馬鞍山市體育中心體育場位于花山區，北臨湖南東路，西至霍里山大道，南接安工大新校區，東臨規劃中的秀山路，項目占地750畝。其中體育場工程占地面積5.84萬平米，東西長約250m，南北長約300m，總建筑面積62044.59m²,建筑高度為47.5m，有3.67萬個座位席，屬于甲級大型體育建筑。整個體育場呈不規則橢圓形，中間設有一個國際標準足球場和跑道，四周環形看臺為由內向外、由低到高的疊級造型，最外圈20個樓梯結構和32根勁性柱作為上部鋼結構的支撐點。

★2  工程特點

本工程上部鋼結構罩棚為徑向倒三角桁架與雙層曲面網殼混合空間網格鋼結構屋蓋體系，工程主要材料為鋼管，材質為Q345B,同時采用了大量錐管、彎管以及樹形鑄鋼件。鋼結構罩棚由懸挑主桁架和內外環桁架、腰桁架及支撐體系組成，主懸挑桁架最大懸挑長度37m，根部高度4m；主伸臂桁架支承于下部混凝土勁性柱上，墻面主桁架底部與混凝土結構的側面相連。體育場北側為無勁性柱結構，罩棚由4個樹形柱支撐。南側結構沒有支撐，水平跨度63米，受力形式采用了橋梁的設計概念。

 俯視圖

正立面圖

側立面圖

相貫面屋蓋桁架結構分為：倒三角形管桁架結構和雙層網殼結構；共有32榀倒三角形桁架和平面桁架柱，桁架與桁架之間由內、外環向次桁架進行連接；整個鋼結構罩棚由4根樹形柱、2根二叉柱、2根三叉柱和30根四叉柱進行支撐，空間鋼結構桁架中工包括11種不同類型的鑄鋼件節點110個。 

剖面圖

樹形柱

★3  樹形柱安裝及焊接技術

（1）收集、整理類似樹形柱類、三維異型鑄鋼節點施工資料，進行模擬預拼裝和試焊接及吊裝試驗，控制樹形柱加工焊接精度和焊接變形，選擇合理的組裝和焊接順序，通過局部加熱消除焊接應力。

（2）采用工廠進行樹形柱分段焊接，分別現場采用450t履帶吊進行吊裝對接焊接，為確保對接焊位置滿焊到位，采用樹形柱對接處的四塊封板后封的辦法，待焊工由封板位置間隙進入四管中心處施焊，最后再封閉四塊封板。

（3）根據現場實際情況及吊車吊裝重量，對樹杈及其樹冠三維異型鑄鋼件在地面拼裝完成后一起吊裝，確保安裝精度及變形控制。

樹形柱剖面圖

安裝第一段與第二段柱對接

安裝第二段圓管柱與底部樹圓管柱之間的4塊封板

安裝第三段圓管柱

安裝第三段圓管柱與第二段圓管柱之間的4塊封板

安裝上部四叉柱

★4  徑向大懸挑鋼結構的分段、組合及吊裝技術

（1）屋面結構形式為徑向倒三角桁架+雙層網殼混合結構體系，屋蓋外型為空間三維曲面。主桁架成“7”字狀，構件最大跨度達37米，立面高度21米。根據仿真模型選擇最優切割段，將主桁架構件合理分為2段，更利于吊裝及拼接，主桁架吊裝單元全部在地面胎架焊接完成，減少空中對接安裝難度，并有效保障焊接質量。

（2）通過對屋面鋼結構吊裝進行歸類，按照不同位置及安裝順序對整個屋面桁架進行合理劃分成若干單元，先在地面胎架焊接完成后再進行空中對接焊。

   （3）墻面桁架受吊裝重心擺動影響，無法直接采用鋼絲繩進行起吊，為減少吊裝擺動幅度及吊裝過程安全，經現場優化采用焊制“鋼扁擔”進行轉換吊裝。

屋面桁架分段布置圖

吊裝示意圖

★5  鋼構件吊裝設備的選型及吊裝

（1）根據吊裝單元的劃分，計算出各吊裝單元的重量，吊裝作業距離，進行吊裝設備的選取，根據主桁架、墻桁架吊裝選取450t履帶吊，次桁架、環桁架及散件采用180t、130t履帶吊。

（2）根據吊裝順序及屋面整體穩定性，合理安排吊裝設備數量。

單元類型	單元數量（榀）	單元重量（t）	吊裝機械	作業半徑（m）	額定起重量 （t）	備注
主桁架	31	57.9-115.7	450t	24-32	110-138	場外，超起塔臂工況，，臂長48+36m
墻、外環桁架	68	13.6-36.6	150t	12-16	33.5-40.2	主臂工況
內環桁架、次桁架	42	9.1-17	180t	20-32	15.3-25.7	副臂工況

★6  臨時支撐的布置方式

本工程鋼結構形式為雙層曲面混合結構，以構件截面尺寸及連接傳力體系為依據，劃分主結構桁架29榀，其中東西各8榀主桁架（ZHJ），共16榀，北側10榀徑向桁架，南側3榀徑向桁架(JHJ)。結合主桁架V型支座，在主桁架端部及南側大跨度、北側樹形柱屋蓋區域合理布置臨時支撐。臨時支撐共設84組。支撐架截面尺寸1200mm×1200mm，平均高度40m,主肢截面 L125×12，綴件截面L75×6，支撐反力設計值630KN。

主桁架臨時支撐設置形式

★7  徑向環形大懸挑鋼結構合攏技術

合攏設計計算：通過溫度應力的有限元模擬，對合攏溫度、合攏線數量、合攏線位置三個問題進行詳細分析，比較不同方案下結構的溫度效應分布特征，為最終合攏施工方案的確定提供理論依據。

鋼結構屋蓋是大跨度空間桁架，其平面投影近似為一個橢圓環，整個圓環周長太大，結合現場實際安裝順序設置兩道合攏縫。合攏縫處的桿件先用施工措施臨時固定，待主結構其它部位全部安裝、焊接完成后，施焊該處桿件完成合攏。

根據工程的施工進度，鋼屋蓋焊接合攏集中在10月中下旬，這個季節當地白天氣溫大約20～25度，夜晚氣溫在15～20度，主要的合攏工作應在早晨和下午進行，防止太陽輻射引起構件尺寸的變化。從而減少由于溫度效應引起的收縮變形。

★8  徑向鋼結構卸載技術

（1）收集、整理類似鋼結構卸載施工資料。

（2）臨時支撐主要布置在桁架分段處，結構的受力狀況不同于正常使用情況下，因此在臨時支撐拆除的施工過程中構件有可能出現不利狀況，為了保證結構的安全及結構，需要對施工過程進行嚴格的驗算，為施工提供技術支持和保證。通過受力驗算，依照對稱、受力傳遞的原則確定合理的臨時支撐卸載順序，以完成拆除。

（3）卸載過程中對各節點的變形和應力進行監控，若發現各支承點的反力差異較明顯，按照卸載計算分析，卸載共設84個卸載點，將所有的卸載點劃為四個區域，分成六級卸載。一級和二級卸載位移量多為10mm,三級和四級卸載位移量多為15mm,五級卸載位移量多為20mm，六級卸載剩余位移量至最終卸載完成。

卸載分區（小圓點為臨時支撐）

根據仿真模擬分析，其整體每級卸載工藝流程均按如下順序進行循環卸載：

第一步：同時卸載1區和2區全部支撐點。

第二步：完成1區和2區一個級數的卸載后，接到卸載通知后每位卸載工從所負責的靠分界線方向支撐點開始同時卸載3區支點。

第三步：完成3區卸載后，接到卸載通知后每位卸載工從所負責的靠分界線方向支撐點開始同時卸載4區支撐點。

后續的各級卸載均按此順序進行。

★9  技術總結

本工程鋼結構用量約8500噸，空間桁架結構采用了大量的鑄鋼件，屋面整體為雙曲型，空間結構較為復雜，東西為對撐結構，懸挑37m；南側結構沒有支撐，水平跨度63米；北側罩棚由4個樹形柱支撐。根據鋼結構罩棚形式，將鋼結構分成四個區域，按照順時針方向，由西南角主桁架開始依次進行吊裝；采用450t履帶吊將主桁架由地面拼裝架吊裝至屋面罩棚相應位置，通過主桁架V型支座和懸挑端設置的臨時支撐進行臨時支撐吊裝單元，并利用全站儀進行精準定位后點焊牢固，采用CO₂氣體保護焊將V型支撐底部與支座預埋進行焊接，確保主桁架固定牢靠無位移產生；通過合理設置2條合攏縫、多管相交采用鑄鋼節點、樹形柱預留封板對接焊接等措施確保了鋼結構焊接質量與結構安全穩定；通過計算機軟件輔助計算，采取六級卸載，最終順利的完成了鋼結構的臨時支撐的卸載，完成了鋼結構施工的任務，形成了一整套徑向環形大懸挑鋼結構綜合施工技術成果，為后續類似體育場館施工提供了寶貴的經驗。

（來源：科技建工 上海分公司）