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摘要：招远市体育馆钢屋盖采用圆管桁架结构。主结构在车间制作，现场拼装，造型复杂，精度要求高，高空焊接工作量大，制作、安装难度大。基于工程特点，文章对钢屋盖结构形式及体系进行了分析，提出吊装的施工方案。
关键词：钢屋盖；管桁架；地面拼装；吊装
一、工程概况
本工程建筑平面呈椭圆形，地上两层（附属夹层三层），首层为钢筋混凝土结构平台，二层内部为钢筋混凝土结构附属用房，外部为钢结构外壳，建筑高度（檐口高度）20.70m，建筑最大高度（屋面最高点）33.5m，室内外高差0.6m。首层平台和内部附属用房采用钢筋混凝土框架结构，楼盖为现浇钢筋混凝土梁板体系，屋盖采用钢结构梭状晶体组合椭球面网壳结构形式。屋盖长轴达92.8米，短轴长70.8米。
二、屋盖结构形式
（一）整体结构布置
体育馆平面形状近椭圆形，中间圆穹顶网壳结构及八榀三角形桁架构成了屋盖主要受力系统。三角形桁架之间采用单层网壳结构连接；屋面荷载经主桁架传递至下部钢环梁及斜柱，如此形成有效的封闭曲面，结构稳定性较强，受力合理。
屋盖主桁架根据建筑需要分成三部分变截面，桁架之间的单层网壳随主桁架变截面进行阶梯型变化，并形成若干个三角形面。
图1屋盖结构平面布置图
（二）节点形式
节点布置及节点形式的选用不仅对结构安全有重要影响，而且直接影响钢结构的制作、安装及造价。因此，节点设计是整个钢结构设计工作的重要环节，其受力性能对结构设计至关重要。本工程结构造型较为独特，节点主要有：（1）钢管斜柱柱脚相交焊接球节点；（2）（2）斜柱柱顶阶梯型变截面节点（3）三向变截面交叉节点；（4）穹顶弯弧截面相交节点
通过对节点有限元模拟计算，综合分析了节点的承载力和刚度。整个结构体系的最大节点应力值位于斜柱柱脚焊接球节点处，但该值仍在设计值范围以内，且该应力值的范围极小，仅为斜柱与焊接球相交区域的顶点范围。
三、关键技术和施工重难点分析
（一）钢构件加工质量的控制
钢结构构件加工质量直接决定了现场钢结构的安装进度和安装质量，加工前应严格按照图纸要求进行1：1的放样，严格控制尺寸的精度，并对加工全过程进行严格把关。钢构件出厂前需要进行预拼装，预拼装结果必须符合设计、规范要求后才可以出厂。
（二）测量、定位放线
为满足设计要求，必须对钢结构的每个构件进行精确测量、定位放线，并适时进行安装校准。此项工作是本工程实施成败的关键，贯穿于钢结构吊装施工过程的始终。
（三）现场场地、道路布置
本工程吊装单元个体大，造型复杂，数量众多，而且要求集中堆放，便于拼装，但是现场场地有限，需提前制定详细合理的构件进场计划，最大限度利用现有场地以满足吊装施工要求。现场吊装机械有250t履带吊、100t汽车吊和50t汽车吊，需提前规划好机械行走路线，做好机械临时道路施工，局部区域需进行硬化处理，保证临时道路的承载力、宽度和平整度满足吊装设备进出场和吊装作业的使用要求。
（四）高空焊接对钢构件安装质量的影响
钢结构高空焊接接口数量较多，焊接变形与安装误差对结构的内力影响非常大。为尽量避免由焊接变形与安装误差引起的结构内力变化，环向管之间的焊接采取安装耳板做临时固定的措施，以减少安装误差；径向管与环向管之间的焊接应先点焊固定，严禁上下对接接口交错焊接；为控制焊接变形，采用同步对称焊接的方法；在杆件拼接过程中，需考虑一定的焊接收缩余量。
（五）安全施工
现场施工过程中，螺栓、连接板等小型构件和各种手持机具非常多，极易发生小构件和小工具的坠落事件，一定要引起足够的重视，采取切实可行的防范措施；另外高空焊接的电焊火花必须进行有效防护，高空和地面上都应该有具体的防火措施，专人负责；在高空作业的所有人员必须设置安全绳，确保施工安全；闲杂人等不得进入作业区域，作业人员必须佩戴安全帽。
四、钢结构吊装
（一）支撑体系
根据屋盖整体结构及节点受力特点，在屋盖中间即屋盖穹顶结构下部设置刚性支撑（见图2），刚性支撑主要由支撑基础、井字形支撑架、单片角钢桁架、缆风绳、千斤顶及加强构件组成。支撑基础为2.5mx2.5mx0.4m钢筋混凝土，并埋设钢板埋件；支撑架采用1.5mx1.5m井字形角钢组合架，材料材质为Q235B，焊接成型；支撑柱之间采用单片角钢桁架连接，其采用角钢现场焊接；每支撑架外围均采用直径14mm的钢丝绳与下部框架结构拉结。
图2支撑架布置图
（二）结构吊装
1、安装顺序：按照墙面斜柱、环梁构件安装→屋面中央定位环结构安装→屋面8榀桁架结构安装→屋面网壳结构安装→幕墙拉杆、斜撑构件安装。
2、安装总体流程
第13步：根据对称原则，散件高空补装剩余主桁架间的联系杆件，至此，整个屋盖钢结构安装完毕。
第14步：临时支撑架结构拆除卸载，整个体育馆主钢结构安装施工完毕。
五、结束语
此工程钢结构屋盖较为复杂，跨度大，斜柱、梁等空间坐标定位难度极大。针对结构体系的复杂性，对吊装过程中各阶段下的结构受力及吊装的单体构件受力均作了详细的计算和分析，对其中涉及到的需加固、稳定结构方面作了深入的分析并采用合理的解决措施，从而保证了钢结构及整体结构的安全可靠，满足国家现行规范中的各项指标要求。
参考文献
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