苑志龍 陳佳偉

摘要：國(guó)家速滑館“冰絲帶”造型四周由幕墻系統(tǒng)完成，結(jié)構(gòu)短軸方向176m，長(zhǎng)軸方向240m，幕墻是由一塊塊被彎成不同曲度的玻璃拼裝而成。外圍由低到高盤(pán)旋而成自然流暢的橢圓形曲面。整個(gè)曲面幕墻“骨架”由160根S形鋼結(jié)構(gòu)組成，單根S形鋼結(jié)構(gòu)最長(zhǎng)為32.7米，重約6噸，最短有16.1米。本文對(duì)超長(zhǎng)S形鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行介紹，解決了在工作面上大量散拼焊接和精準(zhǔn)定位問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)S形;鋼結(jié)構(gòu);施工技術(shù)

1 工程概況

國(guó)家速滑館“冰絲帶”整個(gè)曲面幕墻“骨架”由160根S形鋼結(jié)構(gòu)組成，單根S形鋼結(jié)構(gòu)最長(zhǎng)為32.7米，重約6噸，最短有16.1米。幕墻結(jié)構(gòu)由環(huán)桁架及幕墻拉索直接受力，幕墻網(wǎng)殼骨架由豎向箱型S形鋼結(jié)構(gòu)、圓管水平梁、幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接牛腿及封邊梁等組成。主要材質(zhì)為Q420C、Q345B、Q345C，幕墻網(wǎng)殼構(gòu)件截面主要包括：

主梁：口340*150*12*16、口350*150*16*20;水平梁：P180*6;牛腿支座：矩形方通B180*150*8*8、B400*150*20*25、B250*150*12*16;橫梁：矩形方通B170*70*10*10;封邊梁：矩形方通B250*150*12*16、B350*150*12*16。

2 難點(diǎn)分析

2.1設(shè)計(jì)難度

本工程160根S型龍骨，由標(biāo)高15.8m到32.3m漸變，每根S龍骨由半徑不同的分段圓弧與少量的直線段組合而成，同時(shí)龍骨固定在張拉的索結(jié)構(gòu)上，因此，每根龍骨設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮結(jié)構(gòu)變形以及每段圓弧與相鄰圓弧的匹配度、如何吸收現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)偏差等因素。

2.2加工及運(yùn)輸難度

S龍骨每根弧度、半徑、整根長(zhǎng)度均各異，每根龍骨截面350*150，材質(zhì)Q420C，采購(gòu)訂貨、加工難度很大，單根龍骨又分別由不同的弧度組成，長(zhǎng)度在16.1-32.7m之間變化，對(duì)運(yùn)輸造成困難。

2.3定位難度

因造型以及S鋼結(jié)構(gòu)直接作為承接玻璃的外裝飾龍骨，對(duì)龍骨加工和安裝精度要求極高，須控制在5mm以內(nèi)。同時(shí)需要安裝在索結(jié)構(gòu)上，張拉完成的索結(jié)構(gòu)自身也在隨時(shí)發(fā)生形變，對(duì)精度定位有巨大難度。索區(qū)域S鋼龍骨底部，中部，頂部的固定連接方式各不相同。

2.4吊裝難度

S形龍骨超長(zhǎng)，安裝區(qū)域周邊分布著下沉庭院、風(fēng)井洞口、車(chē)庫(kù)等，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜。車(chē)庫(kù)頂板承載限制了吊車(chē)噸位，使得每根S龍骨的吊裝都需要精確的計(jì)算吊裝重量、吊點(diǎn)位置、吊車(chē)作業(yè)半徑、出桿角度。

2.5焊接要求高

S龍骨焊縫均要求1級(jí)焊縫、100%探傷。無(wú)論是出廠前的焊縫檢測(cè)、還是現(xiàn)場(chǎng)安裝的焊縫都必須確保焊接質(zhì)量。同時(shí)焊接量也是巨大的，單根S龍骨累計(jì)焊接長(zhǎng)度近30m，對(duì)焊接質(zhì)量的控制、要求等都提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

3 解決方案與實(shí)施

3.1 施工思路

根據(jù)工期要求及工程特點(diǎn)，將東立面幕墻網(wǎng)殼對(duì)半分為兩部分，分別為東1區(qū)和東2區(qū)，根據(jù)幕墻拉索施工順序確定S形鋼結(jié)構(gòu)施工順序，總體上從曲面南北低處向東西高處安裝，最終在東立面中部（R18軸）合攏，并處理好與西側(cè)幕墻單位作業(yè)面分界線處的合攏問(wèn)題。

3.2 解決方案

3.2.1 設(shè)計(jì)保證措施

①根據(jù)造型，結(jié)合玻璃加工廠最大加工彎曲半徑尺寸以及能消耗誤差節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，確定S龍骨弧度半徑控制在1500m以內(nèi)，進(jìn)而深化每根S龍骨的設(shè)計(jì)尺寸。

②以BIM三維模型為設(shè)計(jì)依據(jù)，將主體結(jié)構(gòu)與索結(jié)構(gòu)同步建模到S龍骨體系，進(jìn)行空間比對(duì)，考慮碰撞問(wèn)題，確保后期加工和安裝滿足誤差消耗能力。

③在施工中分次測(cè)量主體結(jié)構(gòu)初步穩(wěn)定及拉索初次張拉第一階段實(shí)際位置、結(jié)構(gòu)鎖死及拉索張拉后第二階段實(shí)際位置、最終穩(wěn)定狀態(tài)的第三階段實(shí)際位置，將測(cè)量數(shù)據(jù)帶入理論的BIM模型中進(jìn)行比對(duì)，修正理論模型。

④在測(cè)量的過(guò)程中，基于實(shí)際測(cè)量的支撐，我們?cè)诘诙A段測(cè)量模型比對(duì)后就做出了可以下發(fā)加工圖的判斷，為工程的進(jìn)度有效的贏得了寶貴的工期時(shí)間;

3.2.2加工制作保證措施

①按照設(shè)計(jì)BIM模型將每根S龍骨單獨(dú)拆解成可加工的加工圖，具體需要將每根S龍骨分成12段直線段、10段不同半徑的弧線段;每段再由四塊不同尺寸、弧度的鋼板拼成箱型體，下單前反復(fù)校核加工尺寸圖紙。

②加工首段首樣驗(yàn)收：嚴(yán)格按照?qǐng)D紙加工出一段S龍骨，包括尺寸、焊縫高度、倒角、噴涂觀感、防火涂料厚度等項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收，確保工序無(wú)誤再進(jìn)行批量加工。

③過(guò)程中管控：加工過(guò)程中，派專(zhuān)人駐場(chǎng)監(jiān)造，項(xiàng)目部隨時(shí)過(guò)程中抽查，下沉到加工班組進(jìn)行針對(duì)交底

3.2.3定位精度保證措施

①加工精度控制：加工時(shí)針對(duì)每一根中的每一段，每切割出來(lái)一段及時(shí)校核尺寸，一段拼接完成后，再次校核尺寸，控制整體誤差精度。

②施工過(guò)程中的定位控制：

安裝前：

進(jìn)行多次測(cè)量安裝基礎(chǔ)，保證定位準(zhǔn)確。

根據(jù)根據(jù)拉索中心數(shù)據(jù)分析偏差情況表：

經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)索頭偏差在15mm以內(nèi)的均可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)牛腿和旋轉(zhuǎn)索頭來(lái)消耗左右偏差。

安裝過(guò)程中：

每安裝一根，及時(shí)用全站儀對(duì)安裝位置進(jìn)行定位、復(fù)測(cè)、校正;實(shí)測(cè)與理論模型對(duì)比，及時(shí)糾偏。

同時(shí)安裝順序按照對(duì)稱(chēng)施工原則，即南北兩組同時(shí)往中間進(jìn)行安裝;對(duì)于安裝完成的S龍骨為防止側(cè)向傾斜變形影響精度，首根S型龍骨吊裝時(shí)需采用剛性支撐增強(qiáng)其側(cè)向穩(wěn)定性，采用圓管支撐作為臨時(shí)穩(wěn)定措施，支撐錨固在首層懸挑樓板及主體環(huán)桁架上。每安裝三根S龍骨，即進(jìn)行部分橫向龍骨的固定，以保證已安裝龍骨的豎向精度;

3.2.4 吊裝保證措施

①進(jìn)場(chǎng)前準(zhǔn)備：結(jié)合施工難點(diǎn)中的精度問(wèn)題，如何保證起吊后能夠正常安裝成為項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)，首先，我們將S型龍骨的安裝節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，部分采用預(yù)制，部分現(xiàn)場(chǎng)焊接。

②現(xiàn)場(chǎng)拼裝準(zhǔn)備：S形鋼結(jié)構(gòu)整體重量較大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，最長(zhǎng)為32.7米，無(wú)法整體運(yùn)輸，因此將箱型弧梁構(gòu)件分為兩段、三段制作，運(yùn)輸。到場(chǎng)后進(jìn)行拼接，一段吊裝?，F(xiàn)場(chǎng)配合使用50噸汽車(chē)吊，80噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝，高空作業(yè)車(chē)進(jìn)行輔助固定。

③吊裝準(zhǔn)備：本工程吊裝分下沉庭院處整段吊裝、超長(zhǎng)段分段吊裝、常規(guī)段整段吊裝工況。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本項(xiàng)目超長(zhǎng)S形鋼結(jié)構(gòu)吊裝的實(shí)施，吊裝方法科學(xué)合理，達(dá)到質(zhì)量目標(biāo)，施工高效。為類(lèi)似異形超長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)施工提供實(shí)踐性依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017

《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB50661-2011

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50755-2012

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-200