本文以深圳国际会展中心A5登录大厅钢结构网壳为例，对大跨度单层网壳钢结构从安装方法、结构验算、施工安全措施、应力监测等方面分别进行探索，解决了钢结构施工中的一些安全及功能性问题，对现场施工的重难点进行了分析，以期为今后类似的钢结构施工项目提供一些可借鉴的经验。

●  项目简介

深圳国际会展中心位于广东省深圳市宝安区宝安国际机场以北、空港新城南部。项目总用地面积125.5万㎡，建筑面积146万㎡，共有18个标准展厅、1个多功能展厅、4个登录厅，钢结构总用钢量22万t。其中以A5登录大厅钢结构最为复杂，包含空间曲面网壳屋面、4肢树杈形钢支撑柱、钢结构夹层和两层地下室钢柱（图1）。

图1  登录大厅钢结构示意图（单位：mm）

深圳国际会展中心A5登录大厅网壳钢结构均采用Q345B、Q345GJB及390GJB钢材，登录大厅钢结构平面的投影尺寸为186m×126m，钢网壳总重2,400t，最高点标高39.5m，最低点标高29.5m。

●  施工方案确定

依据A5登录大厅结构施工图、施工场地、施工环境条件等分析，得出以下结论：

（1）网壳平面面积大，如果采用外围吊装需要大量支撑胎架且网壳处于地下室顶板结构上，大型机械需要占用地下室顶板，需要对吊车占位的地方进行两层地下室回顶加固；

（2）网壳下有5层钢结构框架夹层，如果采用常规施工方案，需要等网壳钢结构全部施工完毕、竖向临时支撑拆除后，才能进行夹层结构的安装，影响了整个项目的工期，而采用提升方案，在网壳提升到位后下部净空高度可以满足小型吊车施工，即可提前插入夹层钢结构施工；

（3）基于网壳结构特点，采用常规安装方法，需要在高空进行大量构件的安装，同时高空焊接量大，对于测量、调整及焊工技术要求高，提升方案将大量高空作业放在地面拼装胎架上进行同时只需要小型机械配合拼装，有利于整体精度和焊缝质量的控制；

（4）采用常规安装方法，需要使用大量的临时支撑胎架，现场场地狭小，临时支架、施工机械和网壳分片单元构件拼装相互影响，不利于全面开展施工。

综上所述，采用对网壳空中散拼和分片提升进行比对，在考虑成本、工期及安全的前提下，本工程网壳采用分片提升的方法进行施工，整个网壳部分分为东西两个提升区域，夹层钢结构采用汽车吊散吊。

●  结构验算

◆  结构理论计算

提升结构及提升塔架采用结构分析软件SAP2000进行计算：

（1）提升塔架验算：由于提升到位后，网壳需要在提升塔架上临时固定20天，等待铸钢件、树杈形钢支撑柱安装完成才能卸载、拆除提升塔架，按照极端情况考虑处于12级风的情况下塔架的承载能力，经验算提升塔架最大应力比为0.897，同时稳定性满足结构要求；

（2）结构验算：根据施工方案的流程，对结构提升过程及卸载情况进行过程模拟验算，钢网壳提升阶段结构最大下挠121mm，最大应力比0.601，同时考虑钢网壳在不同步提升情况下最大下挠150.8mm，最大应力比0.720，满足提升要求；

（3）上下吊点验算：对吊点采用有限元分析，单个吊点反力最大值为993kN，计算吊点时按设计值1,400kN计算，提升过程最大应力177MPa，该位置板厚20mm，设计抗拉、抗弯强度为295MPa，应力比为0.6，且大部分位置应力小于138MPa，满足要求；

（4）地下室顶板承载力验算：外侧梁板区域在支撑架反力作用下，钢筋混凝土梁能够承担支撑架的反力荷载，板顶最大压应力为10MPa，板底最大拉应力为2MPa，挠度满足限值L/300=30mm的要求，裂缝宽度满足限值0.3mm的要求。

◆  施工阶段受力与原设计状态受力对比

经计算，分区提升卸载后竖向位移最大值为126mm，设计状态竖向位移最大值为115mm，比值为126/115=1.1且各个点位移变化规律相同。分区提升、卸载后应力比最大值为0.347，原设计状态应力比最大值为0.34，基本相同，应力比分布规律基本相同（图2）。 

图2  分区提升状态（左）与原设计受力对比分析（右）

◆  应力监测与施工结果对比

提升过程中在网壳结构上设置了176个应力监测点、8个应变监测点，保证钢网壳和提升塔架受力安全以及变形满足规范要求。监测结果如表1和图3所示。

图3  分区理论计算结果分析

●  网壳拼装施工

在网壳地面投影处设置10道纵向钢梁用来拼装整个网壳。平面布置如图4所示，其中，不超过2m标高的钢梁采用马镫支撑，超过2m标高的钢梁采用支撑架支撑。

图4  网壳拼装及施工顺序示意图

在钢网壳拼装过程中，适当的拼装顺序及焊接顺序能够较好的控制网壳拼装质量，天气及气温变化也会对网壳拼装产生影响，为了规避气温影响，现场拼装时避开高温及温差大的时间段进行拼装，焊接顺序按照先拼装先焊接的原则，分主线和分线，主线为中部网格，分线为两侧网格，在主线焊接形成稳定结构后开始进行分线焊接，每根杆件两端由两人同时焊接，确保焊接收缩对网壳结构的影响有限（图5）。

图5  网壳拼装施工流程

●  网壳提升

结合原结构受力特征和结构提升吊点的布置，综合考虑各因素，拟在钢柱周围、跨中布置门式塔架（图6）。利用超大型构件液压同步提升技术提升、安装钢网壳钢结构（图7）。

图6  提升塔架平面布置

图7  提升过程演示

●  网壳嵌补及树杈形钢支撑柱安装

◆  嵌补杆件安装

网壳分段提升结束后，两片之间的构件嵌补采用汽车吊由中部开始向两段安装，两片提升卸载后，杆件最大竖直位移偏差为10mm，现场借助焊接方式进行调整（图8）。

图8  嵌补杆件示意图及实地照片

◆  铸钢件、树杈形钢支撑柱安装

铸钢件安装如图9所示。树杈形钢支撑柱由于受网壳施工影响，需在网壳提升结束卸载前进行安装，安装主要采用80t汽车吊进行，树杈形钢支撑柱就位后与网壳空间间隔10m，树杈形钢支撑柱无论与铸钢节点连接还是与网壳连接，节点（无论焊接还是栓接）处须事先设置好定位耳板（同钢柱对接耳板）以便于现场定位安装，树杈形钢支撑柱两点绑扎，手拉葫芦调节斜度（图10）。

图9  铸钢件安装示意图及实地照片

图10  树杈形钢支撑柱安装示意图及实地照片

●  防台风措施

网壳提升就位后，为了防止网壳因自身摆动与提升胎架发生碰撞，在提升胎架顶部设置了水平限位构件（图11）。

图11  网壳就位后设置水平限位构件

由于网壳提升过程中正值广东沿海地区台风高峰期，从提升完成到合拢、卸载需要1个月的工期，因此在网壳提升到位至卸载前的工况，单独设计了缆风绳作为抗台风保险措施（图12）。

图12  缆风绳示意图与台风过后现场实际情况

经实践检验，2018年广东超强台风山竹登录时，登录大厅施工正处于提升就位未合拢阶段，台风过后，对结构及提升塔架进行复检，所有结构均未发生破坏和较大位移。证明本方案措施安全、合理。

●  施工过程重难点分析及应对措施

◆  拼装质量控制

本工程网壳采用胎架地面拼装工艺，利用全站仪精确放线和复测，施工前设计拼装顺序和焊接顺序，释放焊接应力及焊接变形，从焊接工艺评定开始到焊缝无损缝检测，制定每道工序的控制措施，对拼装质量做到事前分析、过程监控、结果检测、修复总结，拼装整体精度控制在10mm内，焊缝的一次合格率大于99.5%。

◆  提升精度控制

钢结构整体提升到位后，根据实际情况在空中停留24h复测结构精度，标高偏差控制在15mm内，水平偏差控制在20mm内。同时液压同步提升器上下吊点控制始终垂直，偏移角度控制在1.5°内。提升设备有机械和液压自锁装置，具有逆向运动自锁性，提升到位后通过导链将网壳结构与周边支撑立柱结构连接起来，起到限制钢结构水平摆动和位移的作用。

●  结　语

深圳国际会展中心A5登录大厅网壳钢结构施工中，采用了多种施工验算、比对、模拟、监控的方式重点弥补了目前大型单层网壳钢结构施工经验缺乏的技术难题，提高了施工进度，降低了材料损耗，最大限度地降低了安全风险，各方面反应良好，经济效益较好，适用于大型公建项目网壳系统提升施工，此种施工方法由于其经济性、安全性、适用性，是大型单层网壳钢结构施工项目的首选方案，值得推广应用。

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