某體育館工程建筑面積18000m2，其中心比賽館面積4500m2，比賽館平面呈圓形，主體采用鋼筋砼弧形拱梁。屋面采用半徑35m的貝殼狀鋼管桁架結構。

1．結構特征：

該屋面結構，中間2榀跨度63.38m，拱高17.55m的主桁架及10榀支撐桁架，兩主桁架間距最小處4.182m，最大22.487m為雙曲弧形，兩側采用72榀次桁架及4榀環形桁架組成。主桁架支座為4個Φ700球形萬向鉸支座，次桁架采用38個Φ400的上球下鋼柱鉸支座，采用Q235B無縫鋼管。

1．結構施工：

屋面結構施工前，須作好充分的準備工作，對土建工程的預埋件施工要及時提供埋件，并對埋件的水平、軸線、標高等各參數認真校對、把關，及時發現問題并予以糾正，為鋼結構施工打好基礎。由于屋面結構跨度大，造型復雜，管件多，每榀桁架較重，土建地下結構寬出上部結構，無法使用大型起重機在場內實施吊裝吊裝，屋面構件施工時只能散件進場，利用塔吊吊裝構件，并在空中就位、拼裝，施工難度很大。因此需在保證施工安全、質量、進度的前提下，合理安排各工序，使工序、工種有條不紊的展開。本工程施工主要方案，測量放線，工作平臺搭設，主、次桁架安裝方案，空中拼裝、形成、涂裝。

2.1 工作平臺腳手搭設：

腳手架搭設前，對屋面結構荷栽，腳手架自重施工荷載進行核算，并按鋼管腳手架安全技術規范，確定腳手架施工方案，并反復驗算穩定性。為防止腳手架沉降及結構拼裝時變形，事前對場地按承載要求進行硬化處理。腳手架操作面滿鋪雙層竹笆片，四周設防護欄桿，屋頂設兩根避雷針引下線與主體避雷網相連，防止雷電對結構的損壞，并由安全員每日檢查，發現問題及時修補、整改確保安全施工。

2.2 定位測量：

定位前根據土建提供的基工作面。建立一個相對獨立的測量控制網，根據結構平面圖將控制軸線，彈在基礎地面上，同時設立標高控制點，便于檢查、校正。現場定位施工定位測量的重點及難點涉及二處：①主桁架：由2根上弦桿、1根下弦桿及相關腹桿組成，其斷面為底角是56°的等腰倒三角形。其中上弦桿是半徑為38米的圓環中的一段弦，而下弦桿亦是半徑為35米的圓環中的一段弦。倒三角的中心線上豎直方向上偏轉28°，使得一根上弦桿與下弦桿同在一豎直平面內，其最高標高分別為25.652米和22.254米，另一上弦桿則偏轉豎直方向56°，根據這些條件，將復雜的空間定位利用空間幾何學知識可以計算出弦桿上任意一點的空間坐標。 ②次桁架：由1根上弦桿與2根下弦桿及相關腹桿組成，其斷面為正置三角形，上、下弦桿組成半徑分別為45米和42米的球殼，同樣利用圖紙提供的數據，計算出桁價上任意的空間坐標，也可以利用設計電子文件，建立控制網，更加簡便。

總之，無論是手工驗算，還是設計電子圖都可以保證空間定位的準確。

2.3 拼裝成型：

2.3.1工廠內的拼裝：

         主要施工方案：深化設計，加工圖設計，原材料采購，工藝評定，臺架、設備制作，成品標識，送至現場。

         根據圖紙要求采購的原材料，在使用前進行認真的檢查和驗收，每批同一牌號、同一爐罐號、同一質量等級、同一品種、同一尺寸、同一交貨狀態的鋼材，每批不大于60噸，作為一個驗收批次，對鋼材的化學成分和力學性能進行復試驗收。

         工藝評定：對同類鋼管及節點形式，進行三個節點以上的工藝試驗，以確定焊層，焊絲直徑，焊接電流、電壓和焊接速度和焊接材料的焙要求，測量其收縮量，為保證質量，下料準確，打好基礎。

         弦桿下料，彎曲成型后進行鋼管對接，內設襯管焊接前按工藝評定文件烘焙焊接材料，檢查坡口角度、鈍邊、間隙，清理坡口內油、銹、污物等，并不得在坡口位置敲打焊夾，防止圓率變化，并按工藝評定文件要求進行分段對接焊接，并達到二級焊縫要求，對接焊縫在廠內100%用超聲波檢查。構件制作完成后，在胎架上進行預拼裝，拼裝必須符合圖紙和規范要求，在構件出廠前，必須進行拋丸除銹，達到Sa2.5級要求。在構件表面涂環氧富鋅底漆二度，并對構件編號，防止現場拼接錯誤。

2.3.2現場拼裝：

         現場管桁架拼裝步驟，胎架安裝主桁架—→支撐桁架—→次桁架—→環形桁架。

         主桁架施工，先根據軸線、標高、水平位置，安放固定拼接胎架由門形槽鋼制作，固定于工作平臺上。吊裝弦桿，從下弦桿開始，按照預拼裝順序，將下弦桿通長接好。段與段之間用螺栓通過焊在上面耳板連好，再次進行測量定位復核，然后進行整體焊接，待下弦桿安裝完畢，兩下弦桿之間用工字鋼支撐，以減少臺架受力，然后再吊裝上弦桿，步驟同下弦桿，弦桿安裝完畢后，再安裝腹桿，最后安裝拱間支撐，至主桁架安裝完畢，次桁架吊裝，工藝與主桁架相同。

2.3.3現場結構焊接：

          結構構件對接焊縫按要求，為全熔透焊縫，應達到2級焊縫要求。現場焊接采用手工電弧焊，焊工持證并具有多年檢驗，現場要對焊工進行針對性培訓、交底，焊機、焊條烘箱、砂輪磨光機、碳弧氣刨要配備充足。

          現場進行焊接工藝評定，主要項目（1）鋼管對接接點；（2）鋼管相貫接點。確定焊接電流、電壓、焊接速度等參數。

          焊接前：應烘焙焊條，并將坡口內，外壁15—20mm范圍內仔細清理。除去油、銹、污物，檢查坡口角度、鈍邊、間隙是否符合，該桁架采用腹桿與弦桿直接焊接的相貫節點，弦桿截面貫通，腹桿焊接于弦桿之上，主管與支管連接呈T、Y、K等相貫節點形式，支管端為馬鞍形曲線，該曲線及坡口在廠內由數控多軸自動馬鞍形曲線管子切割機一次完成。

圓管相貫接頭分四個區，趾部、兩側部、根部。

趾部及2/3兩側部為等強坡口對接熔透焊縫，根部采用角焊縫，焊縫提高為1.5倍管壁厚。側部與根部連接段1/3區段平滑過渡。當接頭于T形時，接頭為全熔透焊縫。

焊接時，擺動幅度要小，并根據工藝評定文件要求，進行多道、多層焊接，嚴格清除焊道與焊層的焊渣、夾渣、氧化物。

同一條焊縫應連續施焊一次完成，不能一次完成的，應預熱后再施焊。焊接時，采用對稱焊接，變形大的部位先焊，焊接順序不能集中，在節點間間隔跳開焊接。每個節點采用對稱分布施焊，嚴格控制層間溫度。平衡熱量減少變形，如桁架三個拼接點，由中間向兩端施焊，先同時施焊至弦桿，再焊接桿、斜桿，將結構焊接變形及焊后殘余應力降至最低。

2.3.3.1焊接完成后，應清理焊縫表面熔渣和金屬飛濺物，檢查焊縫的外觀質量，不得有低凹、焊瘤、咬邊、氣孔、未熔合、裂紋等缺陷存在，對于不符合的進行補焊或打磨，修補后的焊縫應光滑圓順，滿足焊縫外觀質量要求。

設計要求的二級焊縫和相貫節點全熔透焊縫，進行超聲波探傷檢驗，對不符合要求的，根據缺陷的位置、深度，用砂輪打磨或碳弧氣刨清除缺陷，有裂紋時，先在裂紋兩端鉆裂孔，并清除裂紋兩端各50mm長的母材。焊接修補的預熱溫度比同條件焊接預熱高25°—50°C，返修焊接部位要一次完成。同一部位，焊補不超過2次。返工后應再次進行探傷試驗，確認合格。

2.4涂裝施工：

        結構拼裝完成后，對鋼管上損壞的涂裝層和焊接接頭處，采用打磨機，除銹至st3級，再進行涂裝防銹漆。

面涂為超薄型膨脹防火涂料，防火等級2小時，總厚度≮150um。施工時表面清理除塵，共七道底漆一道面漆，保證每道底漆厚度和間隔時間，環境溫度<25°C時，間隔12小時以上，底漆完成后進行砂紙打磨處理，再刷面漆。涂裝完成后，使用測厚儀檢查，并目視手摸檢查，顏色、外觀（表面平整，無明顯凹陷，粘結牢固，無粉化松散、乳突）要符合規范要求。

結語：
該體育館屋面管桁架結構工程完成后，經現場檢測驗收，管桁架安裝尺寸，焊接質量，變形等滿足規范要求和設計要求。該管桁架由于其特殊的造型，優美的輪廓，吸引了無數的路人的眼光。隨著其后續施工的完成，一定能發揮其優良的功能。