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项目概况
1.1. 项目概况
本项目为扎兰屯职业学院PPP项目，位于内蒙古自治区扎兰屯市。 该地块南侧毗邻鹿林街，东侧毗邻秀水路。 建筑规模为：校外总建筑面积：98945.12㎡。 其中，地上建筑面积：98095.85㎡，地下建筑面积：849.27㎡。 校园建设包括校园内部和外部。 包括：医学护理系、农业工程系、畜牧兽医系、信息工程系、经济管理系、教育科学系、公共教学楼等。 校外包括：综合实训楼、图书馆、动力中心、体育馆、5000人看台等。 、学生宿舍5间、食堂2个。
其中，体育场总建筑面积7965.60平方米，地上单层室外看台，部分三层夹层。 建筑高度14.100m。 下部结构为钢筋混凝土框架结构，上部结构为三维桁架结构。 建筑设计寿命为50年。 场馆总座位数5000个，其中VIP座位126个。
图1 体育场整体效果图
1.2.设计概述
扎兰屯职业学院工程体育场采用悬臂钢结构桁架设计，平面长度179.6m，最大悬臂跨度35m，主桁架25个，次桁架96个。 拱桁架主要为三角形三维桁架，桁架宽度为2.0m，跨中厚度约为2.964m。 由于其呈扇形，桁架间距范围为6.529m至10.429m，桁架标高范围为12.497m至24.216m。 钢结构设计檐口高度：16.466m至24.216m。 最大悬挑长度为34m。 钢结构消耗量：281.5166T。
图2 体育场平面图
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施工重点难点分析
2.1. 钢管相贯线切割
采用空间管桁架结构，采用大量相贯开口连接桁架弦杆和腹杆。 相贯开口的加工精度直接影响部件的装配精度和焊接质量。 因此，相贯开口的切割是本项目加工的一大重点。 。
2.2. 现场组装工作量大、精度高
主桁架宽2m，高约3m。 需要现场组装、焊接，组装工作量巨大。 钢结构屋面造型新颖美观，但装配精度控制难度很大。
2.3. 焊接质量要求高
主桁架是整个屋面的屋面承重系统。 同时，多根管道在节点位置相交，焊缝密集，部分焊缝重叠。 焊接质量的好坏将影响整个结构的安全功能。
2.4. 高空作业安全困难
由于施工人员在高空进行组装作业，施工和行走时无安全带挂点，给施工安全带来很大困难。
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施工方法
通过计算和仿真分析确定悬臂桁架的位置，并在单元桁架端部设置临时支撑框架。 采用H型钢、角钢等辅助材料制作轮胎架，用于桁架的整体组装。 临时支撑架采用井字形结构钢结构缆风绳，中间间隔2m。 地面铺设钢板，钢板上架设临时支撑。 单节2m×2m，台阶高度3m，立杆采用φ140×4mm钢管，腹杆采用L50×4mm角钢。 防止单个桁架的偏转。
为了减少部件的二次搬迁，结合现场实际情况，轮胎架的第一次装配放置在P轴内部。 根据本工程的特点以及上述主桁架的特点，桁架节段最大重量为12.456T。 采用平板拼装方式进行拼装，控制桁架整体挠度和拼装精度。 整体悬臂结构安装焊接完成后，采用两台80T汽车起重机进行吊装。 先安装中心轴第21轴，再安装21-H1轴/21-H14轴。
图3 体育场桁架安装顺序图
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工艺流程
图4 体育场馆工艺流程图
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操作要点
(1)成品件必须有质量证明书，规格、尺寸、外观等项目必须按规定检验合格。 超出公差或变形的部件应进行修理和校正。
(2)每个单独的临时支撑轮胎架中间有4根风绳，风绳采用φ12钢丝绳。 底座固定在支撑物或附近的地锚上。
图5 体育场馆安装设计图
(3)桁架吊点选在桁架上弦处。 每次吊装时至少选择4个吊装点。 吊点选择在上弦节点处。 吊装时，保证吊钩位于吊装部件质心正上方，并采用钢丝绳捆绑方式。 吊装方面，在场外和场内各驻有一台起重机，进行双机吊装。
图6 体育场起重机布置图
图7 体育场场地施工图
（4）本工程相贯节点钢管支管数量多达7个，在深入设计过程中，严格根据管径、壁厚、拉力等条件，对管件的相贯顺序和编号进行严格控制。和杆的压缩效应。 施工过程中，严格按照详细图纸进行施工。
(5)挠度的测量，可用水平仪、塔尺测量管桁架下弦四分之一点标高来校核挠度。 本项目平面控制网分为5个控制点，即K1--K5：
图8 体育场监控点布置图
（6）管桁架卸荷施工方案采用整体同步卸荷，遵循同步等距施工原则。 同时将卸料千斤顶下降5mm。 调整后，监测变形等技术参数，如无特殊变化，重复操作。 直到支撑点完全受力。 根据临时支撑设计图纸检查支撑构件。 如有变形或弯曲的构件，应更换或加固，并对需要加固的部位（如千斤顶受力部位）进行加固，以保证卸货过程中整体结构的安全。
(7)为了保证卸载后结构达到预期的落差，必须利用全站仪对卸载过程中整个结构的变形进行监测。 卸载过程中，需要时刻监控，随时控制各控制点的变形，监控钢结构在卸载过程中是否与计算结果有较大偏差。
（8）钢结构高空作业与底部装饰工程应分开进行，防止地面操作人员在高空作业正下方停留或通过。 合理预留通行距离，确保时刻安全运行。 设置明显的作业警示标志，禁止他人进入施工区域，并采取相应的应急措施。
(9)对于高空钢结构施工，由于施工人员行走时无安全带挂点，安全绳设置在屋面南北向次梁处，底部桁架决定步行路线并安装安全梯，并设置安全绳，供施工人员步行和上下班。 确保施工人员行走安全。
图9 体育场馆屋顶安全绳布置
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质量控制
(1)桁架结构各部分的节点、杆件、连接件的规格、品种和焊接材料必须符合设计要求。
(2)安装、焊接应根据杆材直径、壁厚、拉压等条件，按照“先主后次、大后”的原则进行安装和焊接。先小后小，先拉后压，先装后焊，先趾后根，从内到外、分段焊、对称焊的原则依次进行施工.避免无法焊接的隐藏焊缝，减少焊接变形和残余应力对质量的影响，施工顺序如下图所示： 施工顺序：1（杆）→2（杆）→3（杆）→4 （杆）
图10 体育场杆节点施工顺序图
(3)超声波探伤一般用于检查钢结构焊缝的内部缺陷。 对于该项目，所有需要全焊透的焊缝都将接受超声波探伤。 碳结构钢在焊缝冷却至环境温度时即可进行试验； 低合金高强结构钢应在竣工24小时后进行检测。 当板厚超过40mm时，应在48小时或更长时间后进行测试。
图11 体育场立杆连接焊缝检验图
(4)钢桁架焊接完成后，必须对所有焊缝进行目视检查并记录。 杆之间的对接焊缝必须通过无损检测进行检查。 焊缝质量标准必须符合钢结构工程施工及验收规范。
(5)钢桁架安装后，吊装前拆除临时支撑时应注意同步、逐步拆除，防止应力集中，造成钢桁架局部变形或局部单元变形。
图12 体育场桁架端部支撑示意图
（6）钢桁架安装时，应注意支架的受力情况，因此钢桁架支架的施工应严格按照设计要求和产品说明书进行。 支撑垫、限位板等应按规定的顺序和方法安装。
图13 体育场支撑节点施工图
(7)钢桁架结构的挠度值应在拼装完成后和屋面施工完成后进行测量； 实测挠度值不应超过相应设计值的15%。
图14 体育场场地测量图
（8）钢结构安装、卸载施工过程中，选择观测点位置，利用全站仪对整个过程进行观测和记录； 每次安装（卸荷）均设置观测点，在整个施工过程中监测卸荷位移变化值。 为保证卸货过程安全可靠，卸货完成后满足设计要求，监测点布置如下：
图15 体育场现场观测点布置
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效益分析
(1)应用该技术的施工工艺和监控技术，可以安全施工大悬臂异型重钢桁架。 在施工过程中，桁架能保持稳定状态，质量也有保证，成型后能满足设计要求。 视觉效果好，与常规全层支撑卸荷方式相比，总成本节省20万元。
（2）施工时，结合施工现场的实际情况，采用整体拼装的方式，增加地面拼装工作量，减少高空拼装工作量，减少高空拼装作业量较多时的施工风险。平面交叉口和作业面的施工作业受到限制。 有效缩短了工期，保证了项目按期交付。
（3）该技术的施工技术和监测技术为日益复杂的钢桁架施工提供了一体化、精细化的施工分析和控制技术，即在钢桁架施工中引入同步应力和变形监测。钢结构缆风绳，根据监测结果，随时反馈结构安装状态，形成施工监测循环阶段，最终顺利完成并达到设计要求。
（4）该技术为钢结构施工过程中应力、变形等非线性问题的监测研究和实践提供了基础。 体现了我国钢结构信息化建设技术的跨越式发展，取得了显着的经济效益和社会效益。 益处。
图16 体育场竣工后效果图
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结论
本项目采用汽车吊对焊接主桁架进行整体吊装。 吊装前，合理布置卡车吊点，端部拉压杆与支架连接牢固，保证整体桁架单元的稳定性。 确保结构安装安全，受力状态满足设计要求。
通过理论计算并结合施工现场的实际情况，选择了科学合理的施工方案，确保了该项目安全高效地完成大跨度不等跨多级桁架的安装施工，实现低成本、高效率的目标。 为今后类似体育场馆的悬臂钢桁架结构的施工提供了宝贵的经验，具有一定的参考价值和指导作用。
