更好的動(dòng)力及靜力的受力強(qiáng)度，同時(shí)也擁有安裝方便、計(jì)算簡單、維護(hù)方便、壽命長及更好的外觀效果等顯著的優(yōu)勢。相對來講它亦具有投資成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定等明顯的不足之處。因此除按建筑鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼件相關(guān)技術(shù)規(guī)程驗(yàn)收外，尚需對深化設(shè)計(jì)圖中鑄鋼件壁厚給予控制。因?yàn)楦鶕?jù)本工程主桿件壁厚的特點(diǎn)，鑄鋼節(jié)點(diǎn)的壁厚不是取決于其強(qiáng)度，而是取決于鑄鋼節(jié)點(diǎn)的外形尺寸與其鑄造工藝，因此對其鑄造工藝應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬分析，確定合理的壁厚，控制合理的投資成本。目前國內(nèi)生產(chǎn)建筑鑄鋼件工廠眾多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，因此選擇鑄鋼件生產(chǎn)工廠時(shí)必須仔細(xì)考察，慎重選取。

4.2鋼管彎制屋蓋鋼結(jié)構(gòu)中的穹頂（中央屋蓋）結(jié)構(gòu)，其外環(huán)鋼管與上弦桿均為弧形鋼管，由于鋼管直徑較大，彎曲加工難度相當(dāng)大。在選取鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)時(shí)應(yīng)對該類設(shè)備及加工能力給予廣泛調(diào)研與落實(shí)，鋼管彎曲加工以冷加工為宜。4.3底部鉸節(jié)點(diǎn)底部鉸節(jié)點(diǎn)分支座與鉸接板上、下兩部分，加工精度高，該部分機(jī)加工后應(yīng)在工廠予組裝合格后方可運(yùn)達(dá)現(xiàn)場，并在現(xiàn)場安裝，焊接過程中慎防變形。4.4反拱量的計(jì)算懸挑網(wǎng)架吊裝時(shí)，必須綜合考慮其吊裝的反拱量，并進(jìn)行精確的計(jì)算和嚴(yán)格的論證，以避免懸挑結(jié)構(gòu)吊裝后產(chǎn)生沉降偏差，對屋蓋的整體提升精度造成偏差。4.5第一榀桁架施工的安全措施第一榀桁架施工時(shí)其安全與穩(wěn)定措施相當(dāng)重要：（1）在吊點(diǎn)附近的上、下弦桿之間加設(shè)輔助連接桿以連接加固。同時(shí)設(shè)置輔助吊點(diǎn)，并通過在主吊鉤和輔助吊點(diǎn)之間加裝葫蘆，以調(diào)整桁架的吊裝傾斜角度，確保架體吊運(yùn)和安裝過程中不致變形。（2）主桁架綁扎前翻身后要豎立放置枕木上，均布四組人字支架支撐桁架兩側(cè)的腰部，每組支架底部用手拉葫蘆牽拉牢固以防滑移。（3）桁架就位后及時(shí)在相鄰塔柱上安裝纜繩固定，保持架體平衡、穩(wěn)定。纜繩拉設(shè)位置不能影響第二片桁架的主吊鉤不脫鉤的情況下檢查桁架的穩(wěn)固性。吊裝。在4.6臨時(shí)支撐體系由于工程最大的一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)屋蓋重達(dá)4980余噸，僅靠其外圍底部14個(gè)支點(diǎn)承受其重量，內(nèi)部無一根支撐。在安裝過程中其構(gòu)件自重及彎矩之大部均將由臨時(shí)支撐體系承受，而支撐體系設(shè)置得是否合理對減少結(jié)構(gòu)安裝過程中的應(yīng)力與安全又十分重要，因此對安裝方案中的臨時(shí)支撐體系應(yīng)給予充分重視。根據(jù)圖紙顯示，臨時(shí)支撐體系共分為內(nèi)、外5圈，每周14根，總計(jì)70根。除外圍2撐于+3.0米標(biāo)高的混凝土結(jié)構(gòu)上，內(nèi)圈支撐將直接支撐于看臺(tái)上表面，亦可用過渡梁將支圈直接支對這些部分看臺(tái)表面的承載強(qiáng)度應(yīng)予以關(guān)注，除對其加強(qiáng)外，撐底部受力轉(zhuǎn)移到相鄰的看臺(tái)鋼筋混凝土框架梁或柱上。4.7吊車行走通道的加強(qiáng)

體育館現(xiàn)場安裝工作的吊裝機(jī)械一般選用大型履帶吊，在場外沿體育館外圍行走，吊裝懸挑桁架與側(cè)面桁架。由于場內(nèi)僅布置50~75噸履帶吊供穹頂拼裝用，因此只需將地坪回填土推平、壓實(shí)再鋪上石子硬化即可。場外行走通道選在+3.0米標(biāo)高的基面上，則由于其底部建有停車庫、場館管理生活用房、設(shè)備房等設(shè)施，故須對其進(jìn)行加強(qiáng)，且加強(qiáng)工作量大。因此應(yīng)將加強(qiáng)工作與該部分砼結(jié)構(gòu)施工綜合考慮后一并施工，以節(jié)約投資成本。4.8構(gòu)件尺寸大、剛度小現(xiàn)場吊裝時(shí)桿件長度大剛性差。因此對該類桿件除合理布置吊給予加強(qiáng)。、截面小、剛度弱，該類桿件吊裝撓度大，且平面外點(diǎn)外，尚應(yīng)進(jìn)行工況計(jì)算，必要時(shí)應(yīng)4.9測量（1）土建施工的偏差：鋼結(jié)構(gòu)安裝開工前應(yīng)對土建方提交的軸線進(jìn)行三方（土建方、監(jiān)理、鋼結(jié)構(gòu)施工方）會(huì)同檢測，若有偏差應(yīng)給予調(diào)整、確認(rèn)。如果偏差過大則應(yīng)報(bào)呈設(shè)計(jì)、業(yè)主共同制定調(diào)整方案。（2）測量基準(zhǔn)點(diǎn)：根據(jù)方案必須沿體育館四周設(shè)置四個(gè)測量基準(zhǔn)點(diǎn)、含場內(nèi)軸心點(diǎn)共五個(gè)，用作對桿件吊裝過程中定位精度與變形的測量與監(jiān)測。該點(diǎn)位必須用固定裝置給予固定，周圍應(yīng)圍有防撞圍欄。4.10卸載鋼結(jié)構(gòu)安裝設(shè)置的臨時(shí)支撐體系拆除，這一過程即稱為卸載。由于卸載是將鋼結(jié)構(gòu)在安裝程中加載于臨時(shí)支撐上的自重逐步消除并過渡至鋼結(jié)構(gòu)自身體系形成均衡受力狀態(tài)。由于這一過程屬動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過程，因此整個(gè)卸載過程必須保持在“合理、有序、平穩(wěn)、緩慢、均衡過渡”的狀態(tài)下分階段進(jìn)行。結(jié)束，經(jīng)第一次驗(yàn)收合格（卸載前）后，必須將安裝過程中過5監(jiān)理控制措施5.1事前預(yù)控(1)深化設(shè)計(jì)監(jiān)控：對制作單位的細(xì)化設(shè)計(jì)進(jìn)行審核，保證不得隨意改變原設(shè)計(jì)，又能確保工程施工、制作的可行性、合理性、科學(xué)性，指導(dǎo)構(gòu)件的制作加工、合理分段、方便構(gòu)件的運(yùn)輸及安裝，深化設(shè)計(jì)圖必須得到原設(shè)計(jì)單位的確認(rèn)。(2)原材料的監(jiān)控：審核制作單位的訂貨清單，確保在材質(zhì)、型交貨狀態(tài)、特殊要求等符合設(shè)計(jì)要求，避免錯(cuò)訂、少訂，造成二次采購。所有進(jìn)場材料都要求經(jīng)過監(jiān)理驗(yàn)收，根據(jù)材料出廠合格證上內(nèi)容核對每批材料的爐號(hào)與號(hào)、數(shù)量、

批號(hào)，外觀檢測合格后按國家相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)進(jìn)行見證取樣，并委托第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行物理、力學(xué)性能試驗(yàn)，合格后方允許制作單位投入本工程使用。重要結(jié)構(gòu)的鋼材要督促制作單位作好跟蹤記錄。(3)焊接人員的監(jiān)控：鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量與焊接人員的素質(zhì)息息相關(guān)，所人員對焊工的審核尤為重要。參加該工程焊接的焊工都應(yīng)持有有效的行業(yè)以監(jiān)理指定部門頒發(fā)的焊工和證書，嚴(yán)格持證上崗從事與證書等級相應(yīng)的焊接工作，重要結(jié)構(gòu)的裝配定位焊接，要由持定位焊工資格證的焊工進(jìn)行操作。正式施工前，督促制作單位對焊工進(jìn)行針對本工程難點(diǎn)部位的焊接進(jìn)行培訓(xùn)，合格上崗，確保質(zhì)量。5.2事中監(jiān)控5.2.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作部分（1）放樣、號(hào)工序，也是至關(guān)重要的一道工序，放樣工作的準(zhǔn)確與否將直接影響工程的質(zhì)量，所以有條件的情況下，盡可能的督促制作單位采用計(jì)算機(jī)輔助放樣和號(hào)料，以提高工作精度和效率。監(jiān)理人員要加大檢查范圍，不定期進(jìn)行抽檢。料的監(jiān)控：放樣和號(hào)料是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)制作工藝中的第一道（2）下料切割的監(jiān)控：鋼材的切割可以通過沖剪、切削、磨擦等機(jī)械力來實(shí)現(xiàn)，也可以利用高溫?zé)嵩磥韺?shí)現(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求、切割表面質(zhì)量情況及經(jīng)濟(jì)性等因素，協(xié)同業(yè)主選擇一種或幾種切割方法作為本工程的切割方法，最好能采數(shù)控技術(shù)的切割方法，下料前應(yīng)根據(jù)工藝要求預(yù)留制作和組拼時(shí)的焊接收縮量，檢查坡口質(zhì)量。（3）材料矯正及彎曲的監(jiān)控：鋼板切割的采用專門的鋼板矯正機(jī)矯平，使用2M靠尺檢測平整度，鋼管及型材的彎曲最好采用彎曲機(jī)械完成，采用弧形樣板檢查（計(jì)算機(jī)放樣），精度滿足設(shè)計(jì)要求。（4）胎架制作的監(jiān)控：胎架必須牢固，具有足夠的剛度，其設(shè)置必須方便施工，確構(gòu)保件的成型精度。在幾何定位時(shí)要考慮焊接收縮，結(jié)合工藝試驗(yàn)預(yù)放合理的收縮余量，驗(yàn)收后方能投入使用。（5）組裝的監(jiān)控：組裝前，根據(jù)施工詳圖復(fù)核其需組裝零件的質(zhì)量，于原材料的尺寸不夠，或技術(shù)要求需拼接的零件，一般必須提前拼接完成。采用胎模裝配時(shí)，組裝出首批構(gòu)件后，必須驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行繼續(xù)組裝。對（6）焊接的監(jiān)控：焊接是鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量監(jiān)控的重要監(jiān)控點(diǎn)，必須采用經(jīng)工藝試驗(yàn)確定的施工工藝進(jìn)行焊接，嚴(yán)格按焊接規(guī)程進(jìn)行操作。（7）焊前檢范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化皮、水分等必須清理干凈，坡口角度、間隙滿足設(shè)計(jì)與施工工藝要求，坡口角度、間隙均勻，有墊板的要求緊貼，結(jié)合工藝試驗(yàn)取查：構(gòu)件必須牢固固定在剛性胎架上，焊接坡口兩側(cè)50MM定

的焊接收縮余量，檢查構(gòu)件各零件的定位焊質(zhì)量精度及幾何尺寸，合格后作好檢查記錄方可施焊。（8）焊接控制：督促制作單位嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行操作，從焊接設(shè)備，焊接程序、電壓、電流、焊材使用、焊層及焊接速度等方面進(jìn)行控制。為消除焊接順序?qū)附幼冃渭昂负髿堄鄳?yīng)力的影響。在焊接時(shí)盡量實(shí)行對稱焊接，讓結(jié)構(gòu)受熱點(diǎn)在整個(gè)平面內(nèi)對稱均勻分布，從中間向兩端均勻?qū)ΨQ分層施焊。熔透焊縫的打底焊要認(rèn)真處理，焊接時(shí)要嚴(yán)格控制層間溫度，并清理干凈前道焊縫的藥皮頭應(yīng)錯(cuò)開，立焊的表面引弧損傷母材，引弧要在鋪設(shè)鋼材或焊縫中進(jìn)行。焊條必須按規(guī)范進(jìn)行烘焙，放置在保溫筒中使用，超過二次。特殊材料要進(jìn)行預(yù)熱。外場作業(yè)時(shí)，焊接區(qū)域應(yīng)設(shè)置防風(fēng)、防雨裝置，并注意焊接時(shí)的空氣濕度的和飛濺等后才允許施焊下道焊縫。層多多道焊時(shí)各層各道的接施焊方向自下向上，不允許任意在工作其烘焙次數(shù)不得影響。（9）焊接檢驗(yàn)與返修：焊孔、弧坑、咬邊、未滿焊等缺陷，量尺測是焊縫的幾何尺寸是否符合設(shè)焊縫冷卻24小時(shí)后，根據(jù)焊縫的級別與設(shè)計(jì)要求可進(jìn)行UT控傷、磁粉探傷、拍片檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷時(shí)，分析其產(chǎn)生的原因，提出改進(jìn)措施，清除缺陷至兩邊50MM范圍重新施焊驗(yàn)，同一部返修次數(shù)不得超過兩次。縫外觀應(yīng)均勻、平整，不應(yīng)有裂紋，焊瘤、氣計(jì)要求。、檢（10）下胎檢驗(yàn)與預(yù)拼監(jiān)控：構(gòu)件測量，對于吊裝現(xiàn)場需要拼接的接頭進(jìn)行預(yù)拼，并標(biāo)出中心線、定位線、對合線等標(biāo)志。在大接頭處設(shè)置定位連接件，檢驗(yàn)合格后方可交付涂裝。對于有害的殘余應(yīng)力可以通過高溫回火，機(jī)械拉伸，振動(dòng)法進(jìn)行消除，構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，方便吊裝施工查找。下胎前要求在其自由狀態(tài)下進(jìn)行幾何尺寸（11）打砂與涂裝的監(jiān)控：噴砂處理之前，用適當(dāng)?shù)娜軇┗蚯鍧崉┤コ砻娴挠椭奈畚?，噴砂要求達(dá)到設(shè)計(jì)要求的組別，保證表面粗糙度，檢查合格后立即進(jìn)行防銹漆施工（其間隔不超過6小時(shí)），膜后進(jìn)行防火涂料的施工。監(jiān)理人員通過磁性測厚儀對防銹漆、防火涂料的厚度檢測，并做好檢查記錄。對于吊裝現(xiàn)場需要焊接拼接的接頭雙邊50mm范圍內(nèi)加以保護(hù)，不涂裝。清除構(gòu)件表面焊渣、飛濺，干（12）構(gòu)件運(yùn)輸現(xiàn)場吊裝部分：運(yùn)輸時(shí)要注意成品保護(hù)，捆綁牢固，盡量避免擦皮和構(gòu)件的幾何變形。5.2.2鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場吊裝部分（1）吊裝方案的審核：審核吊裝方案的科學(xué)性與可行程師審核起重機(jī)構(gòu)、機(jī)具、吊索及測量檢驗(yàn)工具儀器的基本參數(shù)、精度理性。性，由專業(yè)監(jiān)理工確定其使用的合（2）構(gòu)件進(jìn)場、堆放的監(jiān)控：專業(yè)監(jiān)理工程師對進(jìn)場構(gòu)件組織驗(yàn)收，除構(gòu)件規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、產(chǎn)品質(zhì)量證明外，還需對運(yùn)輸過程中易產(chǎn)生變形、易損

部位進(jìn)行專門檢查。進(jìn)場構(gòu)件分類、編號(hào)、標(biāo)示重量、重心，分類堆放。堆場設(shè)置及堆放方法要合理，盡量避免構(gòu)件二次運(yùn)輸及堆放造成幾何變形。（3）現(xiàn)場拼接焊縫的監(jiān)控：執(zhí)行構(gòu)件制作部分監(jiān)控措施，預(yù)放焊接收縮量，超長構(gòu)件的拼接留適當(dāng)?shù)念A(yù)放量抵消焊接變形，拼接時(shí)核對制作預(yù)拼時(shí)標(biāo)識(shí)的中心線、定位線及對合線。（4）吊裝前監(jiān)控：監(jiān)控滑道安裝精度和軌道設(shè)計(jì)質(zhì)量。監(jiān)控鋼絞線在支座錨固和牽引錨座質(zhì)量。監(jiān)控滑移過程的同步性，并全過程進(jìn)行同步測量、同時(shí)嚴(yán)格控制滑移速度，特別是起動(dòng)和停止時(shí)，避免滑移過程出現(xiàn)不正常的抖動(dòng)現(xiàn)象。每滑行8.6m支間撐系統(tǒng)安裝質(zhì)量。支座轉(zhuǎn)換過程監(jiān)控，包括軸線、坐標(biāo)調(diào)整、頂升、割除槽鋼桁架下降就位、擰緊支座螺栓。（5）吊裝監(jiān)控：起吊之前進(jìn)行點(diǎn)要放置扁擔(dān)，并考慮吊裝完成的高空操作施工安全裝置的設(shè)置。測量標(biāo)志，并確保測量標(biāo)志在吊裝完成后測量的可視性、準(zhǔn)確性、方便性，對于就位后有一定角度的構(gòu)件，設(shè)置安全調(diào)節(jié)繩、導(dǎo)鏈，調(diào)控就位角度。吊點(diǎn)布置，吊耳強(qiáng)度驗(yàn)算，安裝吊耳，吊標(biāo)示構(gòu)件中心（6）起吊時(shí)注意起吊速度及兩臺(tái)吊車的同步控制，調(diào)整就位角度，吊裝就位后用測量儀器對已標(biāo)