1 工程概况

某体育馆工程结构形式是采用正方四角锥螺栓球节点网壳形式，支撑形式为下弦周边支撑；网壳轴线尺寸为68.2m×108.6m，高度为16.2m，覆盖面积为7406.52㎡。钢网架横轴方向两端厚度为3m，中间厚度为6.2m，整个网壳总重量约为330t，屋面主要构造为直立锁边铝镁锰结构。根据工程特点和技术要求，采用起步架整体吊装加高空散装法进行屋面螺栓球正方四角锥网架安装，首先将钢网架构件和相关材料运至施工场地，分类摆放，然后对照安装图纸编号进行安装。为控制网架安装轴线位置准确，将先安装相应支承点连接一跨网架，然后校正支座位置，将其从一侧安装到另一侧，以缩小累计误差。

2 钢结构网架安装工艺

2.1 钢结构网架安装概况描述

先在地面进行起步架组装，再进行轴–轴/ 轴–轴起步架整体吊装（图1）。

图1 起步架安装位置示意

组装完成后，采用高空散装施工方法安装至轴，完成第一榀网架施工，形成稳定节间。从第二榀及第三榀开始，网架安装采用两支队伍施工，两支安装队伍相差不少于1/4横轴距离，交替向轴（南侧）推进施工，直至安装完成（图2）。

图2 钢网架高空拼装示意

2.2 钢网架施工工艺流程

测放控制线→小拼单元组装→支点弦杆平面网格安装→上弦倒四角小单元网格安装→钢网架调整及紧固→钢管临时支撑安装→上弦倒四角小单元网格安装→下弦正四角小单元网格安装→卸载临时支撑→网架验收。

2.3 钢网架安装施工准备

根据施工安装需要，起重机、器具及相关材料等应齐全，并做好检验工作。安装钢网架前需重新检查支座支承面的高程、平整度、轴线尺寸；并与土建单位进行沟通，复检验收预埋钢板。安装前，现场所有施工人员应熟悉图纸，明确节点构造，了解网架施工工艺，并进行相应的安全技术交底。

2.4 起步架组装及安装

起步架地面拼装（正拼）流程：在地面上设置并抄平支撑点→按照安装图安装下弦球和下弦杆→已拼装成的上弦球及腹杆三角锥连接到下弦层→安装完后连接第二网格上弦杆及腹杆→将两网格安装成基本单元→安装腹杆，拼装成较稳固基本单元→扩大基本单元，直至起步架组装完成。起步架地面拼装示意如 图3所示。

图3 起步架地面拼装

（1）在地面组装固定单元组合，组合后尺寸为12600mm×13800mm成片网架，对应轴–轴/ 轴–轴位置，组合后的重量为7t（图4）。

图4 固定单元组合示意

（2）采用2台25t起重机，起重机站位于起步架西侧及南侧，站位地基为体育馆房心回填土，素土回填、压实系数0.96，钢托座地基处垫2m× 4m×20mm钢板，最大幅度8m，起步组件重7t，臂长27.95m，双机抬吊，额定载荷为6.4t，汽车式起重机吊钩和钢丝绳重量约1.0t，吊具0.5t，抬吊重量为5t，起重机的负载率为78%，双机抬吊载荷不大于80%，符合使用要求。因网架上平面标高为16.200m，吊装钢丝绳高度6m，吊点间距4500mm（钢丝绳内角小于60°），垂直起吊距离为5.56m，吊钩和高度限位高2m，汽车式起重机起升高度为23.76m，25?t汽车式起重机臂长27.95m，幅度8m时，起升高度为26.78m，大于23.76m吊装高度满足要求，故选择2台25t起重机可满足起步块网架的吊装要求。

（3）吊点为东西两侧角上的上弦球接点，吊装钢丝绳选择6×37+NF-17.5，抗拉强度为1700MPa，破断拉力为189.5kN，四股受力，钢丝绳的安全系数为10，大于8，满足要求（按照起重时最不利吊重时计算）。卡环选用5t，单点受力为1.75t，满足施工要求。

（4）在汽车式起重机吊装阶段计算分析得出吊点处最大反力为Fx=8.02kN、Fy=3.94kN、Fz=17.57kN ；结构最大变形为9mm，应力最大值为20.2N/mm2，小于305 N/mm2。另外也对各单元杆件进行验算分析得出轴向应力、弯曲应力、整体稳定、剪切强度均满足要求。

（5）两台起重机在拴好吊钩后，应同时起吊，绳索绷紧后，检查栓点是否拴好，绑扎吊带是否和杆件有卡绊，一切正常后，方可正式起吊。

（6）两台起重机应同时起吊，当网架下平面离开地面20cm后，停止提升，检查钢托座是否出现下沉、捆绑点是否合适、网架是否水平。若发现起吊位 置不合适，应落下后重新调整，检查完毕后，两台起重机同时落钩，检查抱闸是否溜钩。

（7）检查无误后，指挥两台起重机同时起钩，在起钩的过程中，两台起重机要保持同步，网架始终要保持水平状态，当网架下平面超过柱顶30?cm左右时，停止起升，通过指挥两台起重机进行变幅、回转使网架球体对正柱顶划线位置后缓慢落钩，使网架东侧和北侧支座就位，支座位置应进行临时性焊接固定。

（8）临时固定完成后，东侧起重机摘钩，把 临时钢管支撑（拔杆）吊起，按（图5）对固定单元悬空点进行支撑，钢管要切紧网架球，用20t倒链挂在钢管上端，将网架固定在一定的高度，便于以后调整高度；钢管下端垫2m×2m×20mm钢板，并用斜撑固定钢管。

图5 固定单元支撑示意

（9）固定单元支撑牢固后进行静态卸载，确认安全无误后西侧起重机摘钩收车。针对起步架落在临时支撑及支座上阶段工况，也进行相应的计算分析。吊点处的最大反力为Fx=0kN、Fy=0.7kN、Fz=20.32kN，结构最大变形为0.7mm，应力最大值为 37.88N/mm2，小于305N/mm2；起步架临时支撑模型如图6所示。

图6 起步架临时支撑示意

2.5 高空散装网架安装

2.5.1 高空散装施工概述

高空散装是将小拼单元钢网架吊运到图纸要求的位置进行直接安装的施工方法。即起步架安装好后，先在场地上按照图纸标注的螺栓球编号、杆件号组装成一个小拼单元，其是由两根腹杆、两根弦杆、一个螺栓球组合而成，并用汽车式起重机将其吊至安装高度时，安装人员应及时把对应的杆件安装到对应的螺栓孔中。完成小拼单元安装后，用相同的施工方法安装另一个小拼单元网架，依此类推进行安装，即可完成整个网架的安装。

2.5.2 高空散装施工准备

（1）需要对现场地基进行素土夯实处理，为网架安装提供相应的场地。（2）安装网架前要把螺栓球、杆件等零散部件进行分类摆放，根据编号种类、规格大小有序排列，以便过程施工查找。（3）小拼单元钢网架应按照杆件安装顺序在地面组装完成，并根据安装位置进行放置。（4）施工前应再次检查基础埋件及相关设施，保证网架底座支承板几何尺寸、中心轴线、标高等准确无误。（5）汽车式起重机、小型工具、相关材料等应提前准备好，并做好检查、调试，保证施工过程安全可靠。

2.5.3 小拼单元地面组装

小拼单元是由3或4根杆件和一个节点球在地面上组装的预拼装单元，地面上预拼装单元需分为上弦杆安装四脚架和下弦杆安装四脚架，所有构件在拼装时应一次安装和紧固到位，如有无法安装的高强螺柱或螺孔时，可用锥丝工具将螺孔修复后再次安装，安装完单元网架后，方可进行吊装。

2.5.4 小拼装单元的吊装

吊装时分别把两根2?t吊带系到腹杆上面或下弦杆上面，并将两根系绳的长度做好协调控制，将提升的三角锥网架与高空安装位置逐步接近，角度偏转要适度，不应偏转过大，以便安装人员顺利接应，如图7所示。网架小单元吊装时，锥体（0.5t）吊装最大高度为16.2m，可选择25t起重机，臂长27.95m，吊装作业半径10m，最大吊重5.3t，可选用2t，长度5m的吊带，因网架高度为16.42m，则吊装总高度为21.42m，小于汽车式起重机的作业高度26.1m，故可以满足锥体吊装要求。

图7 小拼单元吊装示意

2.5.5 钢网架高空散装作业

高空散装单元网架是与安装好的单元网架进行拼接安装，并顺着拼装网架工作面，从网架的一端向另一端延展拼装。安装过程中使用拔杆或吊索工具辅助高空拼装时，网架挠度变形在安装过程可以使用增加临时支撑措施来实现。

2.5.6 高空散装钢管支撑（拔杆）

本工程高空散装由北向南纵轴轴–轴方向共分为8榀，分别为轴–轴、轴–轴、轴–轴、轴–轴、轴–轴、轴–轴、轴–轴、轴–轴，每一榀由东向西横轴轴–轴高空散装1/4、1/2、3/4位置采用圆管219，壁厚14mm，高12m钢管对固定单元悬空点进行支撑。拔杆底部设置4根角钢支撑，支撑采用角钢L50×70，高度2.4m，底部距钢板边缘250mm，对角钢支撑与底座钢板及钢管支撑进行满焊连接，如图8所示。

图8 钢管支撑（拔杆）尺寸

钢板底部用铺沙垫平以保证钢板水平度，拔杆安装过程中，使用经纬仪对拔杆垂直度测量、校正，保证安装位置准确，校正完成后进行角钢支撑焊接。将20t倒链挂在钢管吊耳上，提住网架，并根据标高控制线，使用水准仪调整倒链吊挂高度，以保证网架安装高度。螺栓球位置调整完成后，使用约束钢丝绳将螺栓球与拔杆进行约束固定，保证支撑系统稳定性，如图9所示。

图9 拔杆上部吊点示意

（1）每一榀安装完成后1/4和3/4位置临时支撑进行拆除，仅保留每一榀1/2位置临时支撑，网架全部安装完成，每一榀1/2位置临时支撑由中间（ 轴）向两侧依次拆除，对此施工进行计算分析：吊点处最大反力为Fx=0.1kN、Fy=0.2kN、Fz=153kN，结构最大变形为10mm，应力最大值为53N/mm2，小于305N/mm2；219×14mm临时钢管支撑验算：长细比KL/r=124.2，小于150；轴向应力N/Nrc=0.373，小于1.000；弯曲应力My/Mry=0.001、Mz/Mrz=0.000，均小于1.000；整体稳定性Rmax=0.375，小于1.000；剪切强度Vy/Vry=0.000、Vz/Vrz=0.000，均小于1.000，相关支撑受力验算均满足规范要求。如图10所示。

图10 1/2位置临时支撑模型

（2）第一跨施工完毕后进行第二跨的施工，在1/4位置设置219×14圆管支撑12m支撑以保证施工稳定性，并进行受力计算分析：吊点处最大反力为Fx=0.1kN、Fy=0.2kN、Fz=133kN，结构最大变形为10mm，应力最大值54N/mm2，小于305N/mm2。 219×14mm临时钢管支撑验算均满足规范要求。模型如图11所示。

图11 第二跨施工临时支撑模型

（3）每横向2支座间网架完成后，使用219× 14圆管支撑12m支撑在中间位置以确保施工后续施工安全，并进行计算分析，吊点处最大反力为Fx=115kN、Fy=230kN、Fz=288kN，结构最大变形为10mm，应力最大值为68N/mm2，小于305?N/mm2，219×14?mm临时钢管支撑验算均满足规范要求，模型如图12所示。

图12?第2跨网架安装完成临时支撑模型

（4）根据以上安装步骤，依次进行施工，直至整个网架施工完成，并对临时支撑进行卸载；另对施工后的网架进行计算分析：吊点处最大反力为Fx=43kN、Fy=369kN、Fz=219kN，结构最大变形为70mm，应力最大值为120N/mm2，小于305N/mm2，施工过程满足要求，模型如图13所示。

图13 整个网架安装完成模型

2.5.7 高空散拼操作要点

（1）上弦球和腹杆安装：上弦球和腹杆形成单元预拼四角锥，上弦球和腹杆之间的高强螺栓连接须一次拧紧到位，下弦球和腹杆的连接仅可固定一根腹杆，其他3根腹杆不能一次拧紧到位，保持松弛状态，以便后续上弦杆安装就位。（2）下弦杆和球的安装：按照图纸上杆件、球的编号位置安装，保证下弦球的平面标高位置，将球与下弦杆连接，并拧紧到位。（3）高空散装过程中，要着重加强对下弦球的轴线、标高、挠度值及高强螺栓的拧紧程度的控制。

3 网架施工过程质量控制及注意事项

3.1 钢网架的调整和紧固

高空散装法钢网架施工，应检查上、下弦对角线及网格尺寸以及网架的网格矢高，纵、横向长度，并在临时支撑点未卸载前进行调整。在整个钢网架挠度检测时，可以调整上、下弦的尺寸来保证挠度值。在安装钢网架过程中，各临时支撑点应随时监测检查，如有下沉，应立即进行加固，以防造成网架变形。在检查和调整钢网架后，应重新紧固钢网架高强度螺栓；完成紧固后，应拧紧、锁定套筒上的定位小螺栓。

3.2 钢网架支座检查和验收

在钢网架整体尺寸检查合格后，应对支座位置进行检查，查看是否偏移。并保证安装网架时尺寸的积累的误差分散在两侧，以防支座偏向一侧过大。钢网架高程的检查以四周支承点为基准，支承点高度偏差允许值为相邻支座的1/800，且不大于15mm。

3.3 临时钢管支撑拆除

临时钢管支撑拆除时应保持各支撑点同步下降，且幅度不宜过大，应分跨、分阶段进行下降，逐步拆除临时支撑。

4 结束语

大跨度钢网架建筑在大型公共建筑中得到广泛的使用，空间结构较为灵活，受力合理，但在施工安装过程中，还存在一定的安全风险，这就要求选用合适的施工方法，才能有效降低施工风险。本工程选用的起步架整体吊装加高空散装的方法进行施工，不仅提高了安装效率，缩短了工期，也节约了成本，同时也保证了安全。所以此项技术较其他工艺具有一定的优越性，也可为其他类似项目提供借鉴意义。