滑雪馆钢结构施工技术重难点及控制措施研究.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 79 滑雪馆钢结构施工技术重难点及控制措施研究 罗凤万 广西建工第一建筑工程集团有限公司，广西 南宁 530000 摘要摘要：本文滑雪馆钢结构项目位于大风景区容县大村，是依托大容山国家森林公园，以大容山山脉为主轴而打造的一个国家级旅游度假区，滑雪馆建成后，将形成一个冰雪大容山世界。建设工程（滑雪馆施工标），总用地面积：200004.86m，总建筑面积：31500m，其中地上：31345.70m，无地下室；建筑层数：地上 3 层，无地下室；建筑总高度：49.30 米。项目合同造价 2.68 亿元，合同外累计增加约 0.85 亿元，累计工程造价约 3.53亿元。屋盖采用螺栓球和焊接球混合使用的双层钢网架结构、铝镁锰+镀铝锌彩钢板的多层保温防水轻质屋面，结构使用年限为 50 年，结构安全等级为 2 级。关键词：关键词：滑雪馆；钢结构；建设工程 中图分类号：中图分类号：TU71 0 引言 本文项目位于玉林市容县大容山风景区，总建筑面积 31345.7 平方米，合同金额 2.68 亿元，是广西最大的一所高山室内滑雪馆，项目建成后，将让更多南方的游客在自己家门口，就能尽情体验冰雪世界里的乐趣1。滑雪馆的建筑设计理念源于大容山的山形意向，流畅的建筑曲线与连绵起伏的群山相融合；幕墙上的冰山造型和滑雪动作模拟出冰雪世界的意境，动静完美结合，给大容山风景区增添一道靓丽的风景线。本项目地上共三层，建筑总高度 49.3 米，主体为钢筋混凝土框架结构，整个滑雪馆按平面分为 A、B、C、D 四个区，其中，A、B、C 区为钢网架屋面，D 区为混凝土屋面2。网架结构型式为单曲面双层正放四角锥钢管网架结构，屋面为铝镁锰直立锁边金属屋面。钢结构工程总造价为 4003 万元，总用钢量 1160 吨，最大跨度44.2 米，主要为 Q235B 级低合金钢和 45#钢。1 滑雪馆钢结构施工技术重难点 本 文 工 程 体 量 大，钢 屋 盖 总 投 影 面 积 为10839.46m，网架杆件数量大且规格型号多，杆件共计 13233 根，网架节点共计 3461 个，构件深化设计和材料加工难度大。安装难度大，A 区和 C 区钢网架连为一体，南北方向长度达到了 202.5 米，由北向南放坡，屋面高差达到 21.481 米，整体呈“弧形坡屋面”形状。而且 A 区和 C 区网架下部楼面为滑雪坡道层，坡度达到 12倾斜，对钢网架采用整体法、散装法安装均具有一定施工难度。环境条件影响大：项目所在海拔为800 米，盘山道路狭窄险峻，劳动力、材料、机械资源调配难度大。且场馆位于山坳间，上午及晚上多为大雾天气，严重影响了施工效率和工期进度。变形控制要求高，钢网架结构刚度较小，但支座间距较大且倾斜角度较大，且高山地区温差较大，须严格控制网架吊装变形、温差变形和施工累积误差3。项目土方及基础工程施工难度大，结构防水问题严峻，对项目的技术水平等有较高的要求。工程工作量大，工程现场施工工期紧，组织协调工作要求强。本项目滑道层内及其他区域模板搭设高度8 米，梁跨度18 米，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程高大模板工程，且滑道为斜面，需编制专项施工方案并通过专家论证。施工体量大、结构复杂、尺寸标高要求严格，施工难度大。给排水、消防、暖通、智能等管线布置复杂，各专业设计协调工作量大，铝合金、装修工程等二次深化设计工作量大。梁钢筋按设计及规范要求采用套筒连接，柱钢筋采用电渣压力焊，工作量大，现场施工难度高。水电、消防、暖通、装饰装修工程量大，交叉施工多，需全面统筹策划，精心组织施工。2 滑雪馆钢结构施工新技术及过程 本文主要环节包括：一是深化设计：对钢结构进行建模分析，大部分的焊接球可以通过调整局部杆件角度深化成螺栓球，具备工厂化生产、装配化拼装优点的螺栓球网架节点，能大大降低加工和安装成本。二是方案确定：根据本网架具有超长跨度和倾斜滑雪中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 80 坡道的工程特点，结合现场工作面进度、道路条件、天气状况、吊车机械租赁等因素，网架采用“首跨起步网架整体吊装+后续网架地面拼锥高空散装”的方案进行施工。三是预埋件安装：严格控制预埋件的安装标高和尺寸中心线，准确定位及调平后，锚筋与主体钢筋焊接牢固。四是搭设格构式临时支撑：临时支撑采用格构柱形式，每节格构柱高 3 米，格构柱用高强螺栓连接。五是起步架地面拼装后整体吊装：网架单元吊装就位后，三个角部支座平稳落在主体结构柱顶上，悬空螺栓球则落在格构柱上的钢管支撑上。六是起步架支座固定：支座标高采用不同厚度的钢板调整，支座定位采用千斤顶和倒链配合调整，安装误差达到规范要求后点焊固定。七是后续网架在地面拼锥：后续网架按顺序在地面拼锥，拼成一球多杆锥体小单元。八是后续网架高空散装：利用塔吊或吊车起吊网架小单元，采用高空散装的方法完成后续网架安装；并使用格构柱或独臂拔杆来辅助临时支撑及标高的调整；各分区网架安装完成后，即对该区整体网架进行安装验收。九是屋面檩托和檩条安装：网架安装完成后，檩托和檩条逐步跟上安装。十是金属屋面板安装：按顺序安装铝镁锰直立锁边金属屋面六道构造层，最后完成各专业收边收口处理。图 1 滑雪馆项目设计效果图 项目综合使用和推广建筑业十项新技术中 6大项，23 小项新技术。具体如下：一是钢筋与混凝土技术：混凝土裂缝控制技术、高强钢筋应用技术、高强钢筋直螺纹连接技术。二是钢结构技术：钢结构深化设计与物联网应用技术、钢结构虚拟预拼装技术、钢结构高效焊接技术、钢结构防腐防火技术。三是机电安装工程技术：基于 BIM 的管线综合技术、金属风管预制安装施工技术、机电消声减振综合施工技术。四是绿色施工技术：封闭降水及水收集综合利用技术、建筑垃圾减量化与资源化利用技术、施工现场太阳能、空气能利用技术、施工扬尘控制技术、施工噪声控制技术、绿色施工在线监测评价技术、工具式定型化临时设施技术。五是防水技术与围护结构节能：高性能门窗技术。六是信息化技术：基于 BIM 技术辅助临时设施场地布置技术、基于 BIM 的现场施工技术、基于BIM 技术利用 tekla 软件进行钢结构深化技术、基于云计算的电子商务采购技术。2.1 钢筋混凝土施工过程 所有钢筋混凝土构件受力筋均采用 HRB400E 级高强度钢筋。高强钢筋直螺纹连接技术。直径 25mm 及其以上的钢筋均采用直螺纹接头连接。裁剪的钢筋头通过螺纹套筒接长加以利用，减少材料的浪费。钢结构对接技术。通过计算机模拟施工仿真分析，对存在较大变形部位通过杆件加强方式控制变形，对于挠度较大的点，设置临时支撑，待整体结构施工完成后，整体卸载。钢结构防火防腐技术。采用喷涂的方式将防火涂料喷涂在其上，对构件起到防火隔热作用，防止建筑物强度降低而垮塌。2.2 滑雪馆钢结构铺设过程 钢屋盖分为 A、B、C 区，均为单曲面网架结构，结构型式为双层正放四角锥网格，采用螺栓球和焊接球混合节点。网架安装工艺流程为：构件清点复核土建轴线尺寸放线砼柱顶支承面检查起步网架拼装质量检查吊装支座临时焊接地面拼锥空中散装质量检查验收屋面系统安装天沟安装封檐、吊顶安装。网架安装方法为 C 区网架为多柱点下弦支撑，根据本区网架工程特点，结合现场条件等因素，本网架拟采用 24-25 轴作为起步网架。网架支座高度约为 22.86 米，在 24-25 轴下方有 5.45 米的混凝土楼面，借助此水平楼面起步，让起步安全、稳妥。钢网架单元施工安装方案为：第一步将 C 区24-25/G-H轴网架在楼面拼装为一个整体单元，在H/24轴螺栓球下方用直径 219*8 的钢管支撑固定（钢管底部用垫木，螺栓球与钢管顶点点焊，防止脱落），然后安装网架上弦及螺栓球。第二步将 C 区 24-25 轴网架向 M 轴方向高空散装到 K 轴位置，检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证后续安装网架支座能在预埋板上。第三步将 C 区 24-25 轴网架向 M 轴方向高空散装到 M中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 81 轴位置，在此检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证起步跨网架各支座的位置在预埋板的有效偏差范围内，各支座与预埋件焊接，保证起步跨网架的刚度和自身的强度，形成独立支撑的刚性体。而后沿着网架长向12 轴安装。第四步为安装起步跨三面的悬挑部分网架杆件和球，形成完整的起步跨网架结构。第五步为依次安装网架的跨距，时刻检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证起步跨网架各支座的位置在预埋板的有效偏差范围内，各支座与预埋件焊接。而后沿着网架长向12 轴安装。第六步为依此安装方法，逐步安装剩余 C区各跨网架。第七步为 C 区各跨网架安装完成，检查网架挠度变形，测量挠度值，对整体 C 区网架进行安装验收，C 区网架安装完成。图 2 滑雪馆钢结构深化设计图 图 3 C 区混凝土楼面平台（斜）平面示意图 本文 B 区网架为多柱点下弦支撑，根据本区网架工程特点，结合现场条件等因素，本网架拟采用 12-11轴作为起步网架。网架支座高度约为 11.8 米，在 12-11轴下方有6.3米的混凝土楼面，借助此水平楼面起步，让起步安全、稳妥。B 区第一步为将 B 区 12-11/D-E轴网架在楼面拼装为一个整体单元，在 H/24 轴螺栓球下方用直径219*4的钢管支撑固定（钢管底部用垫木，螺栓球与钢管顶点点焊，防止脱落），然后安装网架上弦及螺栓球。B 区第二步为 B 区 12-11 轴网架向 H 轴方向高空散装到 G 轴位置，检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证起步跨网架各支座的位置在预埋板的有效偏差范围内，各支座与预埋件焊接，保证起步跨网架的刚度和自身的强度，形成独立支撑的刚性体。而后沿着网架长向 1 轴安装。B 区第三步为依次安装网架的跨距，时刻检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证起步跨网架各支座的位置在预埋板的有效偏差范围内，各支座与预埋件焊接，沿着网架长向向 1 轴安装各跨。B区第四步为依次安装网架的跨距，时刻检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证安装跨网架各支座的位置在预埋板的有效偏差范围内，各支座与预埋件焊接。而后沿着网架长向向 1 轴安装。B 区第五步为 B 区各跨网架安装完成，检查网架挠度变形，测量挠度值，对整体 B区网架进行安装验收。图 4 B 区混凝土楼面平台（斜）平面示意图 本文 A 区网架为多柱点下弦支撑，根据本区网架工程特点，结合现场条件等因素，本网架拟采用 1-2轴作为起步网架。网架支座高度约为 44.3 米，在 1-2轴下方有31.3米的混凝土楼面，借助此水平楼面起步，让起步安全、稳妥。A 区第一步为将 A 区 1-2/G-L 轴网架在楼面拼装为一个整体单元，在 2/J 轴等螺栓球下方用直径 219*4 的钢管支撑固定（钢管底部用垫木，螺栓球与钢管顶点点焊，防止脱落），然后安装网架上弦及螺栓球。A 区第二步为 A 区 1-2 轴网架向 M 轴方向高空散装到 K 轴位置，检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证后续安装网架支座能在预埋板上。A 区第三步为 A区 1-2 轴网架向 M 轴方向高空散装到 L 轴位置，在此检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 82 直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证起步跨网架各支座的位置在预埋板的有效偏差范围内，各支座与预埋件焊接，保证起步跨网架的刚度和自身的强度，形成独立支撑的刚性体。而后沿着网架长向向 12 轴安装。A 区第四步为安装起步跨三面的悬挑部分网架杆件和球，形成完整的起步跨网架结构。A 区第五步为依次安装网架的跨距，时刻检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证起步跨网架各支座的位置在预埋板的有效偏差范围内，各支座与预埋件焊接。而后沿着网架长向向 12轴安装。A 区第六步为依次安装网架的跨距，时刻检查各支撑柱的位置（保持在混凝土梁或柱上）及垂直度，调整网架轴线尺寸偏差，保证安装跨网架各支座的位置在预埋板的有效偏差范围内，各支座与预埋件焊接。而后沿着网架长向 12 轴安装。A 区第七步为依此安装方法，逐步安装剩余 A 区各跨网架。A 区第八步为 A区各跨网架安装完成，检查网架挠度变形，测量挠度值，对整体 A 区网架进行安装验收，A 区网架安装完成。图 5 A 区混凝土楼面平台（斜）平面示意图 为保证网架连接点的准确安装及施工安全，针对下弦球连接点，每跨支座间间隔 10 到 15 米设置一支承架，具体以节点间距而定。支承架采用格构式立柱钢架，调节高度立杆采用219*8 钢管，钢管斜撑采用3.0 脚手架搭设或用膨胀螺丝固定在楼面下的混凝土梁（混凝土柱头）上位置，严禁单独的支撑固定在楼面板上。网架临时支撑采用根据现场楼面的实际测量标高和网架下弦球点的高度差确定支撑圆管的高度，现场下料，焊结支撑耳板、吊耳、底板。3 结论 本文滑雪馆钢结构施工项目应用了多项业内先进技术，工程工作量大，工程现场施工工期紧，组织协调工作要求强。本文项目滑道层内及其他区域模板搭设高度8 米，梁跨度18 米，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程高大模板工程，且滑道为斜面，需编制专项施工方案并通过专家论证。施工体量大、结构复杂、尺寸标高要求严格，施工难度大。参考文献 1黄永银,葛方,丁剑强.国家跳台滑雪中心大跨度预应力悬挑钢结构卸载施工技术C/清华大学,东南大学,中国建设科技集团股份有限公司,中国建筑集团有限公司,中国中建设计集团有限公司.第八届全国钢结构 工 程 技 术 交 流 会 论 文 集.施 工 技 术 杂 志社,2020:48-51.2宫红亮,覃瑞,黄彬.超高大跨度室内滑雪场钢结构综合施工技术J.建筑技术开发,2020,47(06):119-121.3马强.广州万达茂滑雪场钢结构屋盖累积斜坡滑移施工技术C/中国建筑金属结构协会钢结构专家委员会.钢结构与绿色建筑技术应用.中国建筑工业出版社,2019:457-464.作者简介：作者简介：罗凤万（1977），男，壮族，广西河池人，高级工程师，大学本科。