体育场馆大跨度钢桁架屋盖施工管理

张锦杰

广东恒中建设工程有限公司佛山分公司 广东佛山 528000

摘 要：根据国家“十三五”时期的体育工作，提出要深化体育重点领域改革创新，促进群众体育（全民健身）、竞技体育、冬奥会筹办、体育产业、体育文化等重点领域的全面协调发展。国内越来越多城市兴建体育场馆，钢结构桁架屋盖也是体育场馆的重点建设分部工程。本文以佛山国际体育文化演艺馆工程实例，探讨体育场馆大跨度钢桁架屋盖施工管理经验，为今后工程管理提供参考。

关键词：体育场馆；大跨度钢屋盖；钢管桁架；施工管理。

一、工程概况

佛山国际体育文化演艺馆位于佛山新城，是以体育、演艺、商业等功能为主的综合性场馆，地上六层，地下三层（其中负一层为场馆内场，负二负三层为车库），建筑高度34.1m。附属办公楼地上十层，地下三层，建筑高度45.8m，总建筑面积15.2万㎡，看台座位数为1.5万座。

体育馆采用框架-剪力墙结构，屋盖主要采用平面桁架体系，支承于下部混凝土结构上；主要包含主次桁架、上下弦钢梁及支撑、马道、屋面檩条等构件。东西向跨度为98m，南北向跨度为128m。主要受力结构为10榀横向主桁架、1榀转换管桁架，2榀次桁架作侧向支撑，桁架高度10米。钢屋盖总重量约为4000吨。具体桁架分布如下：

二、钢屋盖施工策划

大跨度钢结构常用的安装施工方法有：高空散拼法、整体（分段）吊装法、高空滑移法和整体提升法。对于采用何种施工方法才能满足要求，往往需要施工前期的工程策划。现场条件及周边运输环境、材料加工、工期、劳动力、机械设备、质量安全措施等一系列问题分析优选最科学的施工方法。

1、现场运输条件

项目现场场地狭小，道路不通。西侧为与本项目连接的在建商场，并且有下沉广场相间。北侧为A地块工地，已经开始土方开挖作业。东侧为在建施工工地，有一条6m宽的市政临时道路。南侧场地下方为地铁车站，上部荷载受限制。材料运输通道只有东侧道路。如下图所示：

2、工程结构条件

屋面钢结构桁架下底杆离结构面30m。中心球场区域位于负一层，下部为人防地下室车库。楼板混凝土强度等级为C35，设计活荷载最大为55KN/㎡。

3、施工方法分析

吊装法和整体提升法需采用一台400T履带吊+两台50T汽车吊进入场内吊装，需要开设专用的运输通道。施工荷载大于设计荷载需要对楼板进行临时回顶加固。对于设立专门的运输通道和进行临时回顶加固需要一项较大的措施费用。另外回顶部位占满地下二、三层地库的中心位置，不利于地库的机电安装工程施工，对整体工期影响较大。

高空滑移法是构件在设计标高拼装成整体，通过设置轨道和牵引装置，分段（整体）滑移就位。本工程钢桁架两侧支座区域为弧形结构，布置滑轨难度较大。主桁架ZHJ3一侧与转换桁架ZHHJ6为共用球支座，无法布置滑移轨道。

高空散拼法将桁架杆件分成数段，在空中施焊拼接而成。作业的电焊工工艺要求高，需设置较多临时支撑，受天气影响较大。杆件数量多，单杆重量小，可利用塔吊进行吊装。可以形成多点、多面流水作业。地下室结构达到龄期后可进行临时支撑结构施工，大大缩减现场安装工期。

经过对比分析上述各种施工方法，从技术、经济指标和工期等因素综合考虑，本项目采用高空散拼法进行施工。该策划过程需要参建各方责任主体全部参与并成形统一思想进行部署和实施。

三、钢屋盖技术管理

1、二次深化设计

在充分领会设计意图和熟悉图纸后，二次深化设计是施工的核心工作。对于大跨度钢结构的安装，施工过程分析及其影响研究是保证结构安全的重要措施[1]。不同的施工方法或施工顺序在结构中产生内力分布是不一样的[2]。因此在二次深化设计工作中需要充分考虑各种因素带来的影响。根据项目特点，加工厂选择、材料或半成品运输条件、施工场地布置、机械设备、劳动力投入，施工分段及施工顺序、测量监控等等一系列问题要进行精细化分析对比，从而有效地保证二次深化图的质量，对后续开展施工提供帮助。

本工程二次深化采用有限元分析软件ABAQUS对节点进行分析计算。按塔吊和吊车的性能以及现场条件进行分段，每段杆件长宽高及重量既须满足运输要求，又要满足塔吊的可吊性。对关键节点进行模似计算。如：方钢管柱节点、圆钢管柱节点、支座节点、上弦连接节点、插板式节点、管壁加厚节点、球节点等。提请设计单位审核时，模似计算与设计工况对比，及时调整，减少模似分析与实际工况偏差。

2、技术交底

通过BIM 的虚拟施工技术，对施工人员进行前期施工的交底工作是必要的，由于在施工初期阶段施工人员的整体素质参差不齐，故使用可视化的方法让施工人员更为直观地感受施工工艺流程[3]。技术交底工作是开展施工作业的重要内容，采用BIM技术进行培训和交底的同时，对每位工人进行现场空中焊接考试，合格后方能上岗。这也为降低安全风险，保证质量须做的管理工作。为降低现场焊接难度及焊接工作量，所有桁架弦杆均带牛腿进场。

参考文献：

[1]周大兴．“两阶段”分析法对大跨钢管桁架屋盖设计影响研究[J]．铁道建筑技术．2019, 000(002):37-40

[2]包雯蕾．大跨度钢管桁架结构施工过程有限元模拟及方案优选[D]．兰州：兰州理工大学，2011：38—53．

[3]庞彪, 庞丹. 大跨度钢结构施工技术及BIM应用研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(010):327.

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