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赞比亚卢萨卡体育场屋盖钢结构吊装技术 I n s t a l l a t i o n T e c h n o l o g y f o r S t e e l Ro o f S t r u c t u r e o f L u s a k a S t a d i u m i n Z a mb i a 顾 亚君 上海建工集 团股份有限公司海外事业部上海2 0 0 0 3 2 摘 要通过赞比亚卢萨卡体育场项 目屋盖钢结构吊装的施工实例 ，对在 国外施工条件差的情况下如何合理地选用吊装 机械 ，进行质量控制及测量控制的方案进行了介绍。该工程取得了良好的成效，对类似的工程有一定的借鉴作用。 关键词体育场屋盖 钢结构 吊装机械 质量控制 中图分类号 T U 7 5 8 ． 1 1 ／ 文献标识码 B 【 文章编号 】 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 2 1 1 - 1 0 7 8 0 2 1 工程简介 赞比亚卢萨卡体育场是一个可举办国际足球、田径赛 事的大型体育场 ， 观众席位数为 5 0 0 0 0 。 体育场结构形式为 钢筋混凝土框架结构 ， 屋盖结构为钢桁架 ， 上覆膜结构。体 育场看台分为东、 西、 南 、 北 4个看台。 体育场屋盖钢结构为空间管桁架结构体系 ，整体平面 呈椭 圆形 ，南北 长轴长度 3 0 7 ． 4 8 7 m ，东西短轴 长度为 2 6 2 ． 2 5 8 m 。东 、 西钢屋盖最高标高为 4 6 m ， 南、 北钢屋盖最 低标高为 3 5 ． 4 7 4 m 。整个 屋盖 由 3 6个主桁架、 3 6个次桁 架、 内外两圈环桁架及附属膜结构钢架组成 ， 屋盖通过主桁 架支撑在下部共计 7 2 根劲性柱上 图 1 。 图 1 屋盖 三维 结构布置 由于本工程屋盖结构钢构件 的单重较重、 体量大 ， 屋盖 安装施工采用何种机械设备直接关系到本工程整个工期的 控制。由于项 目施工地点位于非洲贫穷落后的农业国赞 比 亚 ，当地的施工机械租赁极为有限，施工周转材料也较匮 乏， 各种不利 因素较多， 给屋盖施工增加 了不少困难。 2吊装方法 比对 与确定 本项 目屋盖结构主桁架单元的重量和长度都较大 每 作者简 介 顾 亚君 1 9 8 2 一 ， 女 ， 本科 ， 工程 师。 通讯地址 上海市小木桥路 6 8 1 号 2 0 0 0 3 2 。 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 1 7 1 0 7 8 l 2 o 1 2 ． 1 1 B u iL 4 1C o n s t r u c t io n 榀主桁架为 2 9 ． 3 5 t ， 长 3 9 m ， 钢构件 的安装高度也较高 ， 是整个屋盖结构施工的重点和难点。 同时， 安装机械的技术 参数确定及选型是钢构件安装的关键点。根据本项 目屋盖 主桁架的形式 ， 如考虑～榀桁架整体吊装 ， 根据下部混凝土 结构的形式和主桁架的高度，所需的吊装机具需在作业半 径 4 5 m的情况下吊装 2 9 ． 3 5 t 的整榀桁架 ，吊高需要达到 5 O m以上 ， 这样的大型钢构件吊装要求普通 吊装机械无法 实现。因此 ， 有如下两种方案供讨论。 方案一为满足最大其 中吨位 1 3 t ，起重高度 5 O m 以上且作业半径 4 5 m的工作状态 ， 根 据理论计算 ， 采 用单 机主桁架 分段采 用汽 车履带 起重机 吊装 ，最大起 重 量 1 3 t采用单机起吊， 则至少也要 1 部类似于柯尔斯 L 3 0 0 0 型的汽车起重机可以满足要求，由于本项 目远在非洲赞比 亚 ， 当地可租赁的吊车最大 为 5 0 t的汽车起重机 ， 而从 国 内专门采购 1 部合用的吊车发运至现场成本则过高 。 方案二 如果采用散件在高空就地拼装 ， 搭设的支撑及 操作平台工作量非常大 ， 耗时耗料 ， 且大量的高空拼装作 业 将会带来很多不安全的因素。 同时 ， 对看台部位其他工种的 交 叉施 工影 响大 。 推荐方案 综合以上 的各种因素 ， 经多次商议 ， 项 目部 最终决定采用 1 部 S T 7 0 ／ 2 7 行走式塔 吊在看台外侧分段吊 装屋盖构件的方案进行本项 目屋盖的安装。 3 屋盖结构安装方法 3 ． 1 塔 吊位置的确定及主桁架分段 本工程整个屋盖结构平面呈椭圆形 ，由于塔 吊设置在 看台外侧 ， 考虑到塔 吊不同距离的吊重 ， 尽可能将塔吊布置 在靠近看台的位置 ， 根据看台混凝土结构及屋盖桁架上的 附属膜结构钢架的位置，塔 吊的位置定于塔 吊中心距离最 外侧 H轴 1 2 ． 3 m 。主桁架吊装分为 4段， 每段的重量依次从 支座处 向看台内侧为 1 3 ． 5 t 、 7 ． 4 8 t 、 4 ． 8 9 t 、 3 ． 4 8 t ，各段重 心点距 离塔 吊 中心 分别 为 1 4 ． 9 6 0 m 、 2 6 ． 4 1 3 Il l 、 3 4 ． 8 2 5 Il l 、 4 2 ． 0 8 1 Ill 。根据 S T 7 0 ／ 2 7塔 吊的性能和屋盖的跨度 ， 塔 吊采 用 5 0 m臂长 ，在各段桁架 的吊位上允许 吊重分别为 1 6 t 、 8 ． 9 5 t 、 8 t 、 6 ． 2 t ， 满足吊装要求。塔吊及主桁架位置关系见 图 2 。 图 2 主桁架各段 吊装位置示意 3 _ 2 吊装施工的质量控制 本项 目屋盖钢结构的安装顺序是从与劲性连接的端桁 架开始进行安装 ， 先安装相邻两段端桁架， 再安装它们之间 的外环支座桁架 ， 调整就位后与劲性柱固定牢固， 再安装第 一 榀主桁架的第 2 段 、 第二榀主桁架的第 2 段 ， 依次类推安 装第一榀至第二榀的第 3 、 4段 ，然后安装 内环支座桁架及 屋面膜支撑单元。这样就完成了一个单元的屋盖钢结构安 装。 之后依次安装相邻部位的屋盖钢结构 ， 直至整个屋盖合 拢。 由于主桁架分段吊装， 桁架空中对接质量要求高、 难度 大， 为此 ， 项 目部制定了以下措施来确保桁架的安装质量 a 在对接的杆件 中采用增加厚壁的内衬管 ，以保证 桁架对接定位的准确性 ， 并提高对接杆件焊接的质量。 在地 面拼装时 ，将内衬管焊接在安装 的第 2 、 3 、 4段主桁架弦杆 内。待桁架起 吊后 ， 将 内衬管穿进先安装的桁架弦杆内， 同 时， 在对接的杆件两侧 ， 通过预设的连接板 以螺栓临时固定 图 3 。 时连接板 内衬管 图 3桁架空中拼接节点 b 主桁架第 l 段安装后 ，在混凝土支座部位安装临 时门型钢框 架 图 4 ， 在第 2 段 主桁架 吊装到位后 ， 在第 2 段桁架上弦 2根主弦杆上绑设 2根钢丝绳 ，通过导链和 门 型架连接 ，这样前后两段主桁架可在自由状态下焊接对接 接口焊缝。 第 3 、 4 段主桁架也采取同样方法进行吊装拼接。 图 4门型架示意 采用门型架一方面可确保桁架安装过程中结构的稳定性 ， 避免塔 吊大臂随风晃动对焊接施工的影响 ，同时可有效减 少桁架安装对塔 吊的占用， 加快施工进度。 3 ． 3 屋盖安装精度测量控制 本项目屋盖施工测量以体育场场地 中心的 5 个测量基 准点为控制点。 在屋盖施工的各个阶段 ， 从固定屋盖预埋螺 栓的定位到屋盖支座固定到每一段主桁架的安装，采用全 站仪及水准仪对屋盖进行测量控制。项 目部根据安装步骤 及桁架受力变形的理论计算 ， 在支座段 第 l 段主桁架 安 装时按照理论计算进行预起拱 ， 来控制整个桁架的挠度。 同 时 ， 在每一段主桁架的吊装固定时 ， 根据桁架的上下弦贴设 的 白贴式反光片 ， 采用全站仪检测空间位置是否准确 ， 根据 测量结果对桁架位置予以调整。 在安装完成 4榀完整桁架及膜结构支撑钢架后 ，经对 屋盖端部挠度测量 ， 扰度控制在 4 - 1 5 m m ， 符合设计及施工 规范要求。 4 结语 本工程通过对于大跨度屋盖安装施工方案的合理选 择 ， 使本工程在国外周转材料及施工机械较 匮乏的情况下 ， 利用有限的资源 ，按计 1J J l lJ 地进行屋盖结构的安装 图 5 。经对已完成部位进行检测 ， 施工质量 良好 ， 创造 了一定 的社会和经济效益 ， 可供 同类工程借鉴参考。 图 5屋盖安装过程实景 参考文献 [ 1 ] 陈桥生， 许立新． 国家体育场钢结构施工技术及研究[ J 】 _ 施工技术， 2 0 0 6 1 2 4 1 - 4 6 ． f 2 ] 窦超， 郭彦林，刘学武， 等． 国外某体育场钢结构屋盖设计与施工分析[ J ] ．施 工技术， 2 0 0 7 6 1 2 1 5 ． tl m -r 第3 4 卷第1 1 期 I 1 0 7 9