[上海]世博轴工程施工技术总结.doc

世博轴工程施工技术 改革开放30年来，伴随着经济的快速增长，我国住宅建设取得了突飞猛进的发展，居民住房面积大幅增加，住宅品质明显提升，居住环境显著改善，与30年前相比已不可同日而语。一、工程简介：世博轴及地下综合体工程（简称“世博轴”），位于XXXX园核心区，南起XX路，跨XX路、北环路及XX路，至XXXX公园。南北长1045m，东西宽地下99.5m110.5m，地面以上宽80m，基地面积130699m2，总建筑面积227169 m2，其中地上建筑面积42877 m2，地下建筑面积184292 m2。由-6.5m，-1.0m，4.5m，10m标高的平面及膜结构屋顶组成，并设有6个特征标志性强的阳光谷以满足地下空间的自然采光，阳光谷顶端与膜结构顶棚连结。阳光谷结构体系为三角形网格组成的单层网架，结构的下部为竖直方向，到上部边缘逐步转化为环向。玻璃幕墙安装于阳光谷内侧。6个阳光谷体型不一，其中4#阳光谷为双向对称，其余均为单轴对称。阳光谷的高度约为41.5m，最大的底部直径约20米，最大顶部直径约90米，6个阳光谷总面积为31500 m2。阳光谷钢构件采用焊接箱型节点（部分为实心节点，采用铸钢件），截面高度180500mm，宽度65140mm，杆件长度1.003.5m。杆件材质采用Q345B。节点总数10348个，构件总数30738件，焊缝总长约3.5万米，所消耗焊条约50吨。阳光谷钢结构总重约3075t。膜结构屋顶采用连续张拉结构，包括膜面系统和膜面支点系统两个主要方面。总长度约840米，最大跨度约97米，总面积约64000 m2。膜采用聚四氟乙烯（PTFE）涂层的玻璃纤维织物。索采用平行钢丝绳外包PE，总长度二万一千四百六十五米，单根最长110米。索根据其用途分为结构索和膜面索。二、工程难点：阳光谷钢结构呈空间不规则变化，没有规律可循，且构件繁多、加工精度高，对深化设计、加工制作及现场安装均带来不小的难度。大悬挑又不规则的空间结构对现场测量定位带来极大的困难和不便，安装质量控制难度大。单层网壳平面外刚度差，且现场均为全熔透焊缝，安装过程中的变形控制难度大。本工程膜材料的力学性能指标达到了国家规范中A级膜（膜面预应力达到5kN/m）的要求，这一级别的膜材在国内膜结构工程中的还没有得到应用，在国际上亦属罕见，对节点设计、加工运输和张拉安装都是全新课题。膜结构单元之间以脊索分界，属于柔性连接，张力是连续传递的，从而单元之间的相互影响较大。而先期安装的膜单元又须具有一定的比较均匀的预应力，以便能够在相对较长的施工周期内具备一定的抗荷载能力，故需研究张拉施工对相邻单元的影响。三、工程主要技术创新点：1、异形复杂铸钢节点的组合成模工艺。阳光谷共有实心铸钢节点573个，且各不相同，传统的模型制作工艺对工程进度来说是相当大的制约，且成本相当高，无法满足施工要求。将各不相同的铸钢节点按一定的截面规格分解成标准模块，然后将标准模块按最终形状切割加工、组合成模，再加以浇注成型。该种工艺创造性的改变了对应不同形式节点需加工不同模型的思路，可大大节省模型制作时间及费用，非常适合类似阳光谷这种具有一定量化且又不尽一致的铸钢节点；2、计算机辅助的复杂节点无纸（图）化加工工艺。阳光谷结构特别复杂，节点千变万化，且无任何规律可循，完全依靠人工进行三维建模、详图深化，工作量巨大且容易出错，难以保证工程进度。从结构数学模型建立直至构件加工等一系列环节都通过计算机来辅助处理，实现无纸化施工，将能有效避免差错，及保证深化和构件制作精度。3、复杂空间几何构件的数值重建模型比对测评技术。运用数学方法还原节点加工制作时的参考坐标系，形成与真实产品一致的数字模型，再经过一定的数据处理与原设计模型进行比对，评价节点的制作加工精度，同时可以初步分析加工环节中存在的问题。该种方法解决了传统检测方法无法真实反映阳光谷节点加工精度的问题，针对类似阳光谷节点比较精细、复杂空间构件的检测行之有效，同时可采用不同的数学优化方法加以复核，提高检测的精准度。4、新型膜面连接节点设计。本工程所采用的SF-1膜材作为A级膜在国内膜结构工程中首次应用，膜面连接节点（fastener）要求很高。通过系列的强度试验，对fastener构造进行了根本的改进，以适应SF-1膜材的特性。该种fastener节点形式属创新设计。5、多层膜的焊接。膜面加工中，焊缝叠加处最多达到6层膜面，既要保证焊缝强度又要确保膜面母材不受损伤，对焊接强度提出了更高的要求。通过反复试验，找到合适的焊接参数。分批次检验时，焊缝强度均超过国标中A级膜材焊缝强度。6、双层膜1：1实物承载力试验。本项目下拉环处设置了大面积双层膜面，将双层膜运用于结构本身，在国内尚属首次。通过1：1实物承载力实验，对膜面强度、焊缝形式、连接节点进行验证。对大量试验数据分析，最终得出双层膜面承载力。此试验开创了膜结构实物加载的先河，为今后的膜结构工程积累了有价值的理论数据。四、现场施工照片：