１ 工程概况 

 
体育场屋盖钢结构整体为悬挑结构，由纵向Ｌ形桁架与环向直线形桁架组成的空间曲面体系，其平面投影外环为圆形，内环为椭圆形。整个屋面结构共分为４个区，对称分布，区与区之间设有伸缩缝。结构体系较为独特，整体外部轮廓呈马鞍形。其整体外观效果如图１所示。整个屋盖钢结构总体用钢量约为４７２０ｔ，主体桁架共８０榀。主桁架最大弦杆管直径为５０８ｍｍ，材质为Ｑ３４５Ｃ。 

２ 安装方案确定

根据以往钢网架安装工程的施工经验，大型屋盖施工主要有以下安装方法。
１）搭设满堂红脚手架，采取高空散装法施工，这种方法主要针对焊接球、螺栓球节点，且单体构件质量较小的空间钢网架，显然对本工程这种大跨度钢结构桁架不适用。
２）整体提升方法安装，这种方法主要针对周边支撑的钢网架，本工程屋盖为悬挑结构，如采用此法，势必需要大量的安装支架及提升设备，显然不适用。
３）滑移法安装主要针对周边带有支撑的钢结构，且一边或两边不具备大型设备的作业条件，根据此场馆周围施工环境及支座形式，此方案不适用。
４）依据此结构的特点，可采用分条分块法安装或单榀桁架直接安装法安装。下面就这种两种方法进行选择，对比分析如下。
２．１ 分条分块法安装
根据现有的起重设备的能力（最大为２８０ｔ履带起重机），若主桁架整体采用分条分块法安装，最大起重量的起重机的起重能力不满足要求，于是采用主桁架分为固定端、悬挑端两大部分进行安装。因为悬挑端采用分条分块法安装时，至少需要拼成两榀主桁架及期间的环桁架，其总重远超过起重设备的能力，故悬挑端只能采取单榀桁架直接安装。
主桁架固定端采用分条分块法安装，经计算起重机起重能力满足要求，采用此法既可以降低高空作业的工作量，又可以提高２８０ｔ起重机的使用效率。但本工程中Ｌ形钢桁架肩部的圆弧半径最大约８ｍ，呈弧形，每榀钢桁架几何尺寸不同，根据结构的空间形式，固定端拼装时需要立拼，这对单榀主桁架在拼装平台上的定位、固定提出了较高的技术要求，质量控制措施需要极其严格，方能达到有关的质量要求，成本势必要增加很多。
２．２ 单榀桁架直接安装法
此法将每榀主桁架也分成固定端和悬挑端两部分，各部均采用单榀桁架直接安装。采用此法安装降低了安装难度，合理配备起重机，采取倒班制增加作业时间的方法亦可提高施工进度。
经多方充分比较讨论，最后认定采取单榀桁架直接安装法方案更加有利，该方法定位准确，质量易控制，便于操作执行，因此按此法施工。

３ 施工方法 

３．１ 体育场屋盖安装总原则
３．１．１ 安装方法
综合考虑吊装机械的性能、土建混凝土结构外形的影响、混凝土柱、梁受力状况以及构件的结构特点确定了主桁架需分段安装，环向桁架整体安装。主桁架分段位置均设在标高２９ｍ看台支座向圆中心侧第２个节间位置。在体育场内外起重机作业面各设一条环行通道，供吊车吊装行走作业之用。主桁架固定端及其间的环桁架选用１００ｔ履带起重机站在外环道安装，主桁架悬臂端选用２８０ｔ或１５０ｔ履带起重机站位于外环道安装，其间的环桁架按实际环境选用２８０ｔ或１５０ｔ起重机站位于内、外环道安装。如图２所示。

３．１．２ 施工区段划分及施工流向
按伸缩缝共分４个施工区段，２个大区２个小区。先安装２个大区然后再安装２个小区。施工现场可根据现场人员、工期、成本等实际情况进行适当调整。
３．１．３ 测量控制
主要测量控制项目包括主桁架端头、支架支撑位置、主桁架与环桁架连接节点位置标高、支座标高、整体侧向位移、平面扭曲度、沉降量，这些测量控制项目直接影响整个结构安装质量。由于现场测量监测控制面广，场内控制点与柱固定端不通视，且主桁架除支座外大部分控制点均为悬空，采用传统的经纬仪、水准仪很难达到测量精度要求，本方案主要采用全站仪测量测控。首先通过计算确定控制点的标高和平面位置，利用桁架沿轴线方向布置的特点，以一个中心、两个焦点为观测基准点，在主桁架布设控，制点进行观测布线。用全站仪严格测控，减少中间的控制环节和累积误差。
３．１．４ 结构卸载
主桁架悬挑端较长，就单榀桁架来说，在自由状态下，结构变形很大，这样就会对相邻结构产生很大的影响，如果措施控制不当或卸载不当，便可能造成结构的永久变形。
根据结构特征和力学状况，遵循分步多次循环微量下降的原则，实现荷载的平稳转移。整体卸载时应根据各榀主桁架临设措施支架位置点的挠度值，按同等相对值逐步降低支撑高度，当完全卸载时，整个屋盖呈自由状态时，静置１～２ｄ，然后对主桁架、环桁架的焊缝及关键节点进行认真细致检查，同时用全站仪监测主桁架侧向位移和标高及杆件的变形等变化，如有超差应分析原因后及时调整，各向检测数据都满足设计要求后，拆除措施支架。
３．２ 施工程序及施工要点
根据主桁架受力特点和结构特征，确定总体安装顺序如下：主桁架固定端及其间环桁架、撑杆安装→主桁架固定端底脚混凝土浇筑、养护→主桁架悬挑端及其间环向桁架、支撑安装→结构卸载。
３．２．１ 主桁架固定端安装
主桁架安装应从有水平撑杆单元开始，向两侧安装，首先形成稳定的空间结构，以便后续结构准确定位减少累积误差。
主桁架固定端共有两个支撑点，但因其下小上大，安装调整完毕后应用缆风绳固定，待下榀固定端安装完毕后安装其间的环桁架，形成一个稳定单元后方可进行下一单元的施工，在主桁架固定端其他结构安装过程中第１安装单元缆风绳不得拆除，并在固定端标识径向、切向测量控制点或线，随时进行检查。
大量焊接时应最少滞后安装两个单元，并应监测焊接后整体桁架偏移量以便及时调整。主桁架固定端每区安装、焊接完毕后即可交到下道土建工序进行柱脚混凝土二次浇筑。
水平环桁架安装时应按先下后上的原则，在同一水平面的环桁架应依次安装并及时调整安装累积误差，根据节点性质，安装时不应隔空安装或跳跃式安装。
３．２．２ 主桁架悬挑端安装
主桁架悬挑端安装时应在固定端二次浇筑混凝土强度达到设计强度时方可进行安装。主桁架安装应从有水平撑杆单元开始，向两侧安装，以便减少安装过程中累积误差。主桁架安装时标高的调整采用螺旋式千斤顶调整，达到设计高度时可用临时支座固定。
第１榀安装调整完毕后应用缆风绳固定，待到下榀安装完毕后安装其间的环桁架，形成一个稳定单元后方可进行下一单元的施工。在主桁架其他结构安装过程中第１安装单元缆风绳不得拆除，并在固定端标识径向、切向测量控制点或线，随时进行检查。
大量焊接时应最少滞后安装两个单元，并应监测焊接后整体桁架偏移量以便及时调整。环桁架径向安装应从固定端侧向悬挑端依次安装，环向安装时也应从中间向两侧依次安装，并应及时调整安装累积误差，安装时不应隔空安装或跳跃式安装。
３．２．３ 措施支架搭设
措施支架的位置主要设置在第３，４道环向桁架靠近混凝土柱的梁上（见图３），支架尺寸为２ｍ×２ｍ×（２１～２８）ｍ，立柱钢管主要规格为１０８×４，支撑及水平管采用７６×４，水平环向支撑共两层，均采用１０８×６钢管，措施支架可设成多段，以６ｍ一段为宜，段与段间采用法兰连接，下部采用限位挡与混凝土结构固定。支架支撑在混凝土梁或柱上，尽可能设置在柱上，经过对混凝土梁进行局部抗压、梁的抗弯及侧向稳定性的验算，混凝土柱及梁满足于支架传递的荷载要求，并且有很高的安全储备系数。在支架上约２／３处设缆风绳，与地面成４５°～６０°。 

３．２．４ 措施支架拆除
本工程主体结构为悬臂结构，在整体结构闭合之前，措施支架会受到很大的竖向轴力，支座部分的撑杆会产生很大弯矩，为满足设计的工况要求，每区措施支架在其区主体结构施工完毕后方可拆除。
３．２．５ 结构卸载
１）整体卸载区域划分
卸载分４个区域进行，根据结构特征和力学状况，以分步多次循环微量下降的原则进行卸载，实现荷载的平稳转移。整体卸载时应根据各榀主桁架支架位置点的挠曲值，按同等相对值降低支撑高度。
２）卸载方式
体育场桁架悬挑端采用临时固定支架进行临时支撑，支架与桁架结点处设置其，其上安装２组千斤顶，通过对千斤顶的微调，进行卸载。
３）卸载步骤
根据设计的挠度值，确认单榀桁架的卸载量。
４）桁架卸载选择点确认
边部和中心部位的桁架必须进行卸载，其他桁架每隔１空进行卸载，挠度值低的可以隔２空卸载。
５）其他注意事项
按照缓慢均布（按比例）的原则进行卸载。
６）卸载施工
卸载分４步进行，卸载值≤２０ｍｍ，如表１所示。

按照卸载选择点的划分，施工人员统一听从指挥，通过调节支架上端的千斤顶，缓慢均匀地进行卸载。施工人员携带测量尺，保证每次卸载量的准确。卸载前，技术人员要先对桁架焊缝进行检查。卸载过程中要注意，若发现部分桁架已脱离支架，在下一次卸载时，脱离的桁架要跟未脱离的桁架一同调节千斤顶，如果不同时进行，有可能使已经脱离的桁架重新受力。另外施工人员在卸载过程中要时刻观察周围桁架结构及焊缝变化，发现异常停止卸载，及时汇报，分析处理后再继续卸载。
７）卸载后跟踪测控
每次卸载结束后，整体结构静置１０ｍｉｎ，测量人员对边部、中心部位桁架的端头、主桁架与环桁架的节点位置的标高，整体的侧向位移等质量控制点进行抽检，同时要对焊缝进行检查。未发现问题方可进行下次卸载。整体卸载结束后，整体结构应呈自由状态，静置１～２ｄ，然后对主桁架、环桁架的焊缝进行细致检查，同时用全站仪监测主桁架的侧向位移和标高及杆件的变形变化，如有超差应及时调整。卸载后变化量应控制在桁架挠度值的１．１５倍以内。 

４ 结语 

经专家认证及实践初步证明，该法是一种安全、可靠易实施的施工方法，其成功运用可有效提升我公司大跨度空间结构施工技术的发展。