鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計及施工熱點

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　　在城市，鱗次櫛比的高樓大廈無不飽含著設(shè)計、施工人員的辛勤勞動。在日前閉幕的全國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)學(xué)術(shù)交流會上，有關(guān)專家對相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計、施工進行了詳解，體現(xiàn)了他們科學(xué)、嚴謹、認真、負責(zé)的工作態(tài)度。

　　設(shè)計：分析比較是關(guān)鍵

　　中國建筑設(shè)計研究院總工程師任慶英介紹，在負責(zé)海南國際會展中心結(jié)構(gòu)設(shè)計時，他們對基本風(fēng)壓、抗震設(shè)防有關(guān)參數(shù)、結(jié)構(gòu)安全等級及設(shè)計使用年限、場地工程地質(zhì)及水文條件都進行了詳細了解和分析，并對結(jié)構(gòu)體系的演變、荷載情況及結(jié)構(gòu)進行了認真的分析、研究。

　　無獨有偶。廣西壯族自治區(qū)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院在進行岑溪文體中心鋼屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計時對多種屋蓋結(jié)構(gòu)方案進行分析，對不同的結(jié)構(gòu)方案進行經(jīng)濟性比較，為最終選取性價比合理的結(jié)構(gòu)方案提供了科學(xué)的依據(jù)。

　　岑溪文體中心位于廣西壯族自治區(qū)岑溪市，由比賽館和訓(xùn)練館組成。廣西壯族自治區(qū)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院在進行建筑設(shè)計時力圖打破常規(guī)，采用一體化的設(shè)計思路，通過優(yōu)美的曲面網(wǎng)殼將兩個單獨的建筑巧妙地串聯(lián)起來，使之成為一個不可分割的整體。東西兩側(cè)向上出挑的屋面通過兩建筑間纖細的弧形屋面板相連，使建筑物宛若一只展翅欲飛的金翅大鵬，輕靈的弧形網(wǎng)殼蜿蜒起伏，構(gòu)成一條繽紛彩帶，以其富于韻律的曲線，生動地表現(xiàn)靈動飄逸的體育建筑形象。

　　設(shè)計師認為，要達到建筑造型與結(jié)構(gòu)形式協(xié)調(diào)統(tǒng)一、完美結(jié)合，尋求最合理的結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)進行多方案比選。結(jié)構(gòu)用鋼量最省的結(jié)構(gòu)方案并不一定是最經(jīng)濟的方案，應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)形式、施工工藝、外部條件等因素，進行綜合造價比較。結(jié)構(gòu)方案最終確定應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)性能、建筑美觀、施工工藝、綜合造價等各方面因素，選取性價比最合理的方案。

　　施工：方案選擇很重要

　　北京建工集團有限責(zé)任公司副總工程師張偉對奧林匹克公園瞭望塔的施工難點介紹，體現(xiàn)了施工者的智慧。

　　奧林匹克公園瞭望塔位于奧林匹克公園中心區(qū)，建筑總高度為248米。瞭望塔由5個直徑與高低各不相同的單塔組成，每個單塔均由圓柱狀塔身與頂部冠形的觀景大廳與觀景平臺組成。

　　張偉說，瞭望塔鋼結(jié)構(gòu)工程具有5個施工重點、難點：一是節(jié)點復(fù)雜；二是現(xiàn)場拼裝工作量大；三是現(xiàn)場安裝難度大、要求高；四是塔冠吊裝分段的劃分與吊裝施工措施是工程必須考慮的重點；五是現(xiàn)場焊接工作量大、焊接環(huán)境差。張偉說，只有選擇合理的施工方案才能逐一克服以上施工難點。

　　為此，他們采取了5項措施。第一，合理配置、選擇大噸位起重機械，提供足夠吊裝能力改柱、梁支撐構(gòu)件單件吊裝為模塊化單元吊裝解決構(gòu)件多節(jié)點復(fù)雜拼裝精度要求高的難題，極大減少了高空作業(yè)提高施工效率，保障施工安全和質(zhì)量。第二，合理規(guī)劃現(xiàn)場設(shè)置拼裝用工裝胎架，保證施工機械和人力的充分投入，降低不利氣候條件對施工的影響。第三，通過設(shè)置施工臨時支撐系統(tǒng)，保證群塔施工過程中的穩(wěn)定并滿足設(shè)計關(guān)于群塔自重沉降趨于穩(wěn)定后方可進行塔身連接桁架焊接固定的要求。第四，合理劃分塔冠吊裝單元，完善精確安裝定位和穩(wěn)定加固措施，順利完成塔冠部位大懸挑構(gòu)件的安裝合龍。第五，通過合理布置爬架、吊籃和作業(yè)平臺，為高空安裝和焊接作業(yè)提供有效的安全保證。

　　測量：控制要點是必需

　　張偉講述了奧林匹克公園瞭望塔鋼結(jié)構(gòu)測量控制的7個要點：第一，依據(jù)測繪院及土建移交的現(xiàn)場控制點建立鋼結(jié)構(gòu)一級控制網(wǎng)，控制網(wǎng)精度滿足規(guī)范要求。第二，通過鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計三維模型求出吊裝單元體安裝測量控制點三維坐標。第三，塔身筒體鋼結(jié)構(gòu)安裝采用全站儀利用外控點進行控制，所有外控點均由鋼結(jié)構(gòu)一級控制網(wǎng)逐級導(dǎo)出；塔冠鋼結(jié)構(gòu)安裝采用相對坐標內(nèi)控法進行控制。第四，要求外控點與鋼柱柱頂測量點必須通視，視角小于35度。第五，由于工程屬超高層柔性結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)高度達到50米以上后，受塔吊錨固、日照及風(fēng)荷載作用影響逐漸明顯，所以本工程測量校正時間選在每天早上7：00～9：00風(fēng)力小于五級時進行，同時塔吊保持平衡狀態(tài)停塔。第六，受結(jié)構(gòu)的沉降變形和鋼柱壓縮變形影響，當(dāng)安裝標高偏差較大時，將偏差值及時反饋到鋼結(jié)構(gòu)加工廠，調(diào)整正在加工鋼柱的長度，以便于糾正安裝標高偏差。第七，經(jīng)建設(shè)單位委托專業(yè)的監(jiān)測單位對塔體的變形等監(jiān)測，塔體的水平位移變化量屬于微小變化，應(yīng)變監(jiān)測等均符合設(shè)計要求。

　　奧林匹克公園瞭望塔工程塔身筒體鋼結(jié)構(gòu)和塔冠樹枝狀鋼結(jié)構(gòu)采用的“地面組拼吊裝單元，利用1000噸·米大型外附著式動臂塔吊整體吊裝就位”的施工技術(shù)將2.4萬余件鋼構(gòu)件地面組拼236個塔身筒體吊裝單元體和75個塔冠樹枝狀吊裝單元，其中塔身筒體結(jié)構(gòu)每個分段約600余件鋼構(gòu)件地面組拼成8個吊裝單元和高空平均約220件嵌補構(gòu)件，塔冠樹枝狀結(jié)構(gòu)約406件空間彎扭箱形構(gòu)件地面組拼75個吊裝單元，大大地減少了高空作業(yè)的工程量，既節(jié)省高空塔吊安裝吊次60%以上，縮短工期約6個月，又確保了工程質(zhì)量和施工安全；塔冠結(jié)構(gòu)樹枝狀吊裝單元地面安裝操作平臺，掛設(shè)安全網(wǎng)等安全防護措施，高空無支撐懸挑安裝，減少了高空作業(yè)平臺和腳手架的工程量，經(jīng)保守測算節(jié)約成本約600萬元；空間三維坐標測量校正技術(shù)及固定時間停塔測量校正技術(shù)是工程高空對接質(zhì)量得以保證的基礎(chǔ)，塔體最終整體垂直度誤差小于30毫米，小于《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）的要求；塔體施工階段整體穩(wěn)定臨時支撐技術(shù)滿足了設(shè)計要求，加快了施工進度，為奧林匹克公園瞭望塔成功亮相于奧林匹克公園中心區(qū)奠定了堅實的基礎(chǔ)。