杨 海 波
(陕西建工机械施工集团有限公司，陕西 西安 710000)
1 工程概况
汉中东辰外国语学校一期建设项目(EPC)工程总承包，建设地点位于陕西省汉中市南郑区龙岗新区，北临龙岗大道，南临龙岗二路，西临梁山三路，东临梁山二路。项目一期建筑面积约为97 700 m2，总投资12亿元，由汉中市城市建设投资开发有限公司建设，其中10号风雨操场工程(如图1所示)建设投影面积约5 000 m2，建筑造型为“蛋壳”形。10号风雨操场为空间螺栓球网架结构(如图2所示)，网架类型为正放四角锥，下悬支撑。8根钢柱悬挑支撑。网架长150 m，宽53 m，建筑高度最高点32 m，最低点12.5 m。其中网壳厚度2.82 m，含钢量为43.6 kg/m2。钢柱是φ1 600×20 mm的无缝圆管，设计采用预埋锚栓+混凝土的固定方式。±0.00 mm以下埋深4 m，外包钢筋混凝土，内灌C40无收缩细石混凝土。
2 工程施工难点分析
2.1 网壳结构，风压影响大
网架组成空间壳体结构，结构基本频率低，阻尼比小，而且各阶振型频率十分接近，受强风作用影响较大，我国现行建筑结构风荷载规范尚不能涵盖汉中东辰外国语学校风雨操场这种位于特定风场的大跨结构。因此，通过风洞试验测试结构的表面风压，进而通过数据处理与计算分析后得到结构的风致响应、等效风荷载，是该大跨屋盖结构抗风设计所必需的技术手段与设计步骤。
2.2 大跨度、双曲面、高差大、施工难度大
钢柱间距最大跨度39.9 m，网架为双向曲面悬挑结构，施工高差大，空间定位放线难度大，为了满足需要，精细的深化设计工作，合理的制作工艺以及较强安装能力是确保本工程的关键。其次是安装基准点的选择、放线的顺序、测量的误差等都需要科学、合理的控制。还有屋盖网架的拼装精度，由于拼装精度受满堂脚手架荷载变化及温度变化等多方面因素的影响，拼装的质量将直接影响到工程的质量。
3 螺栓球网架施工方案
大跨度双曲面正放四角锥节点网架采用满堂支撑脚手架+格构式支撑架的施工方法。工厂加工、现场拼装、高空悬挑散装。安装顺序：低空外扩安装，由东侧最低点向西侧最高点进行安装，先安装中区(第一部分)，然后安装南、北两侧(第二部分)，每个独立分区的安装顺序均由一侧向另一侧推进安装，向前移动循环支撑胎架，再安装、再移动，直至全部主结构安装完成。
3.1 满堂支撑脚手架搭设
采用局部满堂承重脚手架支撑，在4轴/B轴，C轴之间采用φ48×3.5 mm钢管支撑体系，脚手架宽16.5 m，长度49 m，架体呈阶梯状布置，最高点15.6 m。在脚手架体四周设置5道缆风绳，缆风绳规格φ24钢丝绳，稳固架体，增强架体的稳定性,缆风绳与地面夹角为45°。
3.2 起步单元满堂脚手架网架安装
脚手架上面铺设施工操作平台，在工作平台上搭设钢板胎架对下弦螺栓球节点进行定位(如图3所示)，千斤顶支撑调整。每个球节点均需进行现场实际三维定位。网架设计采用的是球心坐标，将设计坐标转换成现场实际坐标，采用全站仪进行定位测量。作为起步单元，由固定端(即支座部分)开始，向另一端(或悬臂端)逐条逐间顺序安装，同步测量复核检查，调整误差，避免积累误差过大。单元间拼装完成时，采用倒链和千斤顶进行安装精度调整和校正。网架下弦球安装3跨后，在满堂架体前方、后方设置地锚，采用倒链将网架整体牵拉，避免网架整体前倾(如图4所示)。
3.3 外侧悬挑网架施工安装
3.3.1制作、安装格构式支撑架
外侧网架采用高空散装，加设格构式支撑架，螺栓球杆件拼装成锥体采用吊车在高空安装，支撑胎架现场加工制作(如图5所示)。
支承胎架ZC-1横截面为2.4 m×2.4 m的矩形，竖向分格为2 m，四根钢柱采用方通B120×8 mm，胎架腹杆和横隔斜撑均采用方通B80×6 mm，顶部平台横梁采用HM390×300×10×16，材质均为Q235B。支承胎架ZC-2横截面为2.0 m×2.0 m的矩形，竖向分格为2 m，四根钢柱采用圆管121×8 mm，胎架腹杆和横隔斜撑均采用圆管63.5×4.5 mm，顶部平台横梁采用HM390×300×10×16，材质均为Q235B。
白色区域为脚手架搭设区域(如图6所示)，深灰色方格为固定式支撑架，黑色方格为循环式支撑胎架。施工过程中部分支承胎架置换施工，共需17个支承胎架，其中6个为移动式循环支撑架。
3.3.2临时格构式支撑架验算
根据施工工况分析计算得到各个支撑点的反力，其中最大反力19 kN。以此为依据对临时支撑架进行承载力验算，格构式支撑架体采用MIDAS进行有限元分析验算。确保施工过程中临时支撑结构的受力安全。由承载力验算可知，杆件最大应力比为0.704，满足要求。
3.3.3支撑架安装、网架悬挑施工
大跨度双曲面正四角锥节点网架低空外扩安装，由东侧最低点向西侧最高点进行安装，网架下弦球网格标准间3.325×2.96 m，格构架支撑点采取2+3+4+3(钢柱顶)，根据图纸在网架投影地面上放出胎架的定位线进行格构架安装，下弦球支撑。
1)胎架标高控制定位。钢网架节点为空间多维复杂节点，网架设计中采用的是球心坐标，将设计坐标转换成现场实际坐标。将三维设计图导入模型中进行拟合，结合大地坐标，将设计坐标与大地坐标进行转换。施工现场球节点均需进行现场实际三维定位，采用全站仪进行定位测量安装。针对本工程特点，在钢柱柱顶上架设仪器观测站(点)进行钢网格各节点件及节点间杆件的测量定位。
本工程采用芬兰Tekla软件，利用Tekla建立三维模型，在模型里建立空间坐标体系，以钢柱柱顶中心点作为空间(0,0,0)坐标原点，采用点坐标的方式，抓取空间坐标点，从而控制胎架的相对标高。
建立三维空间模型—建立空间三维坐标系—提取支撑架球节点的坐标，换算支撑架的相对标高。
2)网架悬挑施工。网架悬挑安装满堂架体第1排下弦球后，开始安装第一排格构式支撑架，采用缆风绳拉设固定。支撑架采用汽车吊进行安装、校正，4道缆风绳拉设固定。缆风绳采用φ12钢丝绳，拉设与地面夹角45°，上方绑扎至H型钢梁上，下方采用混凝土预埋件的拉结方式。
在安装网架放线时以球节点的定位点来进行网架的定位放线。根据球心标高，利用水准仪调整胎架标高，并在胎架上部钢板上放出球的平面位置线。钢板上放出螺栓球节点定位线，设置钢板支撑箱+千斤顶+U托管进行下弦球支撑固定(如图7所示)。
核心区网架安装完成，开始拆除移动式临时支撑架体4个，以循环使用。架体拆除完成后，由核心区向南、北两侧进行悬挑安装。
按照此方法递进安装，安装过程中随时复测定位球节点的坐标位置和网格尺寸以确保整体安装精度，对于偏移超过允许偏差的球节点，利用千斤顶、倒链、电动葫芦等进行调整，同时根据调整后的测量数据，在安装下个单元时进行反误差的调整，确保网架安装整体尺寸精度达到设计及规范要求，直至网架安装整体结束(如图8所示)。
4 结语
汉中东辰外国语学校10号风雨操场大跨度双曲螺栓球网架的主结构施工完成后，其网架安装施工技术措施对保证工程施工质量和施工进度起到重要作用，得到了业主和监理的一致好评，确保了项目建设工期，同时我们积累了工程施工经验，为后续行业内同类型的空间网架结构施工提供参考。
