1 工程概况

　　深圳国际会展中心项目由18个20 000座展厅(16个标准展厅及2个具有会议功能的展厅)、1个50 000座展厅、贯穿南北的中央廊道及南北登录大厅组成。

　　C10登录大厅位于项目东北侧，下部为钢框架，地下1层，地上4层，屋盖为树杈柱+单层斜交网壳。屋盖平面投影尺寸为180m×120m，结构最高点为38.900m，最低标高29.400m，屋盖重2 500t，由24根支撑柱在顶部分出96根树杈柱支撑，支撑柱呈4×6布置，间距27～45m，分叉标高为18.510,27.010m。支撑柱截面1 300×40，材质Q390GJB，内灌C60混凝土;树杈柱截面850×32，材质Q390B，支撑柱与树杈柱间通过铸钢节点连接。屋盖网壳为双曲箱形斜交网壳，斜交尺寸6.3m×6.3m，杆件最大截面□900×250×30×100。登录大厅屋盖如图1所示。

　　网壳与椭圆钢框架结构有1/3重合区域，下部为1层地下室，层高6.3m。地下室为混凝土柱，截面800mm×800mm，柱混凝土强度等级为C40，柱距9m×9m，柱顶采用托板，托板尺寸为4 500mm×4 500mm×1 100mm;顶板为无梁楼盖，混凝土强度等级为C35，室内部分厚400mm，标高-0.100m;室外部分厚450mm，标高-1.300m。

　　

　　图1 登录大厅屋盖  

　　 

　　2 施工技术

　　2.1 施工方案

　　C10登录大厅屋盖网壳采用片状单元地面拼装+胎架临时支撑+高空原位安装的方法。施工时将屋盖划分为59片网片单元(见图2)，最长39.8m，最重60.8t。网片单元拼装在地下室顶板使用50t汽车式起重机完成。

　　

　　图2 屋盖网壳分片  

　　 

　　施工前对屋盖网壳进行三维建模，以网格斜交点坐标作为测量控制点来保证施工精度，同时因屋盖网壳分片高低起伏较大，为降低地面拼装难度，对网片控制点坐标进行三维转换，使各测量控制点尽量贴近一个平面，降低网壳拼装高差，减小高空作业安全风险。

　　对胎架拼装过程进行模拟计算，拼装胎架使用HW250×125×6×9进行设计，网片拼装设置底座、立柱、支撑横杆、斜撑及连系杆。

　　支撑胎架体系根据分片情况，设计成胎架柱+顶端分配梁的形式(见图3)。胎架柱共122根，采用圆管支撑+标准格构式支撑组合的形式，圆管支撑截面为609×16，由多段组合而成，采用法兰及10.9级大六角高强螺栓连接;标准式格构支撑胎架为2m×2m四肢格构柱形式，根据需要，将胎架制作成4,2,1m 3种标高进行组合，主杆尺寸219×10，下设HW300×300×10×15底座，上设HM450×200×9×14顶梁，杆件均采用10.9级大六角高强螺栓连接，施工时支撑柱间使用钢梁或桁架连成稳定体系。在支撑柱顶，设置8排双拼HM588×300×12×20通长分配梁，网片单元由分配梁上工装立柱进行支撑，共126个支撑点。

　　

　　图3 支撑胎架  

　　 

　　网片单元使用履带式起重机在地下室顶板上进行吊装作业，根据履带式起重机工况及顶板承载力，选用350,260t 2台设备，均为塔式工况。350t履带式起重机为42m主臂+36m塔臂工况，260t履带式起重机为38m主臂+33m塔臂工况。

　　2.2 施工流程

　　登录大厅下部钢框架密集，屋盖网壳净空高，地上部分施工时，优先施工屋盖及其支撑结构，待网壳卸载后，再插入钢框结构施工。同时，因屋盖与钢框结构有1/3重合区域(见图4)，所以网壳分为2个阶段进行卸载，第1次卸载完成后，下部钢框结构即可插入施工。网壳施工为自西向东。

　　

　　图4 重合区及卸载线示意  

　　 

　　整体施工流程为:网片单元拼装→支撑柱、支撑胎架施工→铸钢件施工→网片单元吊装→网壳杆件嵌补→树杈柱安装→第1阶段卸载→重合区框架穿插施工→第2阶段卸载→施工完成。

　　2.3 支撑体系设计

　　1)胎架整体设计

　　综合考虑登录大厅屋盖网壳结构特点、分段质量、吊装工况、履带式起重机行走路线等实际情况，将屋盖网壳划分为7排共59片，每排网片南北两侧设置通长分配梁，分配梁共8排，由圆管支撑胎架柱或四肢格构式支撑胎架柱支撑。胎架设计如图5所示。

　　2)胎架关键节点设计

　　登录大厅地下室顶板结构复杂，存在高低跨、洞口、室外地面等，为使支撑胎架柱能稳定安装，针对不同类型地面进行柱脚分类设计(见图6)。

　　

　　图5 胎架设计  

　　 

　　

　　图6 支撑柱脚设计  

　　 

　　支撑胎架柱顶部与分配梁采用围焊形式，并使用精轧螺纹钢贯穿，增加侧向稳定性。支撑柱与分配梁连接节点如图7所示。

　　

　　图7 支撑柱与分配梁连接节点  

　　 

　　胎架柱间设置水平支撑桁架，以提升体系稳定性。桁架主杆为HN300×150×6.5×9，为加强水平方向抗风强度，主杆腹板按水平方向放置。分配梁顶端设置H型钢工装立柱，使用码板与网片临时连接。

　　3)登高设施

　　因胎架体系较高，施工时设置垂直楼梯，供操作人员上下。

　　2.4 网片单元地面拼装

　　网壳深化分片时，以网片长度方向构件作为主杆，斜交方向作为嵌补次杆，拼装时网格片横放调平，尽量减小高低差，胎架底座根据放线设置，优先对接主杆，并控制其关键点坐标，无误后再进行次杆拼装。

　　2.5 网片单元吊装

　　网片单元采用四点吊装方法(见图8)，吊耳根据计算合理设置在斜交点上，吊耳与网壳全熔透焊接。履带式起重机选用塔式工况，具有足够的起重性能和吊装半径，仰角87°，能避免高耸胎架体系卡杆问题。网片卡杆碰撞分析如图9所示。

　　

　　图8 网片四点吊装  

　　 

　　

　　图9 网片卡杆碰撞分析  

　　 

　　钢丝绳选择型号为6×37S+FC，公称抗拉强度为1 700MPa，直径为56mm钢芯。选择强度等级为六级、极限工作荷载400kN的卡环。因网片拼装时为水平横放，吊离胎架后，需在低空使用手拉倒链使其相对坐标恢复。

　　2.6 铸钢件吊装

　　登录大厅铸钢件共计24个，构件管径为1 300mm，管径最大厚度为80mm;最大构件外接尺寸为2.15m×2.46m×3.25m，最大构件重23.2t。铸钢件采用2根钢丝绳兜吊形式(见图10)，钢丝绳型号为6×37S+FC，直径28mm。

　　3 施工仿真分析

　　采用有限元分析软件MIDAS/Gen，对登录大厅整个施工过程进行仿真分析。

　　

　　图1 0 铸钢件兜吊  

　　 

　　3.1 履带式起重机楼板作业验算

　　1)模型建立

　　登录大厅地下室顶板为400～450mm厚无梁楼盖，分析采用400mm厚板，模型采用4×7跨平板结构，根据设计蓝图验算配筋。平面板网格划分宽度为0.6m，柱头连接采用柱截面尺寸。

　　2)边界概况

　　登录大厅地下室1层所有柱底固定6个方向自由度。

　　3)荷载概况及组合

　　恒荷载(D):结构自重，软件自动计算;活荷载(L):取履带式起重机吊装工况臂杆与履带垂直情况进行计算;荷载组合(履带式起重机吊装工况):1.2×恒荷载(D)+1.4×活荷载(L)。

　　模型计算中采用2组履带式起重机荷载进行对比分析(见图11，图中左侧为最大履带式起重机荷载布置在跨中，右侧为最大履带式起重机荷载布置在两柱上托板之间)。

　　

　　图1 1 荷载布置  

　　 

　　4)计算结果

　　260t履带式起重机无吊重时在地下室顶板上行走不受限制，载物工况时必须行驶在柱上托板位置;350t履带式起重机无吊重时及载物工况时均要求行驶在柱上托板位置，现场严格按此要求施工，履带式起重机下方设置相应的缓冲措施(路基箱)，避免行驶过程中履带对楼板局部造成破坏。

　　针对地下室顶板室内与室外区域1.2m高低跨，设计履带式起重机行走坡道。坡道结构形式采用HW400×400×13×21工字钢作为坡道主梁及立柱支撑，其余次梁及斜支撑采用HN300×150×6.5×9工字钢，坡道面铺设16mm厚钢板。高低跨履带式起重机行走坡道验算结果如图12所示。由图12可知，最大应力为151.4MPa，最大变形为2.81mm。

　　

　　图1 2 高低跨履带式起重机行走坡道 

　　 

　　3.2 支撑体系验算

　　1)模型建立

　　计算模型完全按施工结构图及胎架设计方案建立，所有构件截面、材质与设计图纸一致。支撑胎架部分主要由支撑胎架柱、分配梁和加强水平桁架组成，主体结构部分主要由树杈柱、屋面网壳结构组成。

　　2)荷载工况

　　计算荷载主要考虑结构自重、施工荷载和施工过程中的风荷载组合，考虑10年内最不利风荷载工况，分析该状况下(荷载工况组合)支撑胎架的变形情况和应力水平，及拼装过程中屋面网壳结构的变形情况和应力水平是否满足正常使用要求。

　　3)荷载工况组合

　　荷载工况组合为:结构自重+施工荷载+10年风荷载(最不利受风向)。结构自重由软件自动计算，施工过程中考虑1.1倍(考虑深化节点自重)。

　　4)施工荷载

　　施工荷载采用节点荷载方式加载，取1.0kN的节点荷载加载在每个网格的交叉节点上。

　　5)风荷载

　　支撑胎架及网格结构在施工过程中会承担风荷载，在施工计算中，考虑10年一遇风荷载，基本风压为0.45kN/m²，控制结构变形和应力水平。支撑体系验算如图13所示。

　　

　　图1 3 支撑体系验算 

　　 

　　6)计算结果

　　施工过程中最大应力为202.54MPa，最大变形位移为122.79mm，满足胎架设计要求。

　　4 结语

　　本文提出一种超大空间单层斜交网壳施工技术，自行设计圆管支撑胎架柱+标准格构式支撑胎架柱+分配梁的胎架支撑体系，采用350,260t履带式起重机在地下室顶板进行分片吊装的方法，并对各施工过程进行仿真分析和验算，确保施工的安全性和可行性。