雪車雪橇賽道遮陽棚鋼木組合結(jié)構(gòu)建造技術(shù)

薛永濤

摘要：國家雪車雪橇中心項目賽道作為2022年冬奧會雪車和雪橇項目比賽滑道，為滿足運動的安全性和競技性，避免受天氣氣候等因素影響比賽效果，需要使賽道處于一個密閉的空間內(nèi)，因此沿著整個賽道的長度方向設置有遮陽棚。由于雪車雪橇賽道的長度較長，且存在垂直高差，彎道數(shù)量多，因此賽道上遮陽棚的設計就顯得尤為重要。賽道遮陽棚主結(jié)構(gòu)采用國內(nèi)首例單邊大懸挑鋼木組合梁，本文通過對賽道遮陽棚施工技術(shù)的研究，來詳細介紹賽道鋼木組合結(jié)構(gòu)建造技術(shù)。

關(guān)鍵詞：雪車雪橇賽道;遮陽棚;鋼木組合結(jié)構(gòu);建造技術(shù)

1 賽道概況

賽道遮陽棚體系采用TWPS人工地形天氣保護系統(tǒng)，選址位于山體南坡，結(jié)合賽道形狀、自然地形和“人工地形”、遮陽屋頂?shù)?，研發(fā)出的“地形氣候保護系統(tǒng)”（TWPS）有效保護賽道冰面免于受到各種氣候因素影響，確保賽事高質(zhì)量進行，并最大限度降低能源消耗。

賽道遮陽棚體系需要保證在賽時向觀眾和轉(zhuǎn)播攝像機位全面敞開，因此采用懸挑長度較長的單邊懸挑結(jié)構(gòu)，遮陽棚面積為22930㎡，下部為鋼結(jié)構(gòu)梁柱，屋蓋部分為鋼木混合結(jié)構(gòu)，屋蓋單邊懸挑長度不大于13m。屋面主梁采用膠合木拉索組合體系，次梁為鋼梁，木格柵與OSB板形成屋蓋。遮陽棚體系由251榀木梁支撐，木梁懸挑長度7到13米，高度2.5到2.75米，木材采用歐洲赤松，樹種級別為SZ3，同等組合膠合木強度等級為TCt28。

2 賽道遮陽棚鋼木組合結(jié)構(gòu)建造技術(shù)

2.1 施工工藝流程

2.2膠合木梁組裝

膠合木組裝流程較為繁瑣，時間消耗較大;且配合精度要求高，占用場地大。膠合木梁組裝流程：一側(cè)120mm厚膠合木檢查后平放→墊塊膠合木五金件擺放臨時固定→中間膠合木安裝→張拉鎖筒軸、大五金件銷軸等臨時安裝→張拉鎖安裝臨時定位→另一側(cè)120mm厚膠合木安裝→所有絲桿、銷釘?shù)扰浼惭b→組裝完成檢查配件和安裝精度→包裝運輸

2.3腳手架搭設

因單榀膠合木梁組裝完成后，長度約16米左右，高度約3米，整體自重約7噸。構(gòu)件體型大，易發(fā)生側(cè)向偏位和水平下墜等現(xiàn)象，為了保證木梁吊裝就位后的穩(wěn)定性，結(jié)合現(xiàn)場情況采用滿堂腳手架支撐木梁就位焊接。

2.4鋼木組合梁吊裝

現(xiàn)場安裝時膠合木需由平放緩慢立起，最終吊裝時為垂直吊裝。木梁靠近端部一側(cè)采用2根20mm鋼絲繩分別與H型鋼平衡梁及木梁夾具相連。木梁靠近懸挑端一側(cè)采用2臺5噸手拉葫蘆分別與平衡梁及木梁夾具相連，膠合木梁順利立起后，采用木梁懸挑端一側(cè)的手拉葫蘆進行水平、垂直度調(diào)整，調(diào)整完成后，進行正式吊裝。吊裝時，膠合木的兩端采用纜風繩進行牽引，避免膠合木吊裝過程中由于吊車擺臂和風力影響發(fā)生轉(zhuǎn)向和失位。

2.5鋼木組合梁焊接固定

柱腳鋼承梁復測點位校正后，開始進行鋼木組合梁安裝工作。鋼木組合梁的安裝工作需控制以下幾點：

①通過在木梁端部、尾部及屋脊處兩面設置共計6個空間坐標控制點，全站儀全程監(jiān)測點位，確保木梁精準就位;

②膠合木梁相對于地面的垂直和水平控制;

③膠合木調(diào)整完成后，先進行膠合木梁鋼立柱、鋼斜撐、鋼靴與鋼承梁的焊接，焊縫為坡口熔透Ⅰ級焊縫。焊接之前需將膠合木梁焊縫位置臨時固定，木梁兩側(cè)采用手拉葫蘆與吊帶與臨近V型鋼柱節(jié)點連接，確保焊接過程中可控制因焊接變形帶來的膠合木偏位。

2.6鋼次梁及鋼拉桿安裝

屋面鋼次梁連接相鄰兩榀膠合木梁，與膠合木頂部馬鞍形五金件次梁牛腿焊接固定，焊縫等級為三級角焊縫，次梁長度約6-8米。次梁焊接需先完成兩榀膠合木梁點位復測工作，點位滿足精度要求方可進行次梁的安裝。次梁安裝需吊裝配合進行，調(diào)整就位后兩端同時焊接。

鋼次梁安裝完成后進行次梁間鋼拉桿的安裝。拉桿對角撐拉，采用中間調(diào)節(jié)端調(diào)節(jié)，兩端與鋼拉桿耳板采用銷軸固定。

2.7 鋼拉索第一次預應力張拉

賽道遮陽棚坐落在賽道一側(cè)，局部位置橫跨賽段，施工區(qū)域較長，根據(jù)現(xiàn)場場地情況，分區(qū)域進行流水施工作業(yè)。各施工區(qū)域根據(jù)制冷單元數(shù)量，再次劃分施工段，各施工段施工完成后進行張拉。

屋面次梁及鋼拉桿安裝后進行第一次預應力張拉，張拉值約為100KN（不得超過設計院提供的張拉終值的30%），張拉過程中確保拉索繃直，同時不會產(chǎn)生反拱。木梁對應位置（兩個端部及屋脊處）設置標高監(jiān)測點，用于隨時監(jiān)測控制木梁標高。

2.8 屋面體系施工

1）木格柵安裝

屋面木格柵垂直于鋼次梁安裝，與鋼次梁采用角碼五金件可靠連接，且需注意整個屋面的坡度及曲度要求，部分格柵需倒角或者加墊塊來滿足屋面坡度及曲度要求。施工時需從屋面屋脊處至屋檐處掛線定位，整個屋面格柵安裝的角度根據(jù)掛線進行。

2）硅酸鈣板和保溫巖棉安裝

硅酸鈣板采用不銹鋼螺釘固定于木格柵底部，然后在木格柵柵格內(nèi)放置保溫巖棉。

3）屋面OSB板安裝

屋面OSB板（一般尺寸為12mm*1220mm*2440mm）采用不銹鋼自攻釘固定于木格柵上，面板之間縫隙不小于3mm;鋪設屋面板時，板材長度方向與擱柵垂直，寬度方向拼縫相互錯開。

4）防水透氣膜鋪貼

屋面防水等級為Ⅰ級，木瓦坡屋面選用防水透氣膜鋪貼方式。

防水透汽膜施工前需對基層進行必要清理、除塵，保正施工基層平整、清潔，無尖銳突起物。將防水透氣膜平行屋脊方向，從最低點開始鋪貼，兩幅防水透氣膜搭接寬度不少于150mm，搭接縫處采用膠帶密封。屋脊處搭接縫內(nèi)采用丁基膠帶粘貼。防水透汽膜穿管、穿孔洞、施釘及破損部位的處理應符合要求，密封部位應嚴密、無縫隙。防水透汽膜表面應保持清潔，不應搭靠重物和雜物，尤其是鐵件、有突起的尖銳物及化學物品。

5）屋面木瓦安裝

按照木瓦外露190mm的原則，沿遮陽棚檐口完成線往屋脊處平行放線，收邊與屋脊處。457*190*6～16楔形紅雪松木瓦疊加鋪設，從檐口最低處開始鋪設第一層木瓦，暴露長度190mm，紅雪松木瓦與掛瓦條通過φ5mm，長度60mm的不銹鋼自攻釘固定于紅雪松木瓦被遮蓋區(qū)域。木瓦從檐到脊（從下至上）分層鋪設，遵循壓二釘一的原則，收邊到屋脊處時，再將木瓦做切割。

6）鋁板吊頂安裝

吊頂主要材料采用3.0mm鋁單板，檐口主要材料采用3.0mm厚鋁單板，吊頂結(jié)構(gòu)由角鋼骨架形成，采用密拼形式施工。

2.9 鋼拉索第二次預應力張拉

遮陽棚屋蓋所有結(jié)構(gòu)件安裝完成及屋面建筑全部施工完成后進行第二次張拉，為了確保張拉過程結(jié)構(gòu)安全，第二次張拉數(shù)值以設計院提供的張拉終值為準，木梁端部下?lián)现悼刂茷檩o，下?lián)现挡淮笥?0mm，如果張拉力達到終值后，下?lián)现等源笥?0mm，需立即停止張拉，同時應將張拉數(shù)據(jù)上報設計院進行計算符合，再確定是否繼續(xù)進行張拉。

3 鋼木組合結(jié)構(gòu)梁安裝施工工藝問題分析

鋼木組合結(jié)構(gòu)梁對前期準備工作要求很高，涉及到材料的加工備料、運輸、構(gòu)件空間點位復核等方面，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯都可能會造成不同程度的損失。賽道蜿蜒曲折，婉若游龍，251榀木梁，每一榀木梁都需要單獨設計，對現(xiàn)場安裝水平要求很高，重點在于保證空間定位的準確性、焊接及安裝水平要求高。過程中采用BIM模型創(chuàng)建三維構(gòu)件，空間放樣、工廠加工進而保證現(xiàn)場安裝精度，通過嚴格的焊接工藝評定以及對焊接特種作業(yè)人員進行考核培訓保證焊接質(zhì)量，對安裝作業(yè)人員進行安裝作業(yè)培訓考核進而保證安裝質(zhì)量，全方位把控施工質(zhì)量，打造精品工程。

4 總結(jié)

在2022年冬奧會及冬殘奧會延慶賽區(qū)大力建設的背景下，單邊大懸挑鋼木組合結(jié)構(gòu)梁在國內(nèi)首次運用，施工難度大，安裝要求高，但高技術(shù)、高質(zhì)量的完工會對木結(jié)構(gòu)有很好的宣傳和推廣作用，也會對后續(xù)國內(nèi)類似木結(jié)構(gòu)工程帶來很好的經(jīng)驗借鑒。

參考文獻：

[1] GB50005-2017 《木結(jié)構(gòu)設計標準》

[2] 國家雪車雪橇賽道木梁相關(guān)設計圖紙

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