中国建筑第八工程局有限公司 天津 300450
摘要：某县电竞馆由大跨度板式组合桁架与管桁架组合形成双翼双曲型屋面造型，施工中分析桁架结构特点，从桁架制作加工，安装方法，工艺施工等方面采取分段吊装、临时支撑等技术措施，完成了桁架施工。
关键词：大跨度；多截面组合；桁架屋面结构；施工技术
1 工程概况
忠县电竞场馆钢结构分为楼层框架梁柱、钢楼梯、穹顶桁架结构、支撑筒结构、屋顶蜂窝梁结构和金属屋面。结构形式为圆管柱、H钢梁、箱形钢梁、钢板墙、大跨度管桁架、巨型异截面板式桁架等（图1）。
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图1 电竞场馆主体结构剖面
本工程屋顶为两片曲面翼型结构，位于穹顶支撑筒上，采用圆形钢管和厚型钢板组合而成。厚型钢板腹板区应力较小处开设孔口，以减少自重。屋面桁架结构包括主桁架145榀，次桁架213榀，平面桁架115榀，重约2000t，桁架截面参数见表1。
表1 屋面结构桁架截面参数
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2 结构特点
2.1 桁架结构施工特点
本工程大跨度桁架施工均为高空作业，且连接形式多样，受力复杂，须综合考虑桁架的吊装方法、桁架稳桁架定性及整体刚度，以确保桁架施工符合设计受力状态。本工程多截面板式组合桁架上翼缘和腹板采用符合设计受力要求的钢板，在腹板适当开有蜂窝状孔洞；下翼缘采用圆管，可有效控制构件的高宽比，提高屋盖的整体稳定性，减少结构用钢量（图2、图3）。
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图2 双向加劲肋
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图3 大跨度多截面组合式桁架
2.2 整体桁架结构
桁架整体结构由大跨度板式组合主次桁架和平面管桁架（边桁架、次桁架）水平撑组成，钢桁架最大截面为H2500×400×22×35/450×14（下翼缘为450×14圆管），主桁架最长41m，最重为35.4t；最低安装标高21.557m，最高安装标高69.240m，屋面桁架结构三维图如图4所示。
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图4 屋面桁架结构三维示意
本工程屋顶呈空间弧形，中间高南北方向低，最高位置标高69.240m。主场馆范围内的屋顶主桁架一端由支撑筒支撑在穹顶桁架上，另一端连接在钢柱上，支撑筒主要由402×14，478×14，478×16，573×20，800×30的圆管组成。主场馆外两侧屋顶结构由钢柱支撑，边缘有大量悬挑结构，最大悬挑长度达11.6m。
3 施工重点
（1）本工程屋面结构高度高，屋面桁架跨度大，为确保屋架安装顺利须合理选择安装方式。屋面巨型板式组合桁架最大截面高2.75m，安装轴线跨度达40m且倾斜角度高，吊装安全及精度控制难度大。
（2）屋面主桁架与钢柱及主桁架与次桁架连接均为刚接节点，桁架截面大，焊接量大，质量要求高。
4 安装方法
先使用现场塔式起重机安装4层结构以上的钢柱，再依次安装各区屋面结构；穹顶位置屋面桁架结构待穹顶支撑筒结构完成后进行安装。
屋面结构安装顺序为：屋面主桁架→屋面次桁架→屋面管桁架（边桁架、次桁架）。本工程屋面主桁架截面大、跨度大且重量重，次桁架梁截面较大，跨度均为8m，结合现场起重机工况，确定施工流程如图5所示。
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图5 整体桁架安装施工工艺
具体工艺为：（1）对满足起重机起重能力的桁架采用整榀吊装，对无法满足起重机起重能力的主桁架进行分段吊装；（2）根据现场施工情况，无钢柱支撑的主桁架分段部位需搭设临时支撑架；（3）主桁架梁安装焊接完成后安装次桁架梁。
5 施工工艺
（1）应用Tekla软件建立模型对大跨度多截面板式组合桁架进行连接节点深化并模拟分析安装过程受力，优化桁架连接节点，设置定位板、连接板、桁架对接接口类型。绘制深化图纸，制作构件，保证桁架构件的加工精度，以确保安装精度。
（2）采用加固措施后可减少胎架支撑，只需在穹顶区域支撑胎架，以节约成本。搭设斜撑，安装与钢柱连接的桁架，采用支撑柱与拉索安装与托梁连接的主桁架。
（3）主桁架安装于穹顶桁架之上，桁架本身跨度较大，其尾端支撑点位于穹顶环带桁架之上，采用倒八爪形式固定。由于八爪结构支撑安装于环带桁架主桁架连接节点处，定位较困难，对此先安装板式组合主桁架，待安装完成后再安装结构支撑八爪。通过分析得知，胎架支撑最佳安装点位和加固精确点位，提取三维空间坐标，据此设置胎架及支撑加固措施，保证穹顶上主桁架的安装精度。
（4）根据结构跨度，部分桁架采用整榀吊装，对较大跨度的主板式桁架无需使用支撑措施，根据现场起重机工况对桁架进行分段处理（图6）。在满足2台塔机覆盖范围内及吊装荷载的情况下，使用2台塔机进行高空对接（图7），通过检测记录对接节点的三维坐标，保证桁架安装精度。
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（a）步骤1；（b）步骤2
图6 分段安装过程
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图7 桁架高空对接安装（计算机截图）
（5）平面管桁架地面拼装前设置拼装操作架，测量校正操作架的长度、宽度和高度，对桁架杆件位置建立控制网格，对各点的空间位置进行测量放线，设置杆件限位块，以保证地面拼装精度和焊接质量。
（6）大跨度板式桁架结构安装完成后，采用软件模拟分析卸载过程中各点的受力情况。卸载以变形控制为核心，以测量控制为手段，以平稳过渡为目标，完成卸载和胎架拆除。
（7）采用合理的施工工序，将大跨度板式主桁架及次桁架作为主体框架，将平面管桁架与主次桁架连接组成稳定结构框架，保证整体受力和屋面结构的轮廓形态。
结束语：
较大跨度主板式桁架根据现场起重机工况进行分段处理，无需使用支撑。在满足2台塔式起重机覆盖范围内及吊装荷载的情况下，使用2台塔机进行高空对接安装。
参考文献：
[1]钢结构施工规范：GB50755—2012[S].
[2]钢结构焊接规范：GB50661—2011[S].
[3]钢结构工程施工验收规范：GB50205—2001[S].
[4]钢结构现场检测技术标准：GB/T50621—2010[S].
[5]钢结构设计规范：GB50017—2003[S].