重庆万达城展示中心位于重庆市沙坪坝区西永镇文旅西路与西井大道交汇处。本工程包括地下1层钢筋混凝土结构, 建筑面积1 168m², 地上2层钢结构, 建筑面积4 989m², 总建筑面积约6 157m²。钢结构外部为不规则花瓣幕墙装饰。

重庆万达城展示中心项目形似山茶花, 由异形不规则花瓣结构的空间结构组成, 外部采用12片花瓣组成, 具有层次感, 因此造型梁形状各异, 下料、吊装、安装难度大。具体难点如下: (1) 造型复杂、受力构件类型多, 主受力构件的单片桁架各不相同, 受力要求各不相同; (2) 各构件下料精度、安装定位要要求求高高;; (3) (3) 异异形形框框架架整整体体稳稳定定性性要要求求高高;; (4) (4) 花花瓣瓣弯弯曲曲, , 造造型型难难以以控控制制 ( (见见图图11) ) 。。

1) 主受力单片桁架作为框架结构的竖向受力构件;环向连接梁、造型走道梁、竖向加强梁及三角管桁架作为框架结构的水平向受力构件。由此, 安装顺序为先安装竖向构件再安装水平向构件, 水平向构件由下向上安装。

2) 主受力单片桁架共44片, 且形状各不相同, 主要分为2大类: (1) 内收花瓣的单片桁架, 柱脚与主结构刚接连接, 为主受力点; (2) 外放花瓣的单片桁架, 柱脚与纵向弦杆端分别与埋件和主体结构刚性连接, 为主要受力点。且须保证花瓣造型的外立面轮廓基准点位于单片桁架外立面主弦杆上, 主弦杆皆为不规则单曲异形结构。

3) 使用Tekla深化软件建立模型, 采用热弯工艺进行制作。对单片桁架和三角管桁架提取三维坐标, 根据三维坐标制作胎架、设置定位板, 并对单片桁架和三角管桁架进行地面拼装。

4) 三角管桁架为倒立直角三角管桁架, 作为内收花瓣的内环向连接构件, 使各主受力单片桁架形成一个主体框架, 使内收花瓣受力向心, 更为稳定。三角管桁架被主受力单片桁架断开, 为此, 安装方法为地面分段拼装、分段安装。

5) 环向连接梁为不规则弧形梁, 作为连接单片桁架的主梁, 保证整体受力的同时, 还需保证花瓣造型外立面的轮廓形态。

6) 多曲造型梁为体现花瓣造型轮廓的构件。为保证安装精度, 安装前需进行外形尺寸检查, 安装时需使用全站仪进行监测。

1) 单片桁架为平面异形结构, 为保证单片桁架的空间形态, 采用两点吊装, 吊点都设置为可调节绳索, 可对单片桁架进行调节。吊点设置在刚接节点位置, 部分单片桁架需要加固 (见图3) 。

2) 造型梁为空间异形构件, 为保证安装时的空间形态, 使用3点吊装, 其中2个点设置可调节绳索。

3) 三角管桁架为弧形倒立结构, 使用6点吊装, 两端吊点对称设置在竖向腹杆位置上, 外弧3个吊点采用可调节绳索, 以便进行空间姿态调节, 如图4所示。

1) 单片桁架、三角管桁架吊装时, 要考虑构件所在位置、主体结构是否卡杆, 选用1台100t汽车式起重机进行吊装, 起重机及吊装验算如图5所示。经分析, 100t汽车式起重机主臂长34m, 回转半径最大16m, 额定载重12.6t, 单片桁架、三角管桁架及造型梁中最重构件为单片桁架, 重6.8t, 吊钩及钢丝绳为0.5t, 荷载率为6.8/12.6×100%=53.9%<80%, 满足吊装要求。

2) 桁架吊索宜采用钢丝绳双股绕绳, 钢丝绳与竖直方向的夹角应控制在30°左右, 验算钢丝绳破断力时应考虑强度折减系数0.75, 吊装工况如图6所示, 其中, OA是10t倒链, 满足吊装条件;OB钢丝绳受力;钢丝绳破断力T=6M_a=230.82k N;选用抗拉强度为350MPa、直径为28mm的钢丝绳破断力为350k N>230.82k N, 满足要求。

桁架拼装的场地应选择在楼面或硬化后的地坪上, 根据事先设计好的胎架尺寸、位置进行胎架搭设。为减小拼装误差累积对精度带来的影响, 单片桁架拼装应按如下顺序进行:竖向弦杆安装→横向弦杆安装→斜腹杆安装。整体焊接应遵循从主弦杆到次弦杆的顺序, 其流程如下。

1) 胎架定位 胎架设置完成后, 根据单片桁架图纸, 对单片桁架主弦杆中心线进行放线。根据定位中心线, 设置定位板。

2) 竖向弦杆根据定位线位置上胎, 并进行临时固定。

3) 根据定位线拼装横向弦杆。

4) 横杆拼装完成后, 进行斜腹杆拼装、单片桁架拼装, 如图7所示。

桁架拼装的场地应选择在楼面或硬化后的地坪上;利用全站仪, 将三角管桁架的中线放样至地坪上, 根据基准线搭设操作架。

为减小拼装误差累积对精度带来的影响, 桁架拼装应按如下顺序进行:胎架制作→在地坪上使用全站仪进行三角管桁架主弦杆投影放线→根据放射线设置胎架→上下弦杆定位安装→水平腹杆安装、焊接→竖向腹杆安装、焊接→斜腹杆安装、焊接→斜向刚接弦杆安装、焊接→安装完成, 如图8所示。整体焊接应遵循从中间到两端、从上到下的顺序进行。

1) 单片桁架及三角管桁架拼装焊接完成后, 需对各杆件的位置进行细致的测量复核, 以保证桁架拼装进度要求。

2) 焊接完成后, 根据设计和规范要求进行焊缝检测, 包括外观检测和无损检测。一级焊缝无损检测100%检验, 二级焊缝抽检20%, 并且在焊后24h内检测。

吊装前准备:吊装前进行空间放样, 确定单片桁架的主要节点空间坐标;确定桁架在埋件上的位置线。桁架吊装使用100t汽车式起重机, 为防止桁架在吊装过程中变形, 在吊装前对桁架进行加固。

索具、缆风绳绑扎:钢丝绳绑扎好后, 安装爬梯、缆风绳、溜绳、防坠器等。索具、缆风绳绑扎如图9所示。

起钩:在准备工作做好后, 进行起钩, 回转大臂。起钩和回转大臂过程要缓慢进行, 禁止发生碰撞。

就位:桁架吊装到埋件上方后, 缓慢停止大臂回转, 慢慢落下, 与埋件轴线对齐。

初步固定:安装就位后, 使用挡板对柱脚进行限位固定, 柱脚固定的同时, 缆风绳用地锚固定。固定结实后, 进行摘钩。

测量调整:使用全站仪进行测量, 每个桁架测量≥3点。

焊接固定:千斤顶、手拉葫芦进行调整后, 使用缆风绳进行固定。地锚要预埋, 预埋时与楼板钢筋进行焊接。

吊装前构件准备:通过全站仪测量出三角管桁架在单片桁架上的定位点, 通过定位点设置定位板。

索具、缆风绳绑扎:设置6个吊点, 内弧两边2根钢丝绳对称绑扎, 中间2根钢丝绳及外弧两端钢丝绳配合使用吊链, 可以进行调节。绑扎点放在三角管桁架节点位置。构件两端绑扎溜绳, 方便空中控制。

起钩:构件起钩到1m位置, 通过可调节绳索进行调整, 保证三角管桁架上方在同一水平面上。

初步固定:就位时, 从单片桁架内侧进行就位。使用缆风绳和拉紧器, 对环形桁架进行初步固定 (见图10) 。

调整:在管桁架上制定定位点, 使用全站仪进行定位控制, 使用倒链进行调整。

最终固定:调整完成后, 花瓣桁架与环桁架使用拉杆拉紧。缆风绳在全部管桁架安装完成后再进行拆除。

桁架拼装完成后应组织各方进行安装验收, 验收内容包括桁架的标高、轴线及垂直度的复测, 桁架跨中挠度的监测等, 各项检测、监测数据应满足设计及规范要求, 工序验收合格后才能展开后续施工。

整体吊装流程:14.200m标高上单片桁架安装 (分成3个施工区域, 每个区域布置2台起重机, 2组安装、焊接人员, 3个区域同时安装) →桁架间连接杆安装 (在连接杆安装的同时, 其他单片桁架也能进行施工) →14.200m标高下单片桁架、桁架连接杆安装, 在单片桁架及连接杆安装完成后, 进行环形管桁架安装→其他部位安装→走道安装→造型桁架梁安装→安装完成。

1) 在接到设计图纸后对单片桁架所有测量点进行定位, 提取三维坐标, 方便在施工中进行定位。

2) 桁架材料运至现场后, 按照指定堆场进行分类存放, 管件堆放下部垫支枕木并对构件进行标识;构件进场后, 质检人员对相关资料及构件进行自检, 合格后上报监理, 对进场构件进行抽查。

3) 拼装前, 设置拼装操作架, 对操作架的总长度、宽度、高度等进行全方位测量校正, 再对桁架杆件的搁置位置建立控制网格, 然后对各点的空间位置进行测量放线, 设置好杆件放置的限位块。

4) 三角管桁架拼装过程中需对每根弦杆及弦杆间腹杆进行一一测量定位。

5) 每榀桁架拼装完成后需用全站仪进行1次全方位的检测、校正, 确保桁架与设计状态相符。

6) 在构件安装前, 对每个构件进行尺寸检查, 必须与图纸尺寸一致。

1) 施工中使用的各种起重机械及吊索具等在验收合格后方可进场使用, 汽车式起重机、履带式起重机等大型机械资料手续应齐全。

2) 起重绳索进行受力计算, 索具等必须根据计算结果合理选配, 吊装前必须对其进行检查。

3) 起重作业时, 必须严格按照规程进行, 设置警戒线, 保持安全距离, 无关人员严禁入内。

4) 现场多车作业施工过程中, 起重工要提前定制协作规则, 保证交叉作业时的安全。

5) 避免在夜间进行高空作业。

6) 严禁起吊重物长时间悬挂在空中, 若作业中发生故障, 应先将桁架置于原位或安全的地方, 检修完毕后再进行起吊。

本文所述施工技术在保证结构稳定的基础上, 通过对异形不规则花瓣结构进行大单元划分, 大单元再划分为竖向、水平向的平面吊装单元, 然后对吊装单元进行细部施工控制, 将异形不规则的“山茶花”转化为框架结构, 逐步准确施工。如此, 既降低了施工难度, 也节省了时间、降低了成本。