体育馆屋盖网架结构施工研究

余能跃

（核工业西南物理研究院，四川 成都 610207）

随着现代社会的不断发展，建筑行业也实现了长足发展，网架结构在诸如体育场馆、机场、会展中心等公共建筑中得到广泛推广，其结构形式、施工技术不断趋于复杂化。对于体育馆建筑而言，其屋面形式大多为封闭结构，且有着较大的跨度，凭借网架结构大跨度空间、用钢量少、刚度大、性能佳等特征优势，因而可很好地满足体育馆建设需求。但与此同时，在施工实践中，鉴于网架结构的边界条件、受力形式等结构特性会不断发展转变，加之在人为操作、施工技术、施工环境等一系列因素共同影响下，使得网架架构施工中存在着不小的安全风险。国内外关于网架结构施工过程中引发的安全事故也不在少数。因此，为保障体育馆网架结构安全运营，文章将结合某城市体育馆屋盖网架结构施工，对体育馆屋盖网架结构施工进行研究分析。

1 网架结构概述

（1）网架结构的分类。网架结构主要是由大量杆件依据相应网格形式依托节点连结而构建的超静定空间结构体系。如今，网架结构已然转变成全球应用最为广泛的一种新型结构。网架结构包含有多种不同的种类，依据建造材料的不同，可将网架结构划分成钢网架、木网架、铝网架、钢筋混凝土网架以及组合网架等种类，其中尤以钢网架在我国推广最为广泛，组合网架还能够作为楼板层结构。依据网架构造不同，可将网架结构划分成单层网架结构、双层网架结构以及三层网架结构，其中，因为单层网架结构适用的跨度空间不足30 m，三层网架结构适用的跨度空间超过100 m，所以在我国建筑工程施工中应用偏少。依据支承情况不同，还可将网架结构划分成三边支承、四点支承、周边支承、混合支承等。

（2）网架结构的优势。对于网架结构的优势而言，主要表现于以下几方面：一是节点连结便捷可靠。随着网架结构的不断发展完善，其网架节点、部件不断向工厂化、定型化方向发展，由此不仅有效提升了节点连结制作及装置的效率，还确保了节点整体性能的可靠性。二是节省材料，通过较少的材料即可实现较大的跨度空间。网架结构作为一个超静定空间结构体系，相互连结的杆件彼此支撑，实现受力杆件与支撑系统相互间的有效结合，同时杆件还可实现轴力作用，进而可有效节省材料，通过较少的材料即可实现较大的跨度空间。三是加工制作机械化、工厂化。网架结构不论是其节点还是杆件都相对简单且趋于定型化，所以均可通过工厂进行批量生产，如此一来，不仅可确保加工质量，还可提升制作效率，而这些都是其他相关空间结构加工制作所难以比拟的。四是结构多样丰富，布置方便，可满足不同建筑的施工要求。网架结构的组成多达二十余种，但各种网架结构都尤为规则，布置方便，可为使用者带来极大便利。同时，网架结构外露或者部分外露，凭借其规则的图形样式，可使建筑整体效果得到极大丰富。另外，网架结构还可适用于各式各样的支承条件及建筑平面，可满足不同建筑的施工要求，所以受到了广大建筑工程设计人员、施工人员的一直青睐。

2 体育馆网架结构常用施工方法

体育馆广泛应用于体育锻炼、体育比赛、音乐演出等活动。在体育馆中，不难发现其顶部或外围大多是采用网架结构支撑的。随着我国社会经济的不断发展，网架结构凭借其一系列优势，在公共建筑中得到越来越广泛的推广。如今，体育馆网架结构常用的施工方法，主要包括有以下几种：

（1）高空散装法。高空散装法，主要是指结合设计图纸，在设计空间位置对网架的支架、杆件以及钢球等部件进行直接组装的方法，同时亦可先将相应杆件、钢球于地面组装成小型单元构件后，于高空现场开展拼装。若是建筑室内净空高度偏高时，可通过设置室内满堂脚手架或支承构件悬挑脚手架等途径，以为施工人员创造作业平台。该项施工方法通常用于各种高强螺连结的建筑，特别适用于吊装难度大的情形。另外，高空散装法施工关键在于把握正确的组装顺序，合理调节标高及轴线位置，因为其涉及大量的节点、构件，因而存在一定的施工难度。

（2）分条分块安装法。条块安装法，主要是指将网架划分为各种条状或者块状单元，使用起重机吊装设备至设计空间位置搁置，然后进行整体连结的一项施工方法。条块安装法适用于中小型网架结构的施工，正因如此，其构件大多数可于地面焊接完成，由此可达到提升工程质量，节省组装支架的效果。

（3）高空滑行法。高空滑行法，主要是指通过滑轨，将预先于地面组装完毕的网格单元滑动至设计空间位置，将条形网格单元组装成一个整体的施工方法。高空滑行法的一大显著特征在于无需搭设室内脚手架作业平台。同时，该项施工方法主要适用于建筑平面呈多边形的建筑工程或者施工现场地形较为复杂的建筑工程。依据条形网架单元滑行类型的不同，可将高空滑行法划分成单条滑行和逐条累积滑行。因为网架杆件、钢球的焊接与绞接、防火漆、防腐漆喷涂都可在地面开展，并且各项施工可同步开展，结构拼装与地面施工互不影响，所以该项施工方法有着施工便捷、节省工期的应用优势。

（4）整体吊装法。整体吊装法，主要是指网架全部于地面组装完毕后，通过起重机吊装就位的一项施工方法。该项施工方法适用于各种网架结构的安装，因为整个网格单元的连结均于开展，由此可更好地保障施工质量，但同时对施工场地提出了较高的要求。

（5）整体提升法。整体提升法，主要是指将建筑工程的框架结构用以支撑，于框架结构顶部装置平板升降机、液压千斤顶等小型提升设备，在开展框架结构滑模的同时，对网架予以提升的一项施工方法。该项施工方法包括有单独提升、升网提模、升梁抬网以及滑模升网等不同运用形式，这些运用形式的一项统一特征在于通过小型提升设备对大型网架结构予以组装，因为在施工期间为逐步提升，能够累积提升高度，所以在高网架组装方面表现出一定的应用优势。

（6）整体顶升法。整体顶升法，主要是指在设计空间位置的地面上将网架组装完成，继而通过千斤顶将网架顶升至设计高度的一项施工方法。整体顶升法的千斤顶设置在网架下方，网架被上顶至设计标高，同时提升设备装置在网架上方，提升设备将网架蜡烛，通过下部构件的抬高以使网架上升。该项施工方法与整体提升法相似，适用于跨度偏大的网架结构。

综上，体育馆网架结构的施工方法多种多样，具体施工方法应用应结合建筑工程网架的结构类型，并通过对质量、安全、经济效益、施工进度、施工技术条件等因素进行综合分析，以最终确定。

3 体育馆屋盖网架结构施工实践

（1）工程概况。文章研究工程为某城市体育馆钢结构屋盖网架，体育馆为地上建筑，共计两层，建筑主体上局设置有夹层留。为确保建筑内部结构整体牢固性，在体育馆建造期间引入了钢筋混凝土开展架构建设；在屋盖建造过程中，将其建设成双向交叉钢桁架结构，这一结构有着良好的稳定性。体育馆屋盖平面为八坡屋顶，屋盖宽度为67.2 m×67.2 m，平面长度为69.3 m×69.3 m，周边柱距为8.4 m。施工期间，在建筑各部位采用各种刚度的桁架，并将刚度偏大的桁架应用于接近角部的区域，于周边支承前提下，其相比于两向正交正放桁架表现出节省材料、刚度更大的优势。结合设备检修要求，体育馆屋盖下弦平面内配备检修马道，依据屋盖坡面特征，在平面两对角线坡面建设马道，一些桁架取消在这一坡面宽度范围的斜腹杆，进而生成空腹桁架，该部分桁架的竖杆与上下弦外连结选取刚接形式，进而确保桁架承载力。

（2）工程特征及施工方案。在工程施工期间，将工程建设成正方四角锥螺栓球结构。建筑主体采用下弦注点支撑，以此作用于扩大建筑工程的整体跨度。结合施工场地条件及建筑工程结构特征，网架结构主要采用高空散装法施工。在开展网架结构高空散装期间，不需要引入塔式起重机，在组装网架过程中，为保证组装的安全有序开展，引入拨杆加电动卷扬机。在施工质量控制方面，本次工程施工侧重于进行组织穿插施工。结合设计图纸及施工实际，将体育馆屋盖1轴~2轴设置为混凝土结构，其高与预埋件部位高度相一致，同时将2轴~3轴网架与1轴~2轴屋盖相连结。组装完毕后将其转移至安装区域，开展固定处理，其他网架通过地面拼装拨杆加电动卷扬机高空散装的方法进行施工。如此一来，不仅要保障施工质量，还可降低成本、提升施工效率。

（3）屋盖网架结构施工步骤。首先，屋盖网架结构组装及吊装的工艺流程。网架结构组装期间，施工人员应先放线，接着开展验收，继而开展网架结构下弦平面网格组装操作，然后逐次开展上弦到倒三角网格组装、下弦正三角网格组装，以此大致完成对网架结构的组装工作。在此基础上，还应对网架结构安装合格与否进行检测，若检测满意即可将网架结构滑行至组装位置，接着将网架结构固定于预埋件上，并开展网架结构检测、支座焊接处理，最后进行验收。

其次，起步网架组装。先对预埋件诸如轴线高度、位置等相关指标予以检测，检测其与组装要求相符与否，组装过程中应合理调节网架的支座轴线及高度，以此有效保证组装精度。接着将2轴~3轴网架吊装至建筑1轴~2轴位置混凝土屋盖上，然后结合设计图纸在混凝土屋盖上对这些网架进行组装。

再次，起步网架拼装。结合设计图纸，先开展起步网架拼接。在对螺栓球起步跨网架开展拼接前，应结合设计图纸于下弦部位建设一个支点，这一支点在200 mm左右，用以为网架提供支撑。在网架组装期间，应结合设计图纸对螺旋球予以组装，在下弦支座区域，应预先建设方木支点，以此为螺旋球、下弦杆提供支撑。与此同时，还应对网架椎体单元予以组装，接着将组装完毕的椎体单元转运至设计空间位置，依照设计图纸，将上弦杆、腹杆与对应位置相连结，以此建立稳定结构。在对起步跨网架进行组装过程中，应借助垫木将对应组装位置垫实，如此一来有效避免下弦节点发生位移情况。除此之外，在组装期间，还应对各节点开展监测，防止发生位移。接下来，在1轴~2轴位置开展一单元网架组装，该道工序结束后将其滑行至2轴~3轴位置，继而对组装的网架开展检测，检测满意后对应开展固定处理。另外，还应结合设计图纸，对网架组装期间存在的与实际要求不相符的尺寸予以调节，调节结束后固定好支座。网架结构施工流程，如图1所示。

图1 网架结构施工流程示意图

最后，高空散装网架。将起步网架滑行至设计空间位置，接着对其符合实际要求与否进行检测，检测满意后以其为基础，然后通过起重设备将小单元椎体吊起，开展网架填充。起步网架组装结束后，对网架支座轴线予以确认调整，并对支座做临时固定处理。通过高空散装法对其他网架进行组装，组装流程为向依据设计图纸开展网架三角锥小单元椎体组装，该部分工作可于地面完成组装后，将其滑行至设计空间位置，通过起重设备移动小小单元椎体，并由施工人员开展高空节点的对接组装工作。网架结构施工完成效果，如图2所示。

图2 网架结构施工完成效果示意图

（4）施工质量控制。为保证施工质量，需要采取必要的施工质量控制措施。首先，应增强管理人员、施工人员的质量意识，加大质量意识教育及业务技术培训力度，提高全体人员的综合素质，依托工作质量保障施工质量。其次，组织相关人员对设计图纸进行认真学习，开展设计图纸会审，保证施工组织设计的全面完整性、科学可行性。再次，网架施工要切实依据相关规范要求开展，倘若在施工期间发现问题应第一时间上报有关部门，予以有效处理，保证施工质量达到合格标准。然后，切实开展好施工现场柱预埋件标高、轴线检测及验收工作。最后，严格落实质量检测制度，开展好各项施工记录工作，严格遵守施工规范，保证每道工序均符合要求。

4 结束语

网架结构作为如今大跨度建筑物建设中常用的一种结构形式，不同施工方法的选用对建筑工程建设管理目标的影响各不相同。在体育馆屋盖网架结构施工实践中，应通过对各方面因素的综合考虑，以选择适用的网架结构施工方法，确保施工的安全有序开展。