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钢结构建筑设计及施工热点

来源:邦元教育   【邦元教育:技能改变命运,邦元成就未来】   2016/7/9 9:07:43
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钢结构建筑设计及施工热点
 


  在城市,鳞次栉比的高楼大厦无不饱含着设计、施工人员的辛勤劳动。在日前闭幕的全国钢结构设计与施工技术学术交流会上,有关专家对相关钢结构建筑的设计、施工进行了详解,体现了他们科学、严谨、认真、负责的工作态度。

  设计:分析比较是关键

  中国建筑设计研究院总工程师任庆英介绍,在负责海南国际会展中心结构设计时,他们对基本风压、抗震设防有关参数、结构安全等级及设计使用年限、场地工程地质及水文条件都进行了详细了解和分析,并对结构体系的演变、荷载情况及结构进行了认真的分析、研究。

  无独有偶。广西壮族自治区城乡规划设计院在进行岑溪文体中心钢屋盖结构设计时对多种屋盖结构方案进行分析,对不同的结构方案进行经济性比较,为最终选取性价比合理的结构方案提供了科学的依据。

  岑溪文体中心位于广西壮族自治区岑溪市,由比赛馆和训练馆组成。广西壮族自治区城乡规划设计院在进行建筑设计时力图打破常规,采用一体化的设计思路,通过优美的曲面网壳将两个单独的建筑巧妙地串联起来,使之成为一个不可分割的整体。东西两侧向上出挑的屋面通过两建筑间纤细的弧形屋面板相连,使建筑物宛若一只展翅欲飞的金翅大鹏,轻灵的弧形网壳蜿蜒起伏,构成一条缤纷彩带,以其富于韵律的曲线,生动地表现灵动飘逸的体育建筑形象。

  设计师认为,要达到建筑造型与结构形式协调统一、完美结合,寻求最合理的结构体系,应进行多方案比选。结构用钢量最省的结构方案并不一定是最经济的方案,应综合考虑结构形式、施工工艺、外部条件等因素,进行综合造价比较。结构方案最终确定应综合考虑结构性能、建筑美观、施工工艺、综合造价等各方面因素,选取性价比最合理的方案。

  施工:方案选择很重要

  北京建工集团有限责任公司副总工程师张伟对奥林匹克公园瞭望塔的施工难点介绍,体现了施工者的智慧。

  奥林匹克公园瞭望塔位于奥林匹克公园中心区,建筑总高度为248米。瞭望塔由5个直径与高低各不相同的单塔组成,每个单塔均由圆柱状塔身与顶部冠形的观景大厅与观景平台组成。

  张伟说,瞭望塔钢结构工程具有5个施工重点、难点:一是节点复杂;二是现场拼装工作量大;三是现场安装难度大、要求高;四是塔冠吊装分段的划分与吊装施工措施是工程必须考虑的重点;五是现场焊接工作量大、焊接环境差。张伟说,只有选择合理的施工方案才能逐一克服以上施工难点。

  为此,他们采取了5项措施。第一,合理配置、选择大吨位起重机械,提供足够吊装能力改柱、梁支撑构件单件吊装为模块化单元吊装解决构件多节点复杂拼装精度要求高的难题,极大减少了高空作业提高施工效率,保障施工安全和质量。第二,合理规划现场设置拼装用工装胎架,保证施工机械和人力的充分投入,降低不利气候条件对施工的影响。第三,通过设置施工临时支撑系统,保证群塔施工过程中的稳定并满足设计关于群塔自重沉降趋于稳定后方可进行塔身连接桁架焊接固定的要求。第四,合理划分塔冠吊装单元,完善精确安装定位和稳定加固措施,顺利完成塔冠部位大悬挑构件的安装合龙。第五,通过合理布置爬架、吊篮和作业平台,为高空安装和焊接作业提供有效的安全保证。

  测量:控制要点是必需

  张伟讲述了奥林匹克公园瞭望塔钢结构测量控制的7个要点:第一,依据测绘院及土建移交的现场控制点建立钢结构一级控制网,控制网精度满足规范要求。第二,通过钢结构深化设计三维模型求出吊装单元体安装测量控制点三维坐标。第三,塔身筒体钢结构安装采用全站仪利用外控点进行控制,所有外控点均由钢结构一级控制网逐级导出;塔冠钢结构安装采用相对坐标内控法进行控制。第四,要求外控点与钢柱柱顶测量点必须通视,视角小于35度。第五,由于工程属超高层柔性结构,当结构高度达到50米以上后,受塔吊锚固、日照及风荷载作用影响逐渐明显,所以本工程测量校正时间选在每天早上7:00~9:00风力小于五级时进行,同时塔吊保持平衡状态停塔。第六,受结构的沉降变形和钢柱压缩变形影响,当安装标高偏差较大时,将偏差值及时反馈到钢结构加工厂,调整正在加工钢柱的长度,以便于纠正安装标高偏差。第七,经建设单位委托专业的监测单位对塔体的变形等监测,塔体的水平位移变化量属于微小变化,应变监测等均符合设计要求。

  奥林匹克公园瞭望塔工程塔身筒体钢结构和塔冠树枝状钢结构采用的“地面组拼吊装单元,利用1000吨·米大型外附着式动臂塔吊整体吊装就位”的施工技术将2.4万余件钢构件地面组拼236个塔身筒体吊装单元体和75个塔冠树枝状吊装单元,其中塔身筒体结构每个分段约600余件钢构件地面组拼成8个吊装单元和高空平均约220件嵌补构件,塔冠树枝状结构约406件空间弯扭箱形构件地面组拼75个吊装单元,大大地减少了高空作业的工程量,既节省高空塔吊安装吊次60%以上,缩短工期约6个月,又确保了工程质量和施工安全;塔冠结构树枝状吊装单元地面安装操作平台,挂设安全网等安全防护措施,高空无支撑悬挑安装,减少了高空作业平台和脚手架的工程量,经保守测算节约成本约600万元;空间三维坐标测量校正技术及固定时间停塔测量校正技术是工程高空对接质量得以保证的基础,塔体最终整体垂直度误差小于30毫米,小于《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)的要求;塔体施工阶段整体稳定临时支撑技术满足了设计要求,加快了施工进度,为奥林匹克公园瞭望塔成功亮相于奥林匹克公园中心区奠定了坚实的基础。

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