國家會議中心二期貴賓午宴廳結構綜合施工技術

國家會議中心二期項目貴賓午宴廳位于主體結構3層（-軸//（-軸），為圓形鋼框架結構，主要包括直徑22?m的中心環(huán)梁體系（?800×20、R700×300×18×20）、24根發(fā)散狀的鋼梁（□700×300×18×20,□700×300×25×25）、24根鋼柱支撐（?450×18）、連系梁、斜撐及耳房等，跨度為62?m，最低點標高為+30.520?mm，最高點標高為45.214?mm，構件材質(zhì)為Q355B，重達400?t（圖1）。圖1貴賓午宴廳三維圖1、施工難點1.1條件復雜，方案選擇難度大貴賓午宴廳結構形式復雜,其下為標高3?000?m結構的樓面，由于樓面承載力低，難以承受大型機械施工作業(yè)，其上部為屋面預應力網(wǎng)殼結構，與貴賓午宴廳中心環(huán)梁的間距僅0.2?m，施工空間狹小。1.2場地緊張，施工組織難度大根據(jù)施工安排，屋面預應力網(wǎng)殼施工時需在標高30.000?m樓面建立3個27?m×72?m的滑移操作平臺，其中最南側的滑移操作平臺位于午宴廳中間，為此午宴廳須待屋面網(wǎng)殼滑移操作平臺拆除后方能施工，致使施工組織難度大。1.3結構外露，施工質(zhì)量要求高由于貴賓午宴廳的功能定位為國宴，部分外漏的鋼結構，觀感質(zhì)量要求高，對安裝精度及焊縫外觀等要求嚴格。針對上述施工難點，確定貴賓午宴廳的施工方法為：在網(wǎng)殼合龍前，用塔式起重機將鋼構件吊至30.000?m標高的樓面分散放置；中心環(huán)梁體系使用樓面拼裝、單軌單車整體提升，提升反力架為屋面網(wǎng)殼；鋼柱、鋼梁及支撐等使用汽車式起重機進行安裝。2、施工方案2.1施工機械選擇由于標高30.000?m樓面設計承載力較低，無法滿足大型機械施工作業(yè)的要求。為滿足鋼構件倒運及吊裝需求，經(jīng)多次試算，選擇3?t叉車和8?t汽車式起重機進行作業(yè)。2.2施工分區(qū)據(jù)現(xiàn)場施工條件，將午宴廳分為中心環(huán)梁提升區(qū)、周圈吊裝區(qū)、合龍區(qū)和兩個耳房等部分（圖2）。圖2貴賓午宴廳分區(qū)示意2.3施工流程貴賓午宴廳施工流程為：安裝吊裝區(qū)鋼柱鋼梁，在樓面拼裝提升區(qū)中心環(huán)梁體系→整體提升中心環(huán)梁體系→安裝合龍區(qū)鋼梁及斜撐等→卸載中心環(huán)梁體系，貴賓午宴廳安裝完成（圖3）。（a）

（b）（c）

（d）圖3貴賓午宴廳施工流程（a）吊裝區(qū)安裝+提升區(qū)拼裝；（b）提升區(qū)整體提升；（c）合龍區(qū)安裝；（d）卸載2.4施工組織鋼在屋面網(wǎng)殼合龍前構件，使用塔式起重機吊運至標高30.000?m樓面，分散放置在安裝位置附近。待滑移操作平臺拆除后同步進行吊裝區(qū)安裝和提升區(qū)地面拼裝，超重構件使用2臺叉車抬運；在提升區(qū)地面拼裝焊接的同時安裝提升設備及輔助支撐等。中心圓環(huán)體系提升過程中應重點關注各提升點是否同步，提升到位固定后，按計劃安裝合龍區(qū)鋼梁、連系梁和斜撐等；待所有構件安裝焊接完畢并驗收合格后，方可進行卸載。2.5施工模擬使用midasGen有限元軟件對午宴廳進行施工模擬，包括屋面網(wǎng)殼、貴賓午宴廳、臨時支撐在內(nèi)的施工過程模擬。對中心環(huán)梁按1.4動力系數(shù)進行整體提升模擬，模擬標高30.000?m位置鋼梁的剛度對午宴廳施工過程的影響。經(jīng)施工模擬，午宴廳施工過程中屋面網(wǎng)殼最大組合應力為–80?MPa，滿足強度要求；臨時支撐最大反力為345?kN，滿足強度要求；單軌吊車最大提升力為185?kN，滿足強度要求；貴賓午宴廳結構最大組合應力為59?MPa，滿足強度要求；午宴廳結構最大豎向位移為–43?mm，安裝時采用起拱措施；由于標高30.000?m位置的鋼梁剛度大，故對午宴廳施工過程影響很小。3、中心圓環(huán)體系安裝午宴廳中心圓環(huán)體系使用樓面拼裝、整體提升方案，提升重量93?t，提升高度15?m，待合龍區(qū)安裝完成后進行卸載（圖4）。（a）（b）（c）（d）圖4貴賓午宴廳施工過程（a）提升區(qū)拼裝；（b）提升區(qū)提升；（c）合龍區(qū)安裝；（d）卸載3.1提升設備中心圓環(huán)體系使用8個同規(guī)格同型號的20?t單軌吊車進行整體提升，提升高度15?m，提升速度為90?mm/min每個單軌吊車上部使用25?t吊裝帶與屋面網(wǎng)殼無索主拱連接，單軌吊車下部吊鉤與焊接在中心圓環(huán)環(huán)梁上的吊裝耳板連接，如圖4（a）所示。3.2輔助支撐考慮屋面網(wǎng)殼的承載力并根據(jù)施工模擬結果，提升前使用4個輔助支撐對屋面網(wǎng)殼進行加固。輔助支撐生根于標高30.000?m樓面的主梁上，通過后置埋件焊接卡板進行固定。上部支撐在屋面網(wǎng)殼無索主拱上，采用抱箍和多個螺栓擰緊卡死的方式進行固定，如圖4（b）所示。3.3提升過程待中心圓環(huán)體系拼裝焊接完成且提升設備準備就緒后進行試提升，先提升100?mm，靜置2?h確認無誤后方可進行正式提升，如圖4（c）所示。正式提升過程中，8個提升單軌吊車由同一開關箱控制同步，須時刻關注各提升點位的高差、吊裝帶的松緊程度和吊耳焊縫。提升時單軌吊車應防止其長時間工作發(fā)熱，因此工作30?min后須間歇30?min，在間歇期間進行單軌吊車松緊檢查、提升點位標高測量等工作。中心圓環(huán)體系提升到設計標高后停止提升。3.4提升后臨時加固中心圓環(huán)體系提升到位后應進行臨時固定，固定措施分剛性固定和攬風繩固定2種。前者是在輔助支撐上焊接臨時固定三腳架，將中心圓環(huán)體系與輔助支撐進行剛性連接；后者是使用?15鋼絲繩將中心圓環(huán)體系沿4個方向進行拉接固定。4、施工質(zhì)量控制4.1施工精度控制根據(jù)施工模擬計算結果，中心圓環(huán)體系提升高度需預起拱50?mm，以保證卸載后的結構高度與設計高度吻合。安裝時應嚴格控制鋼柱垂直度，待復測并調(diào)整無誤后方可焊接柱腳。鋼梁