大型体育馆钢结构开合活动屋面施工工法(图)_secret

大型体育场馆开合活动屋面施工工法
1前言
如今，大型、超大型空间建筑正在凭借其建筑规模巨型化、建筑造型多样化、专业技术集成化、建筑功能人性化而成为国内工程建筑的热点。

鄂尔多斯东胜体育场便是其典型代表。

它伴随着鄂尔多斯的经济快速发展、广大人民群众对精神文化的不断追求而诞生。

体育场设有开合屋盖，可以满足全天候使用要求，系我国目前国内规模最大的开闭顶体育场。

该活动屋盖的驱动系统，采用钢缆绳牵引的驱动方式，通过卷扬机、钢缆绳牵引活动屋盖。

每片活动屋盖两边各有7个台车。

活动屋盖通过台车、轨道等部件将活动屋盖的荷载传至固定屋盖。

我公司在总结国内开闭顶体育场馆施工经验的基础上，结合该体育场馆在北方冬期冰雪季节环境下需要正常使用的特点，通过不断改进创新，形成本工法。

2工法特点
2.1具有综合性、系统性、跨学科的特点，钢结构设计、制造与施工；起重机械、液压设计、制造与安装；电器、自动控制设计、安装与调试；三部分必须联合设计、联合制定加工和施工方案，交叉施工，共同为调试服务才能取得成功。

2.2采用国内领先的双层复合保温排水系统、高强度调温恒温轨道系统、恒加热组件、高强度定向保温系统等融雪措施，实现了开合屋面体育场馆在北方冬期冰雪季节的正常开闭功能，克服了冰雪对轨道的卡轨问题，从而达到了开合体育场馆在任何情况下的正常使用功能。

2.3采取在单片活动屋面的两个台车上加装自驱下滑装置的同时，并在轨道拱上的两处插销上安装弹簧以辅助在全闭位置时活动屋面顺利下滑，弹簧最大变形量为100㎜，弹簧最大压力为50KN，实现了弹簧在最初位置时能够帮助屋面下滑。

2.4消除、降低了结构变形量，减少了卡轨力；增加了钢结构与开闭系统之间的性能匹配程度。

2.5开合屋盖开启面积大，重量重,开闭行程长,开闭灵活，开闭时间短。

2.6运行产生噪声小，运行费用较低，经济适用。

3适用范围
适用于大型钢结构体育场、会展中心等各种钢结构的活动屋盖施工，尤其适用大跨度、大空间、施工难度大、较复杂的公共建筑和冬季环境中需要正常开启的活动屋盖施工。

4工艺原理
由于活动屋面是沿着有曲线的桁架轨道移动，运行轨道有较大的角度倾斜，活动部分无法满足自锁要求，为防止屋面下滑，使用时需要额外的机械来保证外部支持及安全。

开合屋面在开启活动的时候，伴随屋面运动会产生额外的特殊荷载，这些荷载的控制与预防也同样给施工带来一定的难度及制约。

如何在施工过程中提高机械台车运动的适应性，是一个重点。

为使活动屋面能确保顺利下滑，采取在单片活动屋面的两个台车上加装自驱下滑装置的同时，并在轨道拱上的两处插销上安装弹簧以辅助在全闭位置时活动屋面顺利下滑，弹簧最大变形量为100㎜，弹簧最大压力为50KN，弹簧在最初位置时帮助屋面下滑。

采用国内领先的双层复合保温排水系统、
高强度调温恒温轨道系统、恒加热组件、高强度定向保温系统等融雪措施，实现了开合屋面体育场馆在北方冬期冰雪季节的正常开闭功能，克服了冰雪对轨道的卡轨问题，从而达到了开合体育场馆在任何情况下的正常使用功能。

5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
活动屋盖的组成见下图：
图5.1.1：活动屋盖的组成
5.1.2 ：工艺流程
安装工序详见下图5.1.2：
图5.1.2工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1卷扬机的吊装与安装
卷扬机吊装前，应对卷扬机进行有效的防护，防止碰伤，用400T吊车吊装。

起吊时，在卷扬机的一端设置一只手拉葫芦，卷扬机的两端设置拖拉绳，用于调整卷扬机的安装角度。

在离地0.5米处检查绑扎点是否牢靠，
和地面物体有无挂碍，确认无误后，开始吊装。

吊装到位后，吊机方可摘钩。

对卷扬机的移位校正，可采用千斤顶和倒链调整卷扬机的底座定位点和滑移轨道的轴线，在确认无误的情况下，把卷扬机和临时滑移设备进行有效的连接，压板点焊牢，其它卷扬机安装方式相同。

根据现场实际的安装条件，如果卷扬机无法一次性吊装到位，可采用卷扬拖动-滑移法将卷扬机移动到位，操作方式如下：
在卷扬机安装楼层的地面上固定一台10T卷扬机,沿着滑移轨道方向设置卷扬机的钢丝绳。

将钢丝绳系在卷扬机上,并检查是否牢固,确认无误后,漫漫的启动绞车,将台车沿着卷扬机的滑移轨道漫漫的提升，施工人员应随着卷扬机向前移动,防止卷扬机的移位和倾斜。

卷扬机移动到位后，迅速将卷扬机底座与预埋件位置对正，利用同步升降液压系统将卷扬机平稳落到位，确定无误后紧固卷扬机。

拆掉滑移轨、卷扬机等部件。

图5.2.1卷扬机拖动--滑移法安装图
5.2.2保温系统安装
高强度定向保温系统，抗压强度155MP，导热系数小于0.036，耐低温
温度-120摄氏度，燃烧等级为难燃，防止加热温度传向轨道梁。

保温系统安装完成后安装保护罩，详见图5.2.2。

图5.2.2轨道定向保温系统安装图
5.2.3轨道安装
轨道吊装必须在轨道梁固定好，并焊接到位，同时确保拱架与轨道梁承载能力达到设计要求的70%，满足设计尺寸精度、安装的位置精度后进行。

轨道就位时应保证轨道梁接缝与轨道接缝不重合。

轨道梁与拱架应保证紧密贴合，保证轨道圆滑的弧面。

轨道的校正在所有台车结构校正和最后固定后进行。

轨道梁校正内容有标高、平面位置和垂直度。

标高主要取决于钢结构拱架标高,(在基础杯底准备工作中已由找平层基本解决)。

轨道的平面位置和垂直度的校正应同时进行。

垂直度用挂线锤测量，发现偏差可于轨道梁底加垫铁片进行校正。

轨道平面位置的校正，即中心线与吊车轨距的校正。

先在吊车轨道的两端的地面上，根据柱轴线放出吊车轨道轴线,用钢尺校正两轴线的距离，再用经纬仪或钢丝挂线锤的方法进行逐根校
正。

校正后应立即点焊,重复上述测量过程后，确定满足要求后再进行全面焊接。

5.2.4融雪除冰系统安装
恒加热组，单件长度125m，一端接线，矿物绝缘，绝缘性好且无老化现象。

5.2.5台车安装
大型体育场馆根据工程的结构形式，可从中间开始，与钢结构共用400吨履带吊车，将台车吊入屋顶台车行走轨道上，再经过一台5吨的卷扬机将台车依次拉至指定位置，其它跨向两边采用相同方法依次推进，对台车轮位点和轴线再次进行复测，并在轨道上打出洋冲点，放好台车临时支架，临时支架和轨道要有牢固的连接，以确保台车安装的准确，达到安装要求。

台车吊装前，应对台车进行有效的防护，防止碰伤，用150T 汽车吊吊装。

起吊时，在台车的一端设置一只手拉葫芦，台车的两端设置拖拉绳，用于调整台车的安装角度。

在离地0.5米处检查绑扎点是否牢靠，和地面物体有无挂碍，确认无误后，开始吊装。

吊装到位后，吊机方可摘钩。

对台车的移位校正，可采用千斤顶和倒链调整台车的轮位点和轨道的轴线，在确认无误的情况下，把台车和临时支架进行有效的连接，压板点焊牢，其他台车安装方式相同。

根据现场实际的安装条件，高处的小车无法一次性吊装到位，我方似采用卷扬提升法将台车移动到位，操作方式如下:
在地面上固定一台5T卷扬机,沿着起升导向滑轮方向设置卷扬机的钢绳,在上面最高处台车的上端设置导向滑轮,并将钢丝绳穿下来,到第一台
台车的位置。

将钢丝绳系在台车上,并检查是否牢固,确认无误后,松开台车与临时设置的连接点,漫漫的启动卷扬机,将台车沿着台车的轨道漫漫的提升.施工人员应随着台车向前移动,防止台车的移位和倾斜。

台车移动到位后，讯速安装固定台车支架，并与台车连接，开始调整，符合安装规范后，将台车最后固定。

其它台车的移动方法相同。

台车安装示意见下图5.2.5-1～5.2.5-3。

图5.2.5-1台车与卷扬机房布置图
图5.2.5-2台车行走方向示意图
图5.2.5-3台车吊装示意图
5.2.6屋盖固定插销安装
如下图5.2.6所示，插销需将屋盖合拢后，经过不小于10次的开合后，根据现场实际位置进行配装，焊接处需达到一级焊缝。

图5.2.6插销安装示意图
5.2.7均衡梁安装
如图5.2.7所示，均衡梁在安装前，屋盖安装底座需经过一级探伤后，根据现场实际位置进行配装。

图5.2.7均衡梁安装示意图
5.2.8上部转向滑轮安装
如图5.2.8所示，上部转向滑轮在安装前，屋盖上部转向滑轮安装底座需经过一级探伤后，根据现场实际位置进行配装，焊接处需达到一级焊缝。

图5.2.8转向滑轮安装示意图
5.2.9托辊安装
如图5.2.9-1～5.2.9-2所示，托辊为主要受压部件，其安装前必须根据上部转向滑轮轴线位置进行定位安装，根据现场实际位置进行配装，焊接处需达到一级焊缝。

图5.2.9-1托辊安装示意图
图5.2.9-2托辊安装剖面图
5.2.10车挡安装
如图5.2.10所示，插销需将屋盖合拢后，经过不小于10次的开合后，根据现场实际位置进行配装，焊接处需达到一级焊缝。

图5.2.10车挡安装示意图
5.2.11插销自锁机构安装：活动屋面拼装结束后，根据轨道的位置及方
向，在两片活动屋盖中间采用配焊方式安装插销自锁机构。

5.2.12控制系统及电气系统安装（控制器、传感器安装）：控制系统包括台车电器控制系统，卷扬机电器控制系统，安全控制系统以及中央控制系统。

安装过程中主要包含电器管线的敷设，传感器的安装以及总控室电器的安装。

在钢结构完成主体安装，台车、卷扬机、轮系、钢丝绳安装结束后，确保施工面内不会有焊接后方可进行控制器、传感器安装。

5.2.13控制系统调试、体育馆开闭顶整体联动调试
1．系统调试
开闭系统调试必须满足如下要求：
开闭系统安装必须全部结束并通过安全验收；
各个监控及检测元件处在正常工作状态；
各个电柜及电器之间的通讯必须对应，并检查各个电线接头无接触不良；
台车、均衡梁、卷扬机等关键部件的焊接、螺栓连接处应有第三方检测报告
制定调试人员岗位及其责任，避免调试期间发生意外情况。

2．卷扬机调试
（1）电气部分电源控制线路是否接好，是否可靠接地。

（2）确认上述各次工作好后进行下道工序的工作。

（3）试运行启动
（4）对各电气及运动部分进行单独试车。

（5）对高速级制动器进行打开、关闭、手动释放操作不少于5
次，检查制动、退距是否均匀，是否在允许的范围内，各限位开关是否能有效工作。

（6）电动机进行试车运转，应注意开启电机时应先点动几次，检查各运动部分是否正常，有无阻碍，若有阻碍应仔细检查排除故障，才能接着下道工序。

在正常的情况下，先点动无异常的情况下才进行连续运行，正、反转不少于20min，检查各齿轮啮合情况，各工作部件是否正常工作，制动装置是否可靠，是否有足够的退距，各紧固件是否牢固，各机构运转是否正常，有无异常响声，检查润滑密封情况，若有异常立即停电检查，排除影响再进行试运行。

（7）试运行：试运行在试运行启动完全达到要求后才进行。

（8）穿上钢丝绳，将钢丝绳头压在法兰外侧的钢丝绳压板中，必须压紧。

（9）检查钢丝绳是否是按绳型规律入槽。

（10）绕绳须带有一定的预紧力。

（11）钢丝绳绕满后，进行空载试验。

空载试验检查除参照试运行启动外，还应检查钢丝绳走向，入绳角度是否在设计要求的范围内，滑轮组的穿绳是否正常，钢丝绳是否安全落入滑轮绳槽内，钢丝绳收放绳、入槽的保险装置是否齐全有效。

各滑轮是否灵活，钢丝绳的松紧程度是否一致，吊具是否按设计要求运动。

3．台车调试
开启电机进行试车运转，整体调节活动屋盖沿垂直于轨道方向整
体滑动，检查各部件及传感器是否正常，有无台车产生异常报警等现象，若有阻碍应注意排除故障。

先点动几次，每次滑动距离小于2mm。

4．系统联调
联调前检查各个轮系，钢丝绳是否安装到位，连接处是否达到设计强度要求。

检查轨道及活动屋盖行走区域是否有杂物干涉。

启动控制系统，检查各个监控设备及传感器反馈数据是否正常，系统自检是否正常。

首次启动系统，保证屋盖行走速度不超过5mm/秒，行走距离小于2米，检查系统运行情况。

反复进行直至屋盖完成一次全开，全闭。

根据首次全开、全闭运行情况加快行走速度，反复进行开闭，并对每次开闭进行记录。

至少保证20次反复操作。

5.2.14劳动力组织
劳动力组织见表5.2.14。

表5.2.14 劳动力组织情况表
6材料与设备
6.1开闭系统安装材料与设备见下表6.1。

表6.1 闭系统安装材料与设备明细表
7质量控制
7.1主要质量控制标准
执行GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》对焊缝和安装精度进行严格控制。

在开闭系统全部安装完毕后，必须进行实际运行测试。

对台车逐一进行控制测试，然后进行系统整体调试和复测，直至所有台车运行和控制完全符合设计要求。

按照国家相关行业设施的规范极标准要求，开闭系统全部安装结束后，必须由国家认可的第三方检测机构进行专用的形式试验。

已确保开闭设施设备的运行处于国家监管部门的受控状态。

7.2针对工程特点，努力做到以工程质量保证工序质量，以工序质量保证产品质量。

建立健全质量保证体系，实行二级管理，一级专检的体制，以及“三检”制的质量管理制度。

7.3测量所用经纬仪、水准仪量具等计量器具，在使用周期内的计量器具按二级计量标准进行计量检测控制。

7.4焊接、测量、无损检测设备计算部门证书及维修记录等资料必须齐全。

7.5现场焊工必须经考试合格取得合格证书。

7.6明确各级人员的质量职责、工作程序。

7.7成品或半成品进场，必须具有质量保证文件、规范，使用前应复核其品种、标号、出产日期。

8安全措施
8.1 贯彻“管生产必须管安全”的原则，布置生产任务及技术质量交底时，同步布置安全生产工作及进行安全生产交底，对参加施工人员进行有针对性、有目的、有内容的安全生产教育，增强职工的安全生产意识。

8.2 设备安装时，高空应铺设安装、操作临时平台，地面应划定安全区，应避免重物坠落，造成人员伤亡；下降前应进行全面清场，在下降过程中，应指定专人观察地锚、上下吊耳、提升器、钢绞线等的工作情况。

8.3 各工种人员必须持证上岗，严格遵守本工种安全操作规程。

同时高空作业人员还须经医生检查合格，才能进行高空作业，高空作业人员必须带好安全带，安全带应高挂低用。

8.4起重吊装巨拱时必须严格遵守操作规程。

8.5 遵照施工现场用电安全管理规定，规范用电线路、配电箱、配电开关等装置的配备，按规定设置各类保护装置，加强检查、维护、保养，确保现场电气设备的安全、正常运转。

9环保措施
9.1 项目部要成立相应的施工环境管理部门，在工程施工过程中，严格遵守国家和地方政府有关环境保护的法律法规，并加强对施工中燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、废弃物的控制和治理。

9.2 施工现场采取封闭作业。

9.3 施工前加强对职工的环保教育，组织职工学习相关环保法律、法规，增加环保意识强化环保管理。

制定相关环保措施和奖惩制度，并进行定期和不定期的环保监督。

9.4制定切实可行的措施，防止施工用燃油、水的“滴、漏、撒”。

9.5严格控制施工中的噪声、粉尘、废气体、焊接光辐射等的污染，确保周边居民群众的正常生活不受影响。

10效益分析
10.1开合屋盖结构是一种在很短时间内部分或全部屋盖结构可以移动或开合的结构形式,它使建筑在屋顶开启或关闭两个状态下都可以使用。

开合屋盖的实现是将一个完整的屋盖分成可动单元和固定单元,可动单元按一定轨迹在固定单元上移动达到屋盖开合的目的。

随着社会的进步,回归自然已成为体育场馆和各种文化建筑的重要发展趋势,并且开合屋盖结构是人们对大自然的阳光、天空的憧憬和不断发展的新理论和新技术的较好结合的产物,同时也是集建筑、结构、机械、控制等诸多方面于一体的综合性技术的体现。

10.2目前,我国在开合屋盖结构的研究方面还处于起步阶段,由于其具有外形美观、结构新颖、受力合理、具有多功能性、多目的性之优点,是一种很有前景的结构形式。

11.应用实例
11.1XXXX市XX全民健身活动中心体育场工程位于XX区。

体育场基地占地面积6.26万㎡，观众席共有35107座，总建筑面积100451㎡，设有开合屋盖，可以满足全天候使用要求，系我国目前国内规模最大的开闭顶体育场。

该工程采用的开合屋盖技术提高了体育场的使用效率和使用频率,并节约了成本。

活动屋盖开闭灵活，在北方冬季多冰雪、多风沙的季节具有很强的实用性，深受广大市民的喜爱。