新型鋁合金單層網(wǎng)殼屋蓋施工技術(shù)

陳路偉 楊 春

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海崇明體育訓(xùn)練館工程共包含綜合訓(xùn)練館及游泳訓(xùn)練館2個(gè)場(chǎng)館，其屋蓋類型均為單層鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。其中游泳訓(xùn)練館屋蓋投影為矩形，軸網(wǎng)正交布置，最高高度10.7 m，長(zhǎng)寬為40 m×36 m，鋁合金結(jié)構(gòu)截面為H280 mm×160 mm×8 mm×10 mm；綜合訓(xùn)練館投影為矩形，軸網(wǎng)正交布置，最高高度為21.35 m，長(zhǎng)寬為45 m×48 m， 鋁合金結(jié)構(gòu)截面為H320 mm×180 mm×8 mm×10 mm與H320 mm×200 mm×9 mm×11 mm，鋁合金材料型號(hào)為6061-T6。本工程鋁桿件最長(zhǎng)為4 253 mm，最大質(zhì)量為60.8 kg（圖1～圖3）。

圖1 工程效果圖

2 工程主要節(jié)點(diǎn)形式

1）支座節(jié)點(diǎn)形式（圖4、圖5）。

圖2 綜合訓(xùn)練館鋁合金與鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)屋面布置示意

圖3 游泳訓(xùn)練館單層鋁合金結(jié)構(gòu)屋面布置示意

2）桿件節(jié)點(diǎn)形式（節(jié)點(diǎn)板材質(zhì)為鋁合金6061-T6，螺栓為不銹鋼鎖緊螺栓，圖6）。

3 施工難點(diǎn)分析

本工程的施工難點(diǎn)主要有[1-2]：

1）施工測(cè)量放線，特別是對(duì)于三維空間的扇形結(jié)構(gòu)放線施工。

圖4 支座節(jié)點(diǎn)形式一

圖5 與鋼柱節(jié)點(diǎn)形式

圖6 桿件節(jié)點(diǎn)形式

2）鋼支座的安裝是本工程施工中的重中之重。

3）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工，包括預(yù)留預(yù)埋施工配合，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的拼裝、鋁板安裝等均具有很大的難度，必須合理進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝拼裝的技術(shù)交底及施工調(diào)度。

4）落實(shí)施工管理，做好多專業(yè)施工配合的計(jì)劃、組織、控制、指揮和協(xié)調(diào)，優(yōu)化調(diào)度周轉(zhuǎn)工具及機(jī)械配置和勞動(dòng)力的投入，減少建造成本。

4 鋁合金網(wǎng)殼安裝思路

1）依據(jù)腳手架搭設(shè)圖紙搭設(shè)施工平臺(tái)。

2）待施工平臺(tái)驗(yàn)收合格后將材料利用汽車吊吊至施工平臺(tái)指定地點(diǎn)。

3）依據(jù)擬定的施工順序逐步安裝桿件。

4）待桿件安裝完成并驗(yàn)收合格后，將支撐網(wǎng)殼的立桿卸載。

5）卸載完成后安裝面板、壓條及節(jié)點(diǎn)蓋板。

6）整體施工完成并驗(yàn)收合格后，方可拆除腳手架。

5 鋁合金結(jié)構(gòu)測(cè)量要點(diǎn)

5.1 測(cè)量總體思路

網(wǎng)殼安裝撓度要求必須符合設(shè)計(jì)總要求，即L/400。在本工程中，游泳訓(xùn)練館短邊跨度為36 m，允許撓度為90 mm；綜合訓(xùn)練館短邊跨度為45 m，允許撓度為112 mm。

撓度值測(cè)量應(yīng)從鋁桿件安裝開始，直至形成整體屋面后仍需進(jìn)行多批次測(cè)量，直至交付使用。

5.2 施工測(cè)量控制要點(diǎn)

1）測(cè)量人員按照施工進(jìn)度和測(cè)量方案要求，安排現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線工作，作好施工測(cè)量日志。本工程的測(cè)量放線工作必須符合DBJ 01—21—95《建筑工程施工測(cè)量規(guī)程》的精度要求。

2）在支座和桿件安裝的過(guò)程中，必須對(duì)已就位的節(jié)點(diǎn)盤進(jìn)行監(jiān)控，方法是用全站儀實(shí)測(cè)其三維坐標(biāo)，并與設(shè)計(jì)值相比較，以及時(shí)解決偏差值。

3）測(cè)量方式：本工程測(cè)量分施工前測(cè)量階段、施工過(guò)程測(cè)量階段及施工完成后測(cè)量階段。

① 施工前測(cè)量階段：主要針對(duì)埋件、支座底板、耳板進(jìn)行復(fù)測(cè)，并根據(jù)結(jié)果調(diào)整偏差，以滿足安裝要求。

② 施工過(guò)程測(cè)量階段：主要與桿件節(jié)點(diǎn)板安裝同步測(cè)量，測(cè)量安裝完成的節(jié)點(diǎn)板的三維坐標(biāo)，并根據(jù)測(cè)量誤差調(diào)整節(jié)點(diǎn)板，控制施工誤差。

③ 施工完成后測(cè)量階段：在網(wǎng)殼整體施工完成后，依據(jù)測(cè)量控制點(diǎn)分布圖對(duì)網(wǎng)殼進(jìn)行整體坐標(biāo)測(cè)量，分別于每天早8時(shí)、下午14時(shí)、下午17時(shí)測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)并作好記錄。平均每星期測(cè)量2次，測(cè)量4個(gè)星期。

在施工過(guò)程中，依據(jù)2個(gè)場(chǎng)館的測(cè)量控制點(diǎn)對(duì)已安裝完畢的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)利用全站儀及時(shí)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，確保安裝完成部分的三維坐標(biāo)符合規(guī)范要求。

6 鋁合金結(jié)構(gòu)施工工藝

6.1 鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝

現(xiàn)場(chǎng)以滿堂腳手架作為鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件安裝的操作平臺(tái)，采用汽車吊先將桿件等材料吊運(yùn)至腳手架堆料平臺(tái)，再用人工將材料搬至安裝位置進(jìn)行安裝。綜合訓(xùn)練場(chǎng)依照最外圈向內(nèi)逐圈安裝至合攏；游泳訓(xùn)練館從軸分別向軸、軸方向依次安裝。

6.2 支座安裝控制

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝前須對(duì)支座連接板進(jìn)行精確測(cè)量定位，以保證上部桿件拼裝順利和防止安裝偏差。

由于下部施工時(shí)會(huì)有一定的施工偏差，而網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)對(duì)下部結(jié)構(gòu)相關(guān)的尺寸要求較高，所以在結(jié)構(gòu)安裝前必須到現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，取得第一手資料數(shù)據(jù)，設(shè)法解決施工偏差。支座連接板安裝時(shí)，先根據(jù)設(shè)計(jì)支座坐標(biāo)值用全站儀將支座連接板標(biāo)高調(diào)整好，并在埋件板上精放中心線。支座安裝完成后進(jìn)行復(fù)檢，確保埋件的平面位置偏差在－5～5 mm以內(nèi)，標(biāo)高誤差在－3～3 mm以內(nèi)。

6.3 構(gòu)件安裝

桿件安裝過(guò)程中應(yīng)復(fù)核安裝偏差，并及時(shí)消除偏差，保證滿足規(guī)范要求及建筑外形要求。桿件安裝采用美國(guó)進(jìn)口的氣動(dòng)鉚釘槍進(jìn)行鎖緊，保證桿件安裝固定牢固。結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，安裝人員不得穿硬底鞋，不得用硬物擊打構(gòu)件，也不得對(duì)構(gòu)件施加外力，防止劃傷和使構(gòu)件變形。

7 鋁合金網(wǎng)殼安裝糾偏措施

鋁合金網(wǎng)殼安裝精度要求高，在安裝過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)安裝誤差，關(guān)于安裝誤差的糾偏措施如下：

1）提高加工制作的精度，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝偏差的累積。工廠桿件及節(jié)點(diǎn)板的加工實(shí)現(xiàn)全數(shù)控加工，制孔加工精度達(dá)到±0.05 mm，孔距精度達(dá)到±0.10 mm，高精度的加工質(zhì)量減少了現(xiàn)場(chǎng)的安裝誤差及相應(yīng)累積誤差。

2）加密、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制，防止施工過(guò)程中施工誤差的累積，如發(fā)現(xiàn)超出規(guī)范的應(yīng)及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)工長(zhǎng)并采用措施進(jìn)行調(diào)整。

3）調(diào)整的方式主要為支撐點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)板的標(biāo)高調(diào)整以及采用強(qiáng)制就位等方式，來(lái)確保桿件和節(jié)點(diǎn)板的順利安裝，但嚴(yán)禁在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)桿件及節(jié)點(diǎn)板的孔進(jìn)行修改、擴(kuò)孔等，防止誤差的累積。

8 鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的卸載

1）現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)殼主要是利用腳手架立桿支撐在腳手架上。

2）對(duì)網(wǎng)殼所有支撐進(jìn)行同步卸載（即該區(qū)域內(nèi)每個(gè)支撐點(diǎn)均安排1名作業(yè)人員），將需卸載區(qū)域內(nèi)的所有支撐的頂托逐步緩慢旋轉(zhuǎn)下降，下降高度每次為10 mm，若卸載量過(guò)大，則應(yīng)適當(dāng)將頂托進(jìn)行回調(diào)并在卸載完后對(duì)該區(qū)域的位移及應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析，確認(rèn)卸載工況與軟件模擬數(shù)據(jù)及限定值相符，然后進(jìn)行下一步作業(yè)。

3）網(wǎng)殼施工完成后依據(jù)上述思路編制專項(xiàng)卸載方案并經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)后實(shí)施。

9 結(jié)語(yǔ)

本文以上海崇明體育訓(xùn)練館項(xiàng)目的鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為對(duì)象，介紹了單層鋁合金網(wǎng)殼的常規(guī)施工工藝，并且針對(duì)單層網(wǎng)殼在施工過(guò)程中容易產(chǎn)生的安裝偏差、卸載等問(wèn)題進(jìn)行了分析和總結(jié)，為今后的類似工程積累了施工經(jīng)驗(yàn)。