深圳會展中心鋼結(jié)構(gòu)工程施工概況.doc

深圳會展中心鋼結(jié)構(gòu)工程深圳會議展覽中心拼裝施工法深圳會議展覽中心是深圳市最大的單體建筑，主體結(jié)構(gòu)東兩長540米，南北寬282米，建筑高度60米，建筑面積28萬平方米。該工程展覽廳和會議廳屋蓋總用鋼量約3.1萬噸。深圳會展在國內(nèi)首次采用人跨度雙箱梁一鋼棒拉桿組合的弧形張弦梁結(jié)構(gòu)。展覽廳鋼屋蓋由35榀巨型雙箱梁組成，其截面如圖2.1所示。每榀梁結(jié)構(gòu)跨度126米，一端與地面鉸接，另一端與標(biāo)高約30m處混凝十柱牛腿鉸接。其中有22榀雙箱梁下弦設(shè)有實(shí)心鋼棒拉桿，與上弦剛性箱梁及撐桿組成張弦梁結(jié)構(gòu)，每榀雙箱梁下有6根直徑140的平行鋼棒拉桿為柔性下弦，三根為一組，并排的兩根豎向撐桿上端與雙箱梁下翼緣鉸接，組成雙箱梁體系，還有10榀單箱形梁，每榀設(shè)有7根落地承重鋼柱支撐，每榀箱梁重達(dá)381t，帶鋼棒的雙箱梁每榀重達(dá)553t。圖2.1雙箱梁典型截面示意圖考慮到工程的施工效率、施工成本及施工安全等岡素，并結(jié)合展覽廳、會議廳履蓋鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，淘汰了地面拼裝、旋轉(zhuǎn)就位法，單元滑移、就位拼裝法等施工方案，最終采剛了“胎架支撐、分段構(gòu)件高空原位拼裝”方案進(jìn)行鋼屋蓋安裝。本著施工經(jīng)濟(jì)性和安裝可靠性形”的施工方案，如圖2.2所示。安裝思路如下：對箱梁進(jìn)行預(yù)拱設(shè)計(jì)，工廠按預(yù)拱設(shè)計(jì)值進(jìn)行分段制作；現(xiàn)場在箱梁的分段位置搭設(shè)支撐胎架，胎架搭設(shè)高度按預(yù)拱標(biāo)高確定；將分段箱梁吊裝到胎架上，并進(jìn)行高空調(diào)整校正、對接焊接，待吊桿、鋼棒拉桿等構(gòu)架安裝完畢后卸載箱梁的支撐，拆除支撐胎架，讓箱梁在結(jié)構(gòu)自重的作用下恢復(fù)到設(shè)計(jì)狀態(tài)。圖2.2箱梁高空分段拼裝示意圖箱梁在工廠分段制作完成后，在廠內(nèi)進(jìn)行整體立式預(yù)拼裝(其中腹桿及鋼棒拉桿不參與預(yù)拼裝)，以確保制作的精度?，F(xiàn)場工地還要進(jìn)行一次預(yù)拼裝，其主要目的是對制作和運(yùn)輸引起的構(gòu)件柔性變形進(jìn)行檢驗(yàn)并加以矯正，同時將制作運(yùn)輸單元焊接成吊裝單元。對于各分段的拼裝，采用萬向調(diào)節(jié)墩按箱梁曲線搭設(shè)拼裝胎架，先預(yù)拼裝第一分段，調(diào)整分段使其縱向中心線定位標(biāo)記對合(兩縱向定位線間距比理論值大2mm作為焊接收縮量)，使特征點(diǎn)標(biāo)高與標(biāo)桿標(biāo)記對合。分段調(diào)整定位后，螺栓連接臨時連接件。以第一分段作為基準(zhǔn)，采用相同方法進(jìn)行其他分段的預(yù)拼裝，其間若發(fā)現(xiàn)偏差過大，應(yīng)及時予以修正。據(jù)負(fù)責(zé)施工的廣東工業(yè)設(shè)備安裝公司技術(shù)人員介紹，深圳會展中心的鋼結(jié)構(gòu)工程多項(xiàng)技術(shù)難度在國內(nèi)數(shù)“第一”：一是用鋼量大。鋼結(jié)構(gòu)總重33萬噸，是目前國內(nèi)民用建筑中用鋼量最大的工程；二是鋼屋蓋跨度大。東西跨度達(dá)540米。展覽廳鋼屋蓋由35榀巨型箱梁組成，每榀126米；三是箱梁下設(shè)有最大直徑為150毫米的實(shí)心鋼拉桿，如此大直徑的實(shí)心鋼棒的安裝在國內(nèi)尚屬首例；四是箱梁焊接難度大，焊縫高度達(dá)26米；五是工期短，鋼結(jié)構(gòu)工程工期只有365天。 2002年5月，深圳會展中心工程打下了第一根樁；2004年8月，會展中心第一階段建設(shè)任務(wù)完成，舉辦了第六屆高交會。2005年10月，會展中心全面竣工并投入使用攻克“全國第一跨”獲國家級大獎會展中心作為高新技術(shù)交易的平臺，首先向人們展示的第一項(xiàng)高新技術(shù)成果就是它自己，即建筑領(lǐng)域的高科技產(chǎn)品。它的設(shè)計(jì)施工，敢為人先地采用了大量的高新材料、新工藝、新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)，是一項(xiàng)真正的高新技術(shù)工程。會展中心長寬各達(dá)數(shù)百米的展廳沒有一根立柱，全憑凌空飛架的鋼梁撐起巨大的內(nèi)部空間，工程的恢宏氣勢讓人驚嘆。一般體育場館的跨度為五六十米，而會展中心南北展廳箱梁跨度達(dá)到126米，當(dāng)時被譽(yù)為“全國第一跨”。為提高跨度，一般建筑通常采用網(wǎng)架、桁架等輕型空間結(jié)構(gòu)體系，但會展中心采用傳統(tǒng)的鋼箱梁結(jié)構(gòu)，由德國GMP公司設(shè)計(jì)，國內(nèi)沒有現(xiàn)行模式可借鑒。其次是混凝土部分。會展中心主要的會議功能，是通過在45米高空澆筑面積達(dá)22萬平方米的混凝土平臺實(shí)現(xiàn)的，分成幾十個大大小小的會議室，相當(dāng)于3個標(biāo)準(zhǔn)足球場的面積。鋼筋混凝土的懸臂梁長達(dá)到15米，大梁高達(dá)675米，有兩層多樓高。總共45米高的懸浮層，高支模也要達(dá)到45米，且不能移動、移位，要求支撐系統(tǒng)異常穩(wěn)固。這些難題，充分調(diào)動了所有專業(yè)人士的積極性，在全國引起了轟動。當(dāng)初進(jìn)行國際招標(biāo)時，可謂精英薈萃，來自四面八方的業(yè)內(nèi)人士躍躍欲試，認(rèn)為這是自己職業(yè)生涯的一次考驗(yàn)，以參與這樣重要的大工程為榮。正因如此，建成后的會展中心，打破一項(xiàng)又一項(xiàng)紀(jì)錄，創(chuàng)造一項(xiàng)又一項(xiàng)奇跡，從建筑學(xué)、消防、強(qiáng)電、空調(diào)系統(tǒng)等各個方面，都各具特色。它也眾望所歸，贏得了“國家科技工程示范工程獎”等諸多大獎。一舉打破鋼拉桿由國外生產(chǎn)壟斷作為當(dāng)時國內(nèi)同類工程跨度最大的單體建筑，會展中心采用新型空間結(jié)構(gòu)鋼拉桿(鋼棒)建筑，鋼拉桿總量約為2800噸，每根直徑達(dá)150毫米，而在此之前，世界上同類產(chǎn)品中直徑最大的才110毫米，且只有英、法、德等少數(shù)幾個國家能夠生產(chǎn)。當(dāng)時國內(nèi)因不能生產(chǎn)這種產(chǎn)品，若從國外進(jìn)口，價格為5萬多元/噸。為節(jié)省成本，在國內(nèi)一位80多歲的鋼結(jié)構(gòu)老專家的建議下，市建筑工務(wù)局積極在國內(nèi)尋找廠家進(jìn)行研制。民營企業(yè)河北巨力集團(tuán)投入巨資進(jìn)行研制，先后進(jìn)行600多次試驗(yàn)，僅報廢的鋼材便達(dá)兩千多噸，終于研制成功，以超過德國GMP設(shè)計(jì)規(guī)定的質(zhì)量要求，順利通過專家組嚴(yán)格的質(zhì)量鑒定。在國內(nèi)外企業(yè)一起投標(biāo)角逐時，巨力集團(tuán)以14萬元/噸的低價中標(biāo)，僅此項(xiàng)為深圳市政府節(jié)省投資8000萬元。這種高強(qiáng)度的合金鋼拉桿，國外廠家開始開價每噸5萬元，聽說國內(nèi)廠家在研究，就降低到4萬元，研究出來后，他們投標(biāo)價是3萬元，但還是在巨力集團(tuán)“物美價廉”面前敗下陣來。會展中心大跨度鋼結(jié)構(gòu)箱梁制作和安裝，均為深圳建筑史的首例，在國內(nèi)也罕見。為了確保工程質(zhì)量，武昌造船廠單項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)出圖量達(dá)5200張，全部檢查的27000米焊縫一次性合格率達(dá)97%，該工程質(zhì)量記錄用A4紙堆積起來達(dá)36米高!鋼結(jié)構(gòu)的鉸支座安裝的精確程度按設(shè)計(jì)要求間隙不能超過15毫米，就意味著跨度達(dá)126米，高26米，重約500多噸的鋼箱梁，坐落在鉸支座上，兩邊間隙只能分別放進(jìn)兩根頭發(fā)絲，國內(nèi)甚至沒有相應(yīng)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，安裝完成后，國內(nèi)才有此項(xiàng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思考1、展覽大廳為跨度126米的雙鉸剛架，在屋面荷載作用下，在柱頂轉(zhuǎn)彎處產(chǎn)生最大的彎矩，在跨中產(chǎn)生較大彎矩，同時在柱腳產(chǎn)生巨大的水平推力，此時若采用箱形截面鋼梁，需要較大的鋼梁截面及較厚的鋼板，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)用鋼量也較高，同時，地基處理也較復(fù)雜，需要較高的地基處理成本。因此，在保持原建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格，保持外立面基本不變的前提下，如何采用一種適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)已優(yōu)化方案，經(jīng)多方案比較，專家論證，采用在箱形截面鋼梁下，在展廳內(nèi)部分增加一組曲線形下弦受拉鋼棒是一種較好的解決方法，鋼棒與鋼梁之間設(shè)置豎桿，形成椼架，增加了剛架水平梁段的剛度，使結(jié)構(gòu)的受力趨于合理，有效地減小了鋼梁的截面，剛棒具有較好的抗拉剛度，施工安裝簡單，外形美觀，在國外是一種成熟的結(jié)構(gòu)件，本工程中，采用國產(chǎn)鋼棒替代進(jìn)口鋼棒，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。另外，在幕墻立面的鋼梁采用立柱支撐梁，這些措施的采用明顯減小了結(jié)構(gòu)的用鋼量。2、兩階段施工方法的采用，為了進(jìn)一步減小柱腳的水平推力，展覽大廳的鋼梁采用兩階段施工方法。第一階段為主梁及檁條的安裝，在鋼梁及檁條的自重荷載作用下，鋼梁的上端采用滑動支座，釋放掉屋面的主要荷載在柱腳產(chǎn)生的水平推力。主梁及檁條的安裝完成后，在水平方向固定鋼梁的上端，使之形成在平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動的固定鉸。由于屋面鋼梁的剛度較大，在鋼梁及檁條的自重荷載作用下，鋼梁的豎向撓度小于200mm，通過與起拱，可消除此撓度的影響。第二階段施工屋面板及玻璃天窗，基礎(chǔ)只承受屋面板等自重荷載及壓風(fēng)作用下柱腳產(chǎn)生的水平推力。在最大吸風(fēng)的作用下，其柱腳水平推力較大，但受力方向相反，在抵消部分屋面結(jié)構(gòu)自重荷載后，其反向水平推力與正向水平推力值相當(dāng)，使基礎(chǔ)處理較容易且較經(jīng)濟(jì)。3、箱形連續(xù)梁檁條，雙鋼梁間距為30米，檁條的跨度大，為本工程的主要特點(diǎn)之一。檁條的優(yōu)化是減少結(jié)構(gòu)用鋼梁的重要一步，在保持原箱形梁界面的條件下，將簡支檁條改為連續(xù)梁檁條，使檁條受力更均勻，撓度較小，采用變截面檁條，有效地減少了結(jié)構(gòu)用鋼梁，由于檁條與鋼屋架剛性連接，使屋面結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)的剛度更好。4、建筑物的獨(dú)特造型決定了本工程的結(jié)構(gòu)形式，展示在人們面前的是玻璃與金屬材料組成的建筑物，如何協(xié)調(diào)建筑與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，結(jié)構(gòu)件如何能體現(xiàn)建筑之美，也許是我們結(jié)構(gòu)工程師要關(guān)心的問題。本工程的展廳結(jié)構(gòu)，會議屋面結(jié)構(gòu)為外露構(gòu)件，成為建筑造型的一部分，其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件入展廳檁條、水平支撐成為天花的一部分，支撐柱、鋼棒等也要求外形美觀，要求可見焊縫磨光處理，這些細(xì)微之處的設(shè)計(jì)有特點(diǎn)，我們期待最終會產(chǎn)生一種反映結(jié)構(gòu)美的建筑精品。