CN116771117A - 一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，将钢罩棚划分为屋面罩棚和立面罩棚，将屋面罩棚划分为n个吊装结构单元和n个中间合拢单元，并将吊装结构单元划分为平衡区桁架结构段、内环桁架结构段、罩棚区桁架结构段；混凝土主体结构施工完成后，立面罩棚开始施工，同时在场内的看台结构外侧和内侧分别安装临时支撑胎架；平衡区桁架结构段、罩棚区桁架结构段和内环桁架结构段均采用整体吊装法安装，立面罩棚和中间合拢单元均采用高空散装法安装；采用提升设备嵌补安装中间合拢单元与吊装结构单元之间的杆件，完成施工。本发明具有施工简单、方便，显著减少了高空作业量，提高了施工效率和安全系数，也保证了施工质量的效果。

Description

一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法。

背景技术

随着社会经济多元化的发展，城市规模及多样性不断增加，特别是椭圆形体育场馆类建筑，罩棚钢结构屋面的应用越来越多尤其是曲线型悬挑罩棚钢结构，棚罩钢结构通常包括设置于棚罩的外环上的多根弧形立柱、连接于所述弧形立柱上的径向悬挑桁架以及设置于所述棚罩的内环向上的环向桁架，所述环向桁架连接于多根径向悬挑桁架之间，所述棚罩的内侧浇筑形成有看台。

目前，体育场馆钢罩棚安装的常用施工方法包括高空散装法、分条或分块安装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法等。其中，高空散装法是指将小单元或散件(单根杆件及单个节点)直接在设计位置进行总拼的方法，适用于螺栓连接节点的各种类型网架，尤其是适合起重困难的情况，它的施工重点是确定合理的拼装顺序，控制好标高和轴线的位置；整体吊装法是指网架在地面上总拼后，用起重设备将其吊装就位的施工方法。整体网架的焊接工作在地面上进行，更好的保证施工质量，此法适用于各种类型的网架，吊装时可在高空平移或旋转就位。

现有的的罩棚钢结构施工根据设计图纸的椭圆形环向桁架的数量对应设置环形胎架以作为钢结构构件拼装和焊接钢结构的支点，传统施工方法可先按环向拼装环向桁架钢结构，再拼装径向钢结构弦杆或者先拼装径向弦杆再施工环向桁架钢结构，此方法虽然也可以完成此类罩棚钢结构，但是整体施工比较繁琐、施工周期长、且拼装精度低，钢结构施工质量难以保证，高空施工作业较多，安全可控性差，且将浪费较多材料与人工。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，其解决了现有技术中存在的体育场馆钢罩棚的整体施工比较繁琐、施工周期长、且拼装精度低，钢结构施工质量难以保证，高空施工作业较多，安全可控性差，且将浪费较多材料与人工的问题。

根据本发明的实施例，一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，包括：

将钢罩棚划分为屋面罩棚和立面罩棚，将所述屋面罩棚划分为n个吊装结构单元和n个中间合拢单元，两相邻吊装结构单元之间均有一个中间合拢单元，并将所述吊装结构单元划分为靠近所述立面罩棚的平衡区桁架结构段、远离所述立面罩棚的内环桁架结构段、连接于所述平衡区桁架结构段和所述内环桁架结构段之间的罩棚区桁架结构段，平衡区桁架结构段、罩棚区桁架结构段和内环桁架结构段均采用整体吊装法安装，立面罩棚和中间合拢单元均采用高空散装法安装；

场馆混凝土主体结构施工完成后，立面罩棚开始施工，同时在场内的看台结构的外侧和内侧分别安装临时支撑胎架，在地面上拼装平衡区桁架结构段、罩棚区桁架结构段和内环桁架结构段；

采用提升设备将平衡区桁架结构段提升到设计标高并安装于所述立面罩棚和所述看台结构的框架柱；

将罩棚区桁架结构段提升到设计标高并搁置于所述看台结构内侧的临时支撑胎架上，再将罩棚区桁架结构段与平衡区桁架结构段连接；

将内环桁架结构段提升到设计标高并与罩棚区桁架结构段连接，完成吊装结构单元的施工；

采用提升设备安装中间合拢单元并嵌补安装中间合拢单元与吊装结构单元之间的杆件，完成体育场馆钢罩棚的施工。

进一步地，根据屋面罩棚的结构形式，在进行屋面罩棚划分时，所述吊装结构单元的划分对称，并确保每个所述吊装结构单元为几何不可变体系且在平面内稳定，所述中间合拢单元至多包含一榀径向桁架，并需要对中间合拢单元进行杆件加固。

进一步地，将中间合拢单元的径向桁架划分为平衡区径向桁架、罩棚区径向桁架和内环径向桁架，中间结构单元的径向桁架划分与吊装结构单元划分相对应，且中间结构单元的径向桁架的施工步骤与吊装结构单元施工步骤相对应，待中间结构单元的径向桁架安装完成后，采用提升设备嵌补安装中间合拢单元的径向桁架与吊装结构单元之间的杆件。

进一步地，所述看台结构的内侧的临时支撑胎架的位置对应于屋面罩棚的每一榀径向桁架，且其设置于径向桁架的罩棚区径向桁架远离平衡区径向桁架的一端。

进一步地，所述看台的内侧的临时支撑胎架的中部与所述看台结构之间连接有斜向撑杆，所述看台的内侧的临时支撑的上部与所述看台结构之间拉结有缆风绳。

进一步地，场馆混凝土主体结构施工时，使用劲性钢柱作为看台结构的框架柱，并在劲性钢柱顶部预埋预埋件。

进一步地，立面罩棚施工时，于立面罩棚内侧与看台结构的劲性钢柱之间拉设斜拉杆，所述斜拉杆的位置对应于立面罩棚的每一根弧形立柱。

进一步地，所述看台结构的外侧的临时支撑胎架的位置对应于立面罩棚的每一根弧形立柱，且其支撑于所述弧形立柱的弧顶至所述弧形立柱的底部的垂直距离的三分之一处。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明的体育场馆罩棚钢结构的施工方法，平衡区桁架结构段、罩棚区桁架结构段和内环桁架结构段分别在地面进行组装后再进行吊装作业，保证了钢结构的拼装精度、钢结构焊接质量，降低了质量问题的返工整改，更好的保证施工质量；本发明施工简单、方便，显著减少了高空钢结构拼装的次数，减小了高空作业安全事故发生的机率，降低安全风险；本发明可同时安装多个吊装结构单元，待吊装结构单元施工完成后，再嵌补安装中间合拢单元从而将多个吊装结构单元进行连接，极大地加快了施工进度，缩短了施工周期，且同时能保障施工质量。

附图说明

图1为本发明钢罩棚的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为图1的主视图。

图4为本发明环向桁架的结构示意图。

图5为本发明吊装结构单元与中间合拢单元在屋面罩棚上局部分布的结构示意图。

图6为本发明吊装结构单元与中间合拢单元的安装结构示意图。

图7为图1的局部结构示意图。

图8为本发明吊装结构单元施工时的剖面示意图。

图9为本发明吊装结构单元的结构示意图。

图10为本发明径向桁架的结构示意图。

上述附图中：1、屋面罩棚；2、立面罩棚；21、弧形立柱；3、吊装结构单元；31、平衡区桁架结构段；32、罩棚区桁架结构段；33、内环桁架结构段；4、中间合拢单元；5、径向桁架；51、平衡区径向桁架；52、罩棚区径向桁架；53、内环径向桁架；6、看台结构；7、劲性钢柱；8、外环支撑胎架；9、内环支撑胎架；10、斜拉杆；11、斜向撑杆；12、缆风绳。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

请参阅附图1-10，本发明实施例提出了一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，包括如下步骤：

S1，根据钢罩棚的结构特点和受力形式，将钢罩棚划分为屋面罩棚1和立面罩棚2，如图1、图3所示；将屋面罩棚1划分为8个吊装结构单元3和8个中间合拢单元4，8个吊装结构单元3和8个中间合拢单元4交叉分布，使得两相邻吊装结构单元3之间均有一个中间合拢单元4，同时所划分的吊装结构单元3应尽量对称，并确保吊装结构单元3为几何不可变体系且平面内稳定，按逆时针方向顺序将吊装结构单元3依次编号为1&单元、2&单元，直至划分为8&单元为止，同时按逆时针顺序将中间合拢单元4依次编号1#单元、2#单元，直至划分为8#单元为止，如图2、图5、图6所示。在本实施例中，中间合拢单元4包含一榀径向桁架5。

S2，如图9所示，根据划定好的吊装结构单元3，将吊装结构单元3划分为靠近立面罩棚2的平衡区桁架结构段31、远离立面罩棚2的内环桁架结构段33、连接于平衡区桁架结构段31和内环桁架结构段33之间的罩棚区桁架结构段32，平衡区桁架结构段31、罩棚区桁架结构段32和内环桁架结构段33均采用整体吊装法安装。

S3，如图10所示，根据划定好的中间合拢单元4，将中间合拢单元4的径向桁架5对应吊装结构单元3划分为平衡区径向桁架51、罩棚区径向桁架52和内环径向桁架53，平衡区径向桁架51、罩棚区径向桁架52和内环径向桁架53均采用高空散装法安装。

S4，如图8所示，场馆混凝土主体结构施工时，使用劲性钢柱7作为看台结构6的外围顶部的框架柱，并在劲性钢柱7顶部预埋预埋件，预埋件与劲性钢柱7十字钢骨架相连接，并用于与平衡区桁架结构段31的铰支座焊接固定；待场馆混凝土主体结构施工完成后，立面罩棚2开始施工，同时在场内的看台结构6的外侧和内侧分别安装临时支撑胎架。在本实施例中，立面罩棚2包含多根沿建筑四周外环均匀布置的弧形立柱21，由于弧形立柱21的截面较大，不便于使用塔吊进行安装，因此，待分节弧形立柱21运输至现场后，采用50t汽车吊进行拼装，再用履带吊进行弧形立柱21的安装，以节约施工工期和提高机械的利用率。

S5，如图8所示，在步骤S4中，立面罩棚2的每一根弧形立柱21安装到位后，在弧形立柱21的外侧安装的一道外环支撑胎架8临时支撑于弧形立柱21的弧顶位置以下1/3处，并通过刚性斜拉杆10与劲性钢柱7拉结固定，以平衡弧形立柱21的倾覆力矩。

S6，如图8所示，在步骤S4中，在场内的看台结构6的内侧安装内环支撑胎架9，用于对罩棚区桁架结构段32或罩棚区径向桁架52临时支撑，内环支撑胎架9的位置对应于屋面罩棚1的每一榀径向桁架5，且其设置于径向桁架5的罩棚区径向桁架52远离平衡区径向桁架51的一端。

S7，如图8所示，每一个内环支撑胎架9安装好后，在内环支撑胎架9的中部与看台结构6之间连接斜向撑杆11，在内环支撑胎架9的上部与看台结构6之间拉结缆风绳12。

S8，利用拼装胎架，在地面将平衡区桁架结构段31拼装好，在拼好的平衡区桁架结构段31上选取合适的提拉点并安装提拉点装置，采用履带吊与提拉点装置相连，进行整体吊装作业，将平衡区桁架结构段31提升到设计标高并安装于立面罩棚2和看台结构6的劲性钢柱7上。在本实施例中，如图4所示，钢罩棚的环向桁架设置5道，将5道环向桁架由内至外依次编号为HHJ1、HHJ2、HHJ3、HHJ4、HHJ5，平衡区桁架结构段31由多根径向桁架5的平衡区径向桁架51以及连接在相邻两榀平衡区径向桁架51之间的环向桁架所组成，其中，该部分的环向桁架对应于HHJ4、HHJ5所在位置。

S9，利用拼装胎架，在地面将罩棚区桁架结构段32拼装好，在拼好的罩棚区桁架结构段32上选取合适的提拉点并安装提拉点装置，采用履带吊与提拉点装置相连，进行整体吊装作业，将罩棚区桁架结构段32提升到设计标高并搁置于内环支撑胎架9上，在履带吊与内环支撑胎架9的支撑作用下，再将罩棚区桁架结构段32与平衡区桁架结构段31连接。本实施例中，罩棚桁架结构段由多根径向桁架5的罩棚区径向桁架52以及连接在相邻两榀罩棚区径向桁架52之间的环向桁架所组成，其中，该部分的环向桁架对应于HHJ2、HHJ3所在位置。

S10，在地面拼装好内环桁架结构段33，将内环桁架结构段33提升到设计标高并与罩棚区桁架结构段32连接，完成吊装结构单元3的施工。本实施例中，内环桁架结构段33由多根径向桁架5的内环径向桁架53以及连接在相邻两榀内环径向桁架53之间的环向桁架所组成，其中，该部分的环向桁架对应于HHJ1所在位置。

S11，待吊装结构单元3安装到位后，在两相邻吊装结构单元3之间预留的空间内安装中间合拢单元4，吊装平衡区径向桁架51至设计标高并安装于弧形立柱21和劲性钢柱7上，再依次吊装罩棚区径向桁架52、内环径向桁架53并安装到位，然后吊装中间合拢单元4的环向桁架并与吊装结构单元3连接，并在吊装结构单元3上额外再增设系杆(如图6所示)，以形成稳定的中间合拢单元4，并增强中间合拢单元4与吊装结构单元3之间的连接稳定性，完成体育场馆钢罩棚的施工。本实施例中，在能保证中间合拢单元4与吊装结构单元3的连接精度时，可尽量将中间合拢单元4的环向桁架在地面先拼装好，再进行吊装作业，如将对应于HHJ1的环向桁架现场拼装成一个小单元再进行吊装，根据罩棚钢结构特点，将对应于HHJ2、HHJ3，HHJ4的环向桁架现场拼装成一个K字型，即将环向桁架的上弦杆与两根下弦杆及系杆拼装成K型结构再进行吊装，这样进一步地减少了高空焊接与拼装的次数，保证了质量、节省了成本。对应于HHJ5的环向桁架采用散件吊装。其中对应于HHJ1、HHJ2、HHJ3的环向桁架由内场履带吊进行吊装，施工顺序为：HHJ3→HHJ2→HHJ；对应于HHJ4、HHJ5的环向桁架由外场履带吊进行吊装，施工顺序为：HHJ5→HHJ4，这样在加快施工进度的同时，也能保证施工质量。

本发明的体育场馆罩棚钢结构的施工方法，在看台结构6外围顶部采用劲性钢柱7，不但可以承受罩棚的钢结构的荷载，并且可以承受弧形立柱21安装时斜拉杆10的拉力，提高了支撑稳定性，防止了外环支撑胎架8由于受力过大倾覆的可能，保证了平衡区桁架结构段31与弧形立柱21对接焊接的精度。

本发明的体育场馆罩棚钢结构的施工方法，在地面拼装平衡区桁架结构段31、罩棚区桁架结构段32、内环桁架结构段33，显著降低了高空作业量，显著减少了提升设备的吊装次数，提高了施工效率和施工安全系数，也保证了施工质量。

本发明的体育场馆罩棚钢结构的施工方法，将屋面罩棚1划分为8个吊装结构单元3和8个中间合拢单元4，8个吊装结构单元3和8个中间合拢单元4交叉分布，由于相邻两吊装结构单元3之间预留了中间结构单元的安装空间，因此可以同时对称施工多个吊装结构单元3，极大地加快了施工进度，且中间合拢单元4采用高空散装法安装，保证了中间合拢单元4与吊装结构单元3之间的连接精度，进一步地保证了整体施工质量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，其特征在于，包括：

将钢罩棚划分为屋面罩棚(1)和立面罩棚(2)，将所述屋面罩棚(1)划分为n个吊装结构单元(3)和n个中间合拢单元(4)，两相邻吊装结构单元(3)之间均有一个中间合拢单元(4)，并将所述吊装结构单元(3)划分为靠近所述立面罩棚(2)的平衡区桁架结构段(31)、远离所述立面罩棚(2)的内环桁架结构段(33)、连接于所述平衡区桁架结构段(31)和所述内环桁架结构段(33)之间的罩棚区桁架结构段(32)，平衡区桁架结构段(31)、罩棚区桁架结构段(32)和内环桁架结构段(33)均采用整体吊装法安装，立面罩棚(2)和中间合拢单元(4)均采用高空散装法安装；

场馆混凝土主体结构施工完成后，立面罩棚(2)开始施工，同时在场内的看台结构(6)的外侧和内侧分别安装临时支撑胎架，在地面上拼装平衡区桁架结构段(31)、罩棚区桁架结构段(32)和内环桁架结构段(33)；

采用提升设备将平衡区桁架结构段(31)提升到设计标高并安装于所述立面罩棚(2)和所述看台结构(6)的框架柱；

将罩棚区桁架结构段(32)提升到设计标高并搁置于所述看台结构(6)内侧的临时支撑胎架上，再将罩棚区桁架结构段(32)与平衡区桁架结构段(31)连接；

将内环桁架结构段(33)提升到设计标高并与罩棚区桁架结构段(32)连接，完成吊装结构单元(3)的施工；

采用提升设备安装中间合拢单元(4)并嵌补安装中间合拢单元(4)与吊装结构单元(3)之间的杆件，完成体育场馆钢罩棚的施工。

2.如权利要求1所述的一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，其特征在于：根据屋面罩棚(1)的结构形式，在进行屋面罩棚(1)划分时，所述吊装结构单元(3)的划分对称，并确保每个所述吊装结构单元(3)为几何不可变体系且在平面内稳定，所述中间合拢单元(4)至多包含一榀径向桁架(5)，并需要对中间合拢单元(4)进行杆件加固。

3.如权利要求2所述的一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，其特征在于：将中间合拢单元(4)的径向桁架(5)划分为平衡区径向桁架(51)、罩棚区径向桁架(52)和内环径向桁架(53)，中间合拢单元(4)的径向桁架(5)划分与吊装结构单元(3)划分相对应，且中间结构单元的径向桁架(5)的施工步骤与吊装结构单元(3)施工步骤相对应，待中间结构单元的径向桁架(5)安装完成后，采用提升设备嵌补安装中间合拢单元(4)的径向桁架(5)与吊装结构单元(3)之间的杆件。

4.如权利要求3所述的一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，其特征在于：所述看台结构(6)的内侧的临时支撑胎架的位置对应于屋面罩棚(1)的每一榀径向桁架(5)，且其设置于径向桁架(5)的罩棚区径向桁架(52)远离平衡区径向桁架(51)的一端。

5.如权利要求1所述的一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，其特征在于：所述看台的内侧的临时支撑胎架的中部与所述看台结构(6)之间连接有斜向撑杆(11)，所述看台结构(6)的内侧的临时支撑的上部与所述看台结构(6)之间拉结有缆风绳(12)。

6.如权利要求1所述的一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，其特征在于：场馆混凝土主体结构施工时，使用劲性钢柱(7)作为看台结构(6)的框架柱，并在劲性钢柱(7)顶部预埋预埋件。

7.如权利要求6所述的一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，其特征在于：立面罩棚(2)施工时，于立面罩棚(2)内侧与看台结构(6)的劲性钢柱(7)之间拉设斜拉杆(10)，所述斜拉杆(10)的位置对应于立面罩棚(2)的每一根弧形立柱(21)。

8.如权利要求1所述的一种体育场馆罩棚钢结构的施工方法，其特征在于：所述看台结构(6)的外侧的临时支撑胎架的位置对应于立面罩棚(2)的每一根弧形立柱(21)，且其支撑胎架支撑于所述弧形立柱(21)的弧顶至所述弧形立柱(21)的底部的垂直距离的三分之一处。