體育館屋蓋網架結構施工研究

余能躍

（核工業西南物理研究院，四川 成都 610207）

隨著現代社會的不斷發展，建筑行業也實現了長足發展，網架結構在諸如體育場館、機場、會展中心等公共建筑中得到廣泛推廣，其結構形式、施工技術不斷趨于復雜化。對于體育館建筑而言，其屋面形式大多為封閉結構，且有著較大的跨度，憑借網架結構大跨度空間、用鋼量少、剛度大、性能佳等特征優勢，因而可很好地滿足體育館建設需求。但與此同時，在施工實踐中，鑒于網架結構的邊界條件、受力形式等結構特性會不斷發展轉變，加之在人為操作、施工技術、施工環境等一系列因素共同影響下，使得網架架構施工中存在著不小的安全風險。國內外關于網架結構施工過程中引發的安全事故也不在少數。因此，為保障體育館網架結構安全運營，文章將結合某城市體育館屋蓋網架結構施工，對體育館屋蓋網架結構施工進行研究分析。

1 網架結構概述

（1）網架結構的分類。網架結構主要是由大量桿件依據相應網格形式依托節點連結而構建的超靜定空間結構體系。如今，網架結構已然轉變成全球應用最為廣泛的一種新型結構。網架結構包含有多種不同的種類，依據建造材料的不同，可將網架結構劃分成鋼網架、木網架、鋁網架、鋼筋混凝土網架以及組合網架等種類，其中尤以鋼網架在我國推廣最為廣泛，組合網架還能夠作為樓板層結構。依據網架構造不同，可將網架結構劃分成單層網架結構、雙層網架結構以及三層網架結構，其中，因為單層網架結構適用的跨度空間不足30 m，三層網架結構適用的跨度空間超過100 m，所以在我國建筑工程施工中應用偏少。依據支承情況不同，還可將網架結構劃分成三邊支承、四點支承、周邊支承、混合支承等。

（2）網架結構的優勢。對于網架結構的優勢而言，主要表現于以下幾方面：一是節點連結便捷可靠。隨著網架結構的不斷發展完善，其網架節點、部件不斷向工廠化、定型化方向發展，由此不僅有效提升了節點連結制作及裝置的效率，還確保了節點整體性能的可靠性。二是節省材料，通過較少的材料即可實現較大的跨度空間。網架結構作為一個超靜定空間結構體系，相互連結的桿件彼此支撐，實現受力桿件與支撐系統相互間的有效結合，同時桿件還可實現軸力作用，進而可有效節省材料，通過較少的材料即可實現較大的跨度空間。三是加工制作機械化、工廠化。網架結構不論是其節點還是桿件都相對簡單且趨于定型化，所以均可通過工廠進行批量生產，如此一來，不僅可確保加工質量，還可提升制作效率，而這些都是其他相關空間結構加工制作所難以比擬的。四是結構多樣豐富，布置方便，可滿足不同建筑的施工要求。網架結構的組成多達二十余種，但各種網架結構都尤為規則，布置方便，可為使用者帶來極大便利。同時，網架結構外露或者部分外露，憑借其規則的圖形樣式，可使建筑整體效果得到極大豐富。另外，網架結構還可適用于各式各樣的支承條件及建筑平面，可滿足不同建筑的施工要求，所以受到了廣大建筑工程設計人員、施工人員的一直青睞。

2 體育館網架結構常用施工方法

體育館廣泛應用于體育鍛煉、體育比賽、音樂演出等活動。在體育館中，不難發現其頂部或外圍大多是采用網架結構支撐的。隨著我國社會經濟的不斷發展，網架結構憑借其一系列優勢，在公共建筑中得到越來越廣泛的推廣。如今，體育館網架結構常用的施工方法，主要包括有以下幾種：

（1）高空散裝法。高空散裝法，主要是指結合設計圖紙，在設計空間位置對網架的支架、桿件以及鋼球等部件進行直接組裝的方法，同時亦可先將相應桿件、鋼球于地面組裝成小型單元構件后，于高空現場開展拼裝。若是建筑室內凈空高度偏高時，可通過設置室內滿堂腳手架或支承構件懸挑腳手架等途徑，以為施工人員創造作業平臺。該項施工方法通常用于各種高強螺連結的建筑，特別適用于吊裝難度大的情形。另外，高空散裝法施工關鍵在于把握正確的組裝順序，合理調節標高及軸線位置，因為其涉及大量的節點、構件，因而存在一定的施工難度。

（2）分條分塊安裝法。條塊安裝法，主要是指將網架劃分為各種條狀或者塊狀單元，使用起重機吊裝設備至設計空間位置擱置，然后進行整體連結的一項施工方法。條塊安裝法適用于中小型網架結構的施工，正因如此，其構件大多數可于地面焊接完成，由此可達到提升工程質量，節省組裝支架的效果。

（3）高空滑行法。高空滑行法，主要是指通過滑軌，將預先于地面組裝完畢的網格單元滑動至設計空間位置，將條形網格單元組裝成一個整體的施工方法。高空滑行法的一大顯著特征在于無需搭設室內腳手架作業平臺。同時，該項施工方法主要適用于建筑平面呈多邊形的建筑工程或者施工現場地形較為復雜的建筑工程。依據條形網架單元滑行類型的不同，可將高空滑行法劃分成單條滑行和逐條累積滑行。因為網架桿件、鋼球的焊接與絞接、防火漆、防腐漆噴涂都可在地面開展，并且各項施工可同步開展，結構拼裝與地面施工互不影響，所以該項施工方法有著施工便捷、節省工期的應用優勢。

（4）整體吊裝法。整體吊裝法，主要是指網架全部于地面組裝完畢后，通過起重機吊裝就位的一項施工方法。該項施工方法適用于各種網架結構的安裝，因為整個網格單元的連結均于開展，由此可更好地保障施工質量，但同時對施工場地提出了較高的要求。

（5）整體提升法。整體提升法，主要是指將建筑工程的框架結構用以支撐，于框架結構頂部裝置平板升降機、液壓千斤頂等小型提升設備，在開展框架結構滑模的同時，對網架予以提升的一項施工方法。該項施工方法包括有單獨提升、升網提模、升梁抬網以及滑模升網等不同運用形式，這些運用形式的一項統一特征在于通過小型提升設備對大型網架結構予以組裝，因為在施工期間為逐步提升，能夠累積提升高度，所以在高網架組裝方面表現出一定的應用優勢。

（6）整體頂升法。整體頂升法，主要是指在設計空間位置的地面上將網架組裝完成，繼而通過千斤頂將網架頂升至設計高度的一項施工方法。整體頂升法的千斤頂設置在網架下方，網架被上頂至設計標高，同時提升設備裝置在網架上方，提升設備將網架蠟燭，通過下部構件的抬高以使網架上升。該項施工方法與整體提升法相似，適用于跨度偏大的網架結構。

綜上，體育館網架結構的施工方法多種多樣，具體施工方法應用應結合建筑工程網架的結構類型，并通過對質量、安全、經濟效益、施工進度、施工技術條件等因素進行綜合分析，以最終確定。

3 體育館屋蓋網架結構施工實踐

（1）工程概況。文章研究工程為某城市體育館鋼結構屋蓋網架，體育館為地上建筑，共計兩層，建筑主體上局設置有夾層留。為確保建筑內部結構整體牢固性，在體育館建造期間引入了鋼筋混凝土開展架構建設；在屋蓋建造過程中，將其建設成雙向交叉鋼桁架結構，這一結構有著良好的穩定性。體育館屋蓋平面為八坡屋頂，屋蓋寬度為67.2 m×67.2 m，平面長度為69.3 m×69.3 m，周邊柱距為8.4 m。施工期間，在建筑各部位采用各種剛度的桁架，并將剛度偏大的桁架應用于接近角部的區域，于周邊支承前提下，其相比于兩向正交正放桁架表現出節省材料、剛度更大的優勢。結合設備檢修要求，體育館屋蓋下弦平面內配備檢修馬道，依據屋蓋坡面特征，在平面兩對角線坡面建設馬道，一些桁架取消在這一坡面寬度范圍的斜腹桿，進而生成空腹桁架，該部分桁架的豎桿與上下弦外連結選取剛接形式，進而確保桁架承載力。

（2）工程特征及施工方案。在工程施工期間，將工程建設成正方四角錐螺栓球結構。建筑主體采用下弦注點支撐，以此作用于擴大建筑工程的整體跨度。結合施工場地條件及建筑工程結構特征，網架結構主要采用高空散裝法施工。在開展網架結構高空散裝期間，不需要引入塔式起重機，在組裝網架過程中，為保證組裝的安全有序開展，引入撥桿加電動卷揚機。在施工質量控制方面，本次工程施工側重于進行組織穿插施工。結合設計圖紙及施工實際，將體育館屋蓋1軸~2軸設置為混凝土結構，其高與預埋件部位高度相一致，同時將2軸~3軸網架與1軸~2軸屋蓋相連結。組裝完畢后將其轉移至安裝區域，開展固定處理，其他網架通過地面拼裝撥桿加電動卷揚機高空散裝的方法進行施工。如此一來，不僅要保障施工質量，還可降低成本、提升施工效率。

（3）屋蓋網架結構施工步驟。首先，屋蓋網架結構組裝及吊裝的工藝流程。網架結構組裝期間，施工人員應先放線，接著開展驗收，繼而開展網架結構下弦平面網格組裝操作，然后逐次開展上弦到倒三角網格組裝、下弦正三角網格組裝，以此大致完成對網架結構的組裝工作。在此基礎上，還應對網架結構安裝合格與否進行檢測，若檢測滿意即可將網架結構滑行至組裝位置，接著將網架結構固定于預埋件上，并開展網架結構檢測、支座焊接處理，最后進行驗收。

其次，起步網架組裝。先對預埋件諸如軸線高度、位置等相關指標予以檢測，檢測其與組裝要求相符與否，組裝過程中應合理調節網架的支座軸線及高度，以此有效保證組裝精度。接著將2軸~3軸網架吊裝至建筑1軸~2軸位置混凝土屋蓋上，然后結合設計圖紙在混凝土屋蓋上對這些網架進行組裝。

再次，起步網架拼裝。結合設計圖紙，先開展起步網架拼接。在對螺栓球起步跨網架開展拼接前，應結合設計圖紙于下弦部位建設一個支點，這一支點在200 mm左右，用以為網架提供支撐。在網架組裝期間，應結合設計圖紙對螺旋球予以組裝，在下弦支座區域，應預先建設方木支點，以此為螺旋球、下弦桿提供支撐。與此同時，還應對網架椎體單元予以組裝，接著將組裝完畢的椎體單元轉運至設計空間位置，依照設計圖紙，將上弦桿、腹桿與對應位置相連結，以此建立穩定結構。在對起步跨網架進行組裝過程中，應借助墊木將對應組裝位置墊實，如此一來有效避免下弦節點發生位移情況。除此之外，在組裝期間，還應對各節點開展監測，防止發生位移。接下來，在1軸~2軸位置開展一單元網架組裝，該道工序結束后將其滑行至2軸~3軸位置，繼而對組裝的網架開展檢測，檢測滿意后對應開展固定處理。另外，還應結合設計圖紙，對網架組裝期間存在的與實際要求不相符的尺寸予以調節，調節結束后固定好支座。網架結構施工流程，如圖1所示。

圖1 網架結構施工流程示意圖

最后，高空散裝網架。將起步網架滑行至設計空間位置，接著對其符合實際要求與否進行檢測，檢測滿意后以其為基礎，然后通過起重設備將小單元椎體吊起，開展網架填充。起步網架組裝結束后，對網架支座軸線予以確認調整，并對支座做臨時固定處理。通過高空散裝法對其他網架進行組裝，組裝流程為向依據設計圖紙開展網架三角錐小單元椎體組裝，該部分工作可于地面完成組裝后，將其滑行至設計空間位置，通過起重設備移動小小單元椎體，并由施工人員開展高空節點的對接組裝工作。網架結構施工完成效果，如圖2所示。

圖2 網架結構施工完成效果示意圖

（4）施工質量控制。為保證施工質量，需要采取必要的施工質量控制措施。首先，應增強管理人員、施工人員的質量意識，加大質量意識教育及業務技術培訓力度，提高全體人員的綜合素質，依托工作質量保障施工質量。其次，組織相關人員對設計圖紙進行認真學習，開展設計圖紙會審，保證施工組織設計的全面完整性、科學可行性。再次，網架施工要切實依據相關規范要求開展，倘若在施工期間發現問題應第一時間上報有關部門，予以有效處理，保證施工質量達到合格標準。然后，切實開展好施工現場柱預埋件標高、軸線檢測及驗收工作。最后，嚴格落實質量檢測制度，開展好各項施工記錄工作，嚴格遵守施工規范，保證每道工序均符合要求。

4 結束語

網架結構作為如今大跨度建筑物建設中常用的一種結構形式，不同施工方法的選用對建筑工程建設管理目標的影響各不相同。在體育館屋蓋網架結構施工實踐中，應通過對各方面因素的綜合考慮，以選擇適用的網架結構施工方法，確保施工的安全有序開展。