大型综合体育馆开合屋盖钢结构安装工艺技术

大型综合体育馆开合屋盖钢结构安装工艺技术

冯龙  王必刚 唐宇 郑维冰 徐建烨

中建八局南方公司深圳分公司  广东 深圳

摘要：本论文探讨了大型综合体育馆开合屋盖钢结构的地面拼装和分段吊装工艺技术。采用“地面拼装+搭设临时支撑+分块吊装”施工方法，以场心塔吊和各类塔吊进行分段吊装，详细介绍了施工流程和细部施工流程。在地面拼装阶段，采用25t汽车吊操作，包括拼装机械、拼装胎架的制作、搭设和拼装步骤。此外，还对支撑体系的搭设、使用、安装和卸载进行了详细研究，强调了临时支撑结构的制作质量和稳定性对整体施工的影响。研究结果为大型综合体育馆开合屋盖钢结构的施工提供了实用经验和指导。

关键词：大型综合体育馆，开合屋盖，钢结构，地面拼装，分段吊装，临时支撑。

1工程概况

深圳市体育中心改造提升工程项目（一期）主体工程位于深圳市福田区中心地段，本工程用地面积约11.82万m2，总建筑面积为26.59万m2，其中地下建筑面积16.88万m2，地上建筑面积9.71万m2。新建综合体育馆建筑高度为48.6m。拟建建筑物地上6层，地下2层，新建体育馆结构形式为框架剪力墙、钢结构，副馆为钢筋混凝土框架结构。2 开合屋盖闭合全过程模拟。

2 技术难点

大型综合体育馆开合屋盖钢结构的地面拼装及分段吊装工艺涉及多个技术难点。首先，地面拼装要求在地面完成大型钢结构的散件拼装，对几何形状、尺寸和位置的精准拼接提出高要求。其次，采用分段吊装方法需要协调各个分段的吊装操作，确保整体稳定性，并应对不同分段的复杂力学问题进行准确计算和调整。临时支撑结构在整个施工过程中发挥关键作用，其设计、制作、搭设和卸载需要精确控制，特别是在卸载过程中对结构内力的合理释放与重新分布。此外，选择和操作起重设备也是一个关键问题，需要综合考虑结构参数和施工条件。施工误差的控制与调整是整个过程中不可忽视的方面，需要采取有效手段确保误差在可接受范围内。这些技术难点的克服需要经验丰富的工程团队，以确保大型综合体育馆的开合屋盖钢结构施工既高效又安全。

3施工方法及技术措施

开合屋盖钢结构采用“地面拼装+搭设临时支撑+分块吊装”的施工方法进行安装，分段吊装起重设备则使用总包单位布置设在场心塔吊（STL1400，R=66 m），嵌补杆件则使用3#、4#、5#、6#塔吊（R7525，R=70 m）吊装施工。地面拼装过程中起重设备采用25t汽车吊。

图1 开合屋盖钢结构施工示意图

（1）钢结构安装总体施工流程

开合屋盖钢结构专项施工主要步骤为：（a）安装轨道立柱；（b）分段吊装并安装轨道梁；（c）安装单侧开合单元1；（d）安装南侧开合单元2；（e）安装南侧开合单元3；（f）安装南侧开合单元4；（g）安装台车与驱动系统；（h）临时支撑卸载；（i）参数上述步骤完成北侧开合屋盖安装（j）进行轨道与驱动系统调试。

（2）钢结构安装细部施工流程

当一侧屋盖吊装完成后，台车安装就位；调整施工误差、保证安装精度，边桁架法兰盘在现场补装；法兰盘安装完成，经微调无误后与台车通过高强螺栓连接；一侧开合屋盖所有台车均安装完成后，进行齿条梁、驱动、驱动座加强杆的安装；进行临时支撑的卸载拆除，屋盖安装完成；轨道与驱动系统调试，开合屋盖结构安装完成。

（3）钢结构安装分段

开合屋盖钢结构采用场心塔吊(STL1400，R=66 m)进行分段吊装施工。具体分段如下：

图2 轨道梁分段重量图 图3 开合屋盖分段重量图

表1 南侧钢结构分段重量统计表

表2 北侧钢结构分段重量统计表

（4）钢结构地面拼装

1）拼装机械

开合屋盖钢结构以散件的方式发至现场，现场在地面搭设胎架进行分段拼装，拼装机械采用25 t汽车吊。

2）拼装胎架

本工程拼装胎架宽为5.5m，高3.5m，间距为3m/个，主杆采HM244X175X7X11的H型钢，一侧斜杆采用HN100X50X5X7的H型钢，每个标准胎架间采用P159X6圆管进行拉结稳定，材质为Q235B。

图4桁架拼装示意图1    图5桁架拼装示意图2

3）拼装步骤

根据桁架几何结构和深化设计图，通过经纬仪在拼装场地上标定桁架上下弦杆的地面投影控制线。使用特征点作为参考，将设计三维坐标转换成相对坐标系，并通过全站仪检查复核。在胎架设置点使用全站仪准确测定胎架位置，确保水准仪校正胎架上部构件高度，保持同一水平构件下部所有胎架平顶。使用水准仪确定特征点胎架的标高，根据理论数据微调胎架，使误差在可接受范围内。

使用钢尺检测单个待拼件的尺寸，按深化设计图将下弦杆吊装至胎架，保证准确位置后暂时固定。使用吊线锤检测弦杆分段拼接点平面位置并进行调整。将腹杆放置并暂时固定，通过测量和调整确保整体位置关系。重复上述步骤将上弦杆、侧向腹杆和空间腹杆拼装至胎架。

完成桁架拼装后，利用全站仪对各节点进行复核调整，随后进行桁架的焊接。完成焊接后，对桁架进行全面检测，记录检测数据并与焊接前数据对照，分析变形程度及原因，以优化下一次拼装，减小误差。

（4）钢结构地面拼装

1）支撑体系概况

开合屋盖安装时，临时支撑设置于固定屋盖上，与固定屋盖井字桁架、上弦杆件连接，上部通过相贯形式与开合屋盖下弦杆连接，主要采用P203X12/ P180X8圆管、HW250X250X9X14的H型钢，支撑高度为1.3 m~1.8 m，材质为Q355B。并在南北侧开合屋盖尾部设置P203X12的斜撑。竖向支撑共分为两种类型，圆管支撑形式和转换梁垫设支撑形式。

2）支撑体系安装与拆除

1　胎架制作、搭设、使用

1、临时支撑结构的制作材料，若采用废旧钢材，应对存在的缺口、割痕等缺陷进行修补，若腐蚀严重，应在设计阶段，按实际厚度进行设计（或验算）。

2、对使用时间较长的临时支撑结构，应进行除锈后喷涂底漆和中间漆。当临时支撑结构使用时间超过半年时，应进行外观检查，若油漆腐蚀严重，应重新喷涂。

3、立杆对接焊缝、立杆与顶部钢梁连接焊缝应采用全熔透焊缝，焊缝等级宜为二级；腹杆与立杆连接焊缝采用部分熔透焊缝。

4、支撑架制作安装时，垂直度偏差应不大于H/1000，且应不大于25 mm，整体平面弯曲应不大于H/1500，且应不大于25 mm，其中H为支撑架高度。当构件壁厚不大于20 mm时，上下两段支撑架立杆的错口偏差应不大于2 mm，当构件壁厚大于20 mm时，其错口偏差应不大于t/10（t为构件壁厚），且应不大于3.0 mm。

5、支撑架在搭设及使用过程中，需保证其稳定性，在条件允许情况下，宜与已有稳定结构连接。

6、当临时支撑搭设高度超过20 m时，若搭设过程中暂停施工时间超过12小时，应采取缆风绳、拉杆等安全稳定临时措施。

7、对已有结构进行加固时，应保证支撑架与被加固结构顶紧。

2　支撑体系安装

临时支撑采用散件吊装的方法安装。对于高度较高的支撑架采取分节安装。

3　支撑体系卸载

临时支撑体系的卸载是结构卸去支撑力、实现结构正常受力的过程。对于屋盖桁架钢结构，当结构安装完成后，临时支撑结构体系的卸载将在结构中引起较大的内力重分布，对结构最终的成型状态有较大的影响。

4结束语

本研究深入研究了大型综合体育馆开合屋盖钢结构的地面拼装和分段吊装工艺技术，通过“地面拼装+搭设临时支撑+分块吊装”的方法取得显著效果。在拼装阶段，25t汽车吊精准操作，拼装胎架采用先进工具和全站仪实现高度控制。分段吊装利用场心塔吊和塔吊协同操作，结构安装精准。支撑体系采用P203X12/ P180X8圆管和HW250X250X9X14的H型钢，合理设置保障了结构安全。研究成果为类似工程提供了实用的经验与指导，对大型钢结构施工管理提出了有益建议。

中建八局科技研发项目:大型综合体育馆开合屋盖设计施工与应用研究(2022-2-06)