体育馆大跨度钢结构施工技术要点分析

【摘要】大跨度空间结构的一个较为明显的应用就是体育场馆建筑。这是基于体育场馆的特点，较大的跨度和空间都是体育场建筑所必须的。本文进一步分析了体育馆大跨度钢结构施工技术要点，以供同仁参考借鉴。

【关键词】体育馆；大跨度钢结构；施工技术

1、大跨度空间钢结构的分类及特点

1.1网架结构

网架结构具有受力合理、网架高度小、重量轻、刚度大、抗震性能好、节约钢材及可以在工厂批量生产现场施工快捷等许多优点；一般用于体育馆、大型商场、会展中心、候车厅、飞机库等建筑的屋盖。但是也具有节点上的杆件数量较多，制作安装较为复杂等缺点。

1.2网壳结构

网壳结构受力合理、跨度大，刚度大、抗变形能力强、整体稳定性好，由于构成大型空间所使用的杆件相对单一，杆件和节点构件可以工厂预制，施工速度快，不需要大型辅助机械设备。网壳结构应用范围广阔，是一种拥有广阔发展前景的空间结构体系。

1.3悬索结构

悬索结构通过索的轴向拉伸抵抗荷载作用，能充分利用材料的抗拉性能，布置灵活、节约材料、使用范围广泛、易于施工。中国在古代就已经在使用悬索技术，古人用竹、藤等制成的材料作为吊桥的悬索。在当代的结构中，对悬索和地锚的要求越来越高，另外悬索结构与其他常规结构相比，设计与计算上相对复杂，这都制约了悬索结构的发展。

1.4膜结构

膜结构主要有空气支承膜结构、张拉式膜结构、骨架支承膜结构等形式。常见的充气膜结构需要依靠室内不断充气，使内外产生一定压力差（东京巨蛋棒球体育馆内外气压相差0.3%），室内外的压力差使膜体受到向上的飘浮力，从而提供较大的跨度。张拉膜结构自重是所有结构中最轻的，另外膜的张拉形状可根据建筑物形状而改变，造型变化自由。透光性、安全性非常好，但是耐久性与其他结构相比较差。

1.5薄壳结构

薄壳结构按曲面形式可分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，按照材料可分成混凝土薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳。壳体充分利用材料的强度，使其既能具备承重能力又具备了围护功能。在实际的项目中还可利用对空间曲面的切削与组合，从而得到不同形状的外形满足人们不同的需求，但制作起来相对繁琐，时间长材料浪费多。在使用中薄壳结构把自身受到的压力分散地分配到结构的每个部分中去，避免了构件局部的集中受力，以很小的横截面来承受相当大的荷载。薄壳结构是一种强度大、刚度强、受力合理且较为经济的结构形式。薄壳结构也存在着不少缺点，由于自身曲线多，变化复杂，如采用现浇结构对于模板制作难度加大，同时施工难度较大；由于薄壳结构壳体很薄，保温隔热、隔音效果不好，不宜适用于对音响效果要求高和节能要求高的建筑。

2、体育馆项目大跨度钢结构施工技术要点

2.1施工准备阶段

在施工准备阶段，其质量管理和控制包括施工方案的优化及施工程序的合理安排，施工人员与设计人员间要做好相应的施工技术交底，并且要详了解每道施工工序的质量要求和标准。同时，在对施工图纸进行审查的过程中，也须做到严谨和仔细，且针对施工人员还需要加强施工技术培训，既能提升施工质量，又能确保施工工期顺利推进。而针对施工过程中应用到的各种原材料，质量管理人员也需对其进行严格的检验和审查，即对于存在缺陷的原材料或质量检验不合格的原材料须严格禁止使用。而在实际施工之前，针对施工设备和机械也需进行严格的检查和维修，要对相关的施工机械进行合理的配备，同时采用质量预控法，对施工中可能出现的各种问题进行预先控制，这样就能避免大跨度钢结构施工的过程中不会出现较大的质量问题。

2.2施工过程中

在实际施工的过程中还需要建立相应的质量管理保障体系，以确保大跨度钢结构施工能达到较高的质量。在体育馆项目大跨度钢结构施工的过程中，由于其对质量要求相对较高，且施工过程面临相对较大的难度，因此在实际施工的过程中须对其质量管理工作加强领导，对各种规范标准需进行严格的执行。同时，应按照施工设计组织要求对具体的施工流程进行严格控制，只有这样才能确保工程质量管理工作发挥出真正的作用。而施工人员在实际施工的过程中，需将施工质量放在施工的收尾，即对施工质量进行精心管理，这样才能确保有效实现质量管理目标。在大跨度钢结构施工的过程中，还需对施工作业指导书进行详细的研读，按指导书上的各个要求和标准严格进行施工操作及技术交底，以确保能够对施工过程进行严格的监控检查及控制，从而达到提高整个大跨度钢结构施工质量的目的。

2.3防止高空坠落的措施

（1）临边防护

体育馆屋面钢结构为空间桁架结构，屋面结构较复杂、施工工序多，为确保施工人员的安全，本工程在桁架结构吊装基本完毕后即在桁架上弦下方设置水平安全网，在桁架上方用木板铺设通道，隔跨设置生命线，给施工人员配备双安全绳。在屋面底板安装完毕后可以拆除水平网。桁架空中对接时，对接点正好位于支撑架顶部，支撑架顶部即为施工人员的操作平台。

（2）施工安全爬梯和生命线

散装构件到达现场拼装成型后，将安装施工用的临时爬梯在构件吊装前焊接在桁架上，爬梯焊接承载力应严格按规范实施。爬梯由75mm×6mm的角钢及φ12mm的圆钢焊接而成，步距为300mm。生命线设置为全部施工作业区域，用75mm×6mm的角钢垂直焊接在钢构件上表面，或采用卡扣将钢丝绳直接绑扎在桁架或牢固的土建结构上。采用φ8mm钢丝绳穿过、打结，间距为5m。

（3）安全施工吊篮

在桁架之间的接口处需全熔透满焊，因此，在管件的下表面范围施焊时需要安全吊篮，便于施工人员在吊篮上安全规范作业。吊篮骨架由75mm×6mm角钢或者φ50 mm钢管焊接而成，吊篮底部脚踏处均为φ12～16mm的圆钢，脚踏处圆钢布设（焊接）间距为小于80mm，吊篮4个立杆与管桁架焊接牢固。将吊篮骨架四肢焊接在相应的桁架部位，满焊后吊架整体承载力为1000kN×4倍安全系数。

结语：

由于体育馆项目大跨度钢结构施工的过程中，所使用到的钢桁架具有较大的跨度，因此，在现场施工时，其拼接、吊装及安装等工序均面临着相对较大的难度，因此，必须要掌握好大跨度钢结构施工技术要点，才能确保体育馆项目的顺利进行。

参考文獻：

[1]周建伟.某大跨度钢结构设计方案比选及体系优化[J].江苏建筑，2010（2）：29.

[2]郭正兴.基于向量式有限元的大跨度钢结构施工力学分析方法[J].湖南大学学报，2016（3）：48.

作者简介：

魏海峰，日照三磊建设发展有限公司，山东日照。