大跨度钢结构屋盖施工难点及监理控制措施论文

大跨度钢结构屋盖施工难点及监理控制措施摘要:本文通过某大型体育馆的施工实例，详细介绍了大跨度钢结构屋盖的施工工艺难点及监理控制措施关键词：大跨度钢结构屋盖施工工艺监控措施abstract: in this article, through a large stadium construction example, a detailed account of the large span steel structure roof in the construction process of the difficulty for supervision and control measures keywords: big span steel structure roof construction process monitoring measures中图分类号：tu391 文献标识码：a文章编号：近年来，随着建筑理念的不断更新，涌现出一批批造型独特、形式新颖的标志性建筑，尤其是会展中心、候机楼、体育场馆等大型公共建筑均采用大跨度复杂空间钢结构作为屋盖结构体系。

相对于传统的建筑结构，钢结构拥有以下优势：通过减少柱的截面面积提高面积使用率；延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，大大提高了建筑的安全可靠性；节能效果好，保温性能好；施工速度快，工期至少缩短三分之一；大大减少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是绿色，100%回收或降解的材料，在建筑物拆除时，大部分材料可以再用或降解，不会造成垃圾；适宜工厂大批量生产，工业化程度高。

下面笔者就某大型体育馆钢结构屋盖的施工技术浅谈心得体会。

1 工程概述深圳大运中心体育馆位于广东省深圳市龙岗区，建筑面积73000平方米，容纳观众约1.8万，主体结构为框架结构，地下一层，地上三层，局部四层。

体育馆的平面为圆形，平面直径为146米，高度为32米，屋盖结构由14个形状相同的结构单元组成，其中间部分直径约50米范围内的屋盖（穹顶）由上弦杆、下弦拉杆通过直管相连组成，其截面呈鱼腹形。

整个结构呈中心对称，通过14个支点坐落在+3.0米标高的混凝土结构上。

2钢结构的形式划分整个体育馆屋盖钢结构可分为内、外两大部分，中央为直径50米截面为鱼腹形的穹顶结构，外侧为43米的环状悬挑结构，内外两部相交于穹顶外围φ800的钢管上，悬挑的倾复力矩通过穹顶圆环状平面的环向力来承担。

2.1 穹顶（中央屋盖）穹顶的结构形式为鱼腹形的下拉索钢结构格栅。

穹顶的直径为50米，上弦杆采用圆钢管截面，中间钢管截面的立柱连接上弦杆及下弦拉杆。

上弦杆、下弦拉杆汇交于穹顶外环钢管上。

2.2 环形悬挑结构环形悬挑结构外围直径约为150米，内圆直径为50米，高度为32米。

结构整体由252根直杆通过98个节点相连形成182个平面，彼此弯折组合而成。

其内侧通过7杆相交节点与穹顶外环钢管相连。

2.3 支座屋盖结构整体通过其下部14个支点坐落在+3.0米标高的混凝土结构的支座上，连接形式为铰接。

3 施工工艺流程3.1 结构构件制作放样→号料→下料切割→材料矫正→胎架制作→组装→焊接→下胎检验与预拼→打砂与涂装→成品验收及保护3.2 钢结构吊装编制吊装方案→构件进场、堆放→现场拼接焊缝→承重脚手架搭设→吊装→补漆、防火涂料→临时支撑拆除4 施工的重点工艺及相应措施4.1 铸钢节点铸钢节点在钢管连接结构中是一个整体的构件，比较起焊接节点来说铸钢节点更有利于构件内部力的传递和更好的动力及静力的受力强度，同时也拥有安装方便、计算简单、维护方便、寿命长及更好的外观效果等显著的优势。

相对来讲它亦具有投资成本高、质量不稳定等明显的不足之处。

因此除按建筑钢结构铸钢件相关技术规程验收外，尚需对深化设计图中铸钢件壁厚给予控制。

因为根据本工程主杆件壁厚的特点，铸钢节点的壁厚不是取决于其强度，而是取决于铸钢节点的外形尺寸与其铸造工艺，因此对其铸造工艺应进行动态模拟分析，确定合理的壁厚，控制合理的投资成本。

目前国内生产建筑铸钢件工厂众多，产品质量参差不齐，因此选择铸钢件生产工厂时必须仔细考察，慎重选取。

4.2 钢管弯制屋盖钢结构中的穹顶（中央屋盖）结构，其外环钢管与上弦杆均为弧形钢管，由于钢管直径较大，弯曲加工难度相当大。

在选取钢结构加工企业时应对该类设备及加工能力给予广泛调研与落实，钢管弯曲加工以冷加工为宜。

4.3 底部铰节点底部铰节点分支座与铰接板上、下两部分，加工精度高，该部分机加工后应在工厂予组装合格后方可运达现场，并在现场安装，焊接过程中慎防变形。

4.4 反拱量的计算悬挑网架吊装时，必须综合考虑其吊装的反拱量，并进行精确的计算和严格的论证，以避免悬挑结构吊装后产生沉降偏差，对屋盖的整体提升精度造成偏差。

4.5 第一榀桁架施工的安全措施第一榀桁架施工时其安全与稳定措施相当重要：（1）在吊点附近的上、下弦杆之间加设辅助连接杆以连接加固。

同时设置辅助吊点，并通过在主吊钩和辅助吊点之间加装葫芦，以调整桁架的吊装倾斜角度，确保架体吊运和安装过程中不致变形。

（2）主桁架绑扎前翻身后要竖立放置枕木上，均布四组人字支架支撑桁架两侧的腰部，每组支架底部用手拉葫芦牵拉牢固以防滑移。

（3）桁架就位后及时在相邻塔柱上安装缆绳固定，保持架体平衡、稳定。

缆绳拉设位置不能影响第二片桁架的吊装。

在主吊钩不脱钩的情况下检查桁架的稳固性。

4.6 临时支撑体系由于工程最大的一个钢结构屋盖重达4980余吨，仅靠其外围底部14个支点承受其重量，内部无一根支撑。

在安装过程中其构件自重及弯矩之大部均将由临时支撑体系承受，而支撑体系设置得是否合理对减少结构安装过程中的应力与安全又十分重要，因此对安装方案中的临时支撑体系应给予充分重视。

根据图纸显示，临时支撑体系共分为内、外5圈，每周14根，总计70根。

除外围2圈直接支撑于+3.0米标高的混凝土结构上，内圈支撑将直接支撑于看台上表面，对这些部分看台表面的承载强度应予以关注，除对其加强外，亦可用过渡梁将支撑底部受力转移到相邻的看台钢筋混凝土框架梁或柱上。

4.7 吊车行走通道的加强体育馆现场安装工作的吊装机械一般选用大型履带吊，在场外沿体育馆外围行走，吊装悬挑桁架与侧面桁架。

由于场内仅布置50~75吨履带吊供穹顶拼装用，因此只需将地坪回填土推平、压实再铺上石子硬化即可。

场外行走通道选在+3.0米标高的基面上，则由于其底部建有停车库、场馆管理生活用房、设备房等设施，故须对其进行加强，且加强工作量大。

因此应将加强工作与该部分砼结构施工综合考虑后一并施工，以节约投资成本。

4.8 构件尺寸大、刚度小现场吊装时杆件长度大、截面小、刚度弱，该类杆件吊装挠度大，且平面外刚性差。

因此对该类杆件除合理布置吊点外，尚应进行工况计算，必要时应给予加强。

4.9 测量（1）土建施工的偏差：钢结构安装开工前应对土建方提交的轴线进行三方（土建方、监理、钢结构施工方）会同检测，若有偏差应给予调整、确认。

如果偏差过大则应报呈设计、业主共同制定调整方案。

（2）测量基准点：根据方案必须沿体育馆四周设置四个测量基准点、含场内轴心点共五个，用作对杆件吊装过程中定位精度与变形的测量与监测。

该点位必须用固定装置给予固定，周围应围有防撞围栏。

4.10 卸载钢结构安装结束，经第一次验收合格（卸载前）后，必须将安装过程中设置的临时支撑体系拆除，这一过程即称为卸载。

由于卸载是将钢结构在安装过程中加载于临时支撑上的自重逐步消除并过渡至钢结构自身体系形成均衡受力状态。

由于这一过程属动态转移过程，因此整个卸载过程必须保持在“合理、有序、平稳、缓慢、均衡过渡”的状态下分阶段进行。

5 监理控制措施5.1 事前预控(1)深化设计监控：对制作单位的细化设计进行审核，保证不得随意改变原设计，又能确保工程施工、制作的可行性、合理性、科学性，指导构件的制作加工、合理分段、方便构件的运输及安装，深化设计图必须得到原设计单位的确认。

(2)原材料的监控：审核制作单位的订货清单，确保在材质、型号、数量、交货状态、特殊要求等符合设计要求，避免错订、少订，造成二次采购。

所有进场材料都要求经过监理验收，根据材料出厂合格证上内容核对每批材料的炉号与批号，外观检测合格后按国家相关规范及设计进行见证取样，并委托第三方检测机构进行物理、力学性能试验，合格后方允许制作单位投入本工程使用。

重要结构的钢材要督促制作单位作好跟踪记录。

(3)焊接人员的监控：钢结构工程的质量与焊接人员的素质息息相关，所以监理人员对焊工的审核尤为重要。

参加该工程焊接的焊工都应持有有效的行业指定部门颁发的焊工和证书，严格持证上岗从事与证书等级相应的焊接工作，重要结构的装配定位焊接，要由持定位焊工资格证的焊工进行操作。

正式施工前，督促制作单位对焊工进行针对本工程难点部位的焊接进行培训，合格上岗，确保质量。

5.2 事中监控5.2.1 结构构件制作部分（1）放样、号料的监控：放样和号料是整个钢结构制作工艺中的第一道工序，也是至关重要的一道工序，放样工作的准确与否将直接影响工程的质量，所以有条件的情况下，尽可能的督促制作单位采用计算机辅助放样和号料，以提高工作精度和效率。

监理人员要加大检查范围，不定期进行抽检。

（2）下料切割的监控：钢材的切割可以通过冲剪、切削、磨擦等机械力来实现，也可以利用高温热源来实现，根据设计要求、切割表面质量情况及经济性等因素，协同业主选择一种或几种切割方法作为本工程的切割方法，最好能采数控技术的切割方法，下料前应根据工艺要求预留制作和组拼时的焊接收缩量，检查坡口质量。

（3）材料矫正及弯曲的监控：钢板切割的采用专门的钢板矫正机矫平，使用2m靠尺检测平整度，钢管及型材的弯曲最好采用弯曲机械完成，采用弧形样板检查（计算机放样），精度满足设计要求。

（4）胎架制作的监控：胎架必须牢固，具有足够的刚度，其设置必须方便施工，确保构件的成型精度。

在几何定位时要考虑焊接收缩，结合工艺试验预放合理的收缩余量，验收后方能投入使用。

（5）组装的监控：组装前，根据施工详图复核其需组装零件的质量，对于原材料的尺寸不够，或技术要求需拼接的零件，一般必须提前拼接完成。

采用胎模装配时，组装出首批构件后，必须验收合格后方可进行继续组装。

（6）焊接的监控：焊接是钢结构工程质量监控的重要监控点，必须采用经工艺试验确定的施工工艺进行焊接，严格按焊接规程进行操作。

（7）焊前检查：构件必须牢固固定在刚性胎架上，焊接坡口两侧50mm范围内的油污、铁锈、氧化皮、水分等必须清理干净，坡口角度、间隙满足设计与施工工艺要求，坡口角度、间隙均匀，有垫板的要求紧贴，结合工艺试验取定的焊接收缩余量，检查构件各零件的定位焊质量精度及几何尺寸，合格后作好检查记录方可施焊。