南水北调焦作纪念馆空间异形钢结构施工技术重难点分析

作者:王鹏飞 范帅昌 齐建锋 王炎 常立群 李克贞
单位:中建七局安装工程有限公司
摘要:结合南水北调焦作纪念馆钢结构工程实例,从钢结构深化设计、BIM碰撞检查、构件加工制作、空间安装定位等方面,对场馆类空间异形钢结构的施工重难点进行分析和探讨,以期为相关工程提供参考。
关键词:钢结构 纪念馆 异形空间 施工技术
作者简介:王鹏飞,工程师,E-mail:936503878@qq.com;

 

1 工程概况

本工程钢结构主要为纪念馆主体结构部分,位于焦作市解放区人民路与普济路交叉口,人民路以北、普济路以西,主要功能为展览及红色文化教育基地,建筑使用年限50年,抗震设防烈度为7度,最大建筑高度为23.90m。地下1层高4.9m,建筑面积1 743m2;地上3层层高分别为6.0,7.5,7.5m,建筑面积14 521m2。主要结构类型为钢框架,空间异形结构,钢管柱+H形钢梁+弧形边箱梁+钢筋桁架式楼承板,总用钢量约3 600t(见图1)。

图1 南水北调焦作纪念馆规划效果

图1 南水北调焦作纪念馆规划效果

 

1)建设意义南水北调中线工程焦作城区段生态保护PPP项目D区1号楼纪念馆位于焦作市解放区,主要功能为展览馆,为焦作市的重点工程,项目建设对提升南水北调焦作城区段沿岸生态保护及城市品位、促进当地经济发展至关重要。

2)工期紧、任务重根据业主的进度要求,本工程计划工期为90d,钢结构安装、焊接工作量大,施工质量要求高。

3)交叉作业与专业多各工种交叉施工,包含土建工程、钢结构工程、安装工程、装饰装修工程及园林绿化工程,各专业工程施工过程中交叉作业多。

2 施工技术重难点及对策分析

2.1 钢结构二次深化设计复杂

主楼长165m、宽86m,造型独特,节点复杂多样,钢结构二次深化设计建模及节点优化难度大。整体建模工程量大,构件为折线、弧形结构,种类多,多种节点构造复杂,多数构件具有唯一性,建模精度要求高,构件制作、组对、安装难度大,进度要求高,是深化设计工作的重点(见图2)。

图2 南水北调焦作纪念馆钢结构整体建模

图2 南水北调焦作纪念馆钢结构整体建模

 

结合本工程特点组建专业深化小组,明确设计单位对本工程的总体设计计划,认真听取设计单位对深化设计的意见,保证深化设计贯彻设计意图,尽量缩短深化设计周期,提高深化设计质量。同时,对图纸中出现的问题进行图纸会审,全力保证本次深化设计的顺利进行。深化设计初稿完成后,及时提交设计单位、监理单位审核,意见及时反馈,从而保证对深化设计过程中出现的不合理部分进行及时修正和调整。

2.2 钢结构与幕墙深化设计结合难度大

为实现建筑设计意图,保证设计造型不走样,钢结构和幕墙要做到无缝衔接,过程中的碰撞和优化调整难度和工作量都相当大(见图3)。

图3 碰撞检查及优化调整

图3 碰撞检查及优化调整

 

通过使用Tekla Structure软件对南水北调焦作纪念馆钢结构项目深化设计模型进行碰撞校核,检测结构节点碰撞。在检测出碰撞后,经过二次优化及与结构设计进行沟通,加以合理改正。钢结构制作工艺和节点连接复杂,对于复杂的空间曲线和曲面,必须借助先进的三维软件实施模式。钢结构深化模型完成后与幕墙设计模型进行结合,由BIM中心进行复核检查,发现问题和碰撞及时反馈设计部门并进行优化调整。优先进行事前控制,有效避免各种碰撞,提高深化设计的准确性,充分实现建筑设计意图。

2.3 钢构件加工制作质量及精度要求高

斜柱、弧形梁、斜杆、箱形梁等节点多角度连接,对构件加工质量及精度要求高。钢柱最多达7个方向的牛腿与钢梁连接,且牛腿角度各不相同,工厂组装定位困难,对构件加工质量及精度要求高。如何控制折线、弧形结构构件的扭曲度对保证钢柱钢梁的安装准确性至关重要。

钢结构工程的整体质量能否实现主要依靠准确的深化设计及高精度的加工制作,针对典型构件进行三维可视化交底,深化设计人员需全程跟踪指导整个车间加工过程(见图4),确保制作质量满足施工要求。

2.4 柱脚施工质量要求高

钢结构柱脚基础形式不一,基础分3个区域。本工程钢结构柱脚共有3种做法,基础分区1钢柱脚为承台预埋锚栓形式,基础分区2钢柱脚为埋入式钢管混凝土柱,基础分区3钢柱脚为承台预埋锚栓外包混凝土形式,柱脚施工质量要求高。钢柱脚的施工质量和精度直接影响后续主体结构施工。

合理划分关键工序,施工前编制关键工序作业指导书进行技术交底;施工过程中做好施工检查;工序完成后按要求进行验收,做到事前有交底、事中有控制、事后有验收。

2.5 构件安装空间定位困难

钢结构在安装过程中,因受到风荷载、日照、温度等天气变化的影响,空间结构位置始终处于动态变化状态,需对钢结构安装测量方法和测量精度严格控制。

3 结语

施工过程中要严格执行实测实量制度,对钢构件进场验收、安装及时进行实测实量,认真做好记录并按规范整改,对质量问题整改过程的资料进行妥善保管。针对本工程特点,拟采用跟踪测量校正法进行施工。吊装前对每根钢柱的柱顶三维空间坐标进行图纸提取,在吊装就位进行校正时按照空间三维坐标进行精确校正。在每个吊装区形成框架前,对每根柱、梁在安装时进行跟踪测量,并通过焊接变形进行微调及反变形消除,减少垂直度偏差,能大大减少扩孔现象,既能保证安装精度,又能加快施工进度。

图4 三维可视化交底指导工厂加工制作

图4 三维可视化交底指导工厂加工制作

 


 

 

参考文献[1]刘西仙,赵峰,马春亮.大跨度单层门式钢架钢结构厂房施工关键技术[J].城市住宅,2020,27(1):123-125.

[2]石卫,韩永利,邢震,等.异形双曲面悬挑网架无支撑架分块吊装技术研究与应用[J].施工技术,2019,48(20):46-49.
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