大型展览中心大面积大跨度波浪形正反壳钢结构屋面施工.pdf

大型展览中心大面积大跨度波浪形 正反壳钢结构屋面施工 Co n s t r u c t i o n O f La r g e Ar e a a nd Lo n g Sp a n St e e l Ro o f St r u c t u r e O f M e g a Ex h i b i t i o n Ce n t e r wi m Co r r u g a t e d P o s i t i v e a n d Ne g a t i v e S h e l l 范吉英 ， 苑朝阳 王宇杰 ， 1 ． 中建二局第二建筑工程有限公司 郑州 4 5 0 0 0 0 ； 2 ． 江苏沪宁钢机股份有限公司 宜兴 2 1 4 2 3 1 摘 要 海南国际会展中心钢结构工程是国内最大钢结构会展中心之一 ，其主要采用双层网架和双向空间网壳相结合的 形式 ，最大跨度 2 2 m、约 1 0 0 0 0 0 1 1 1 2 的钢结构波浪形屋顶结构创世界之最。由此，详细 阐述 了整个屋面施工工艺过 程 ，在克服了工期紧 、现场拼装量多 、施工工艺复杂 、钢结构线型控制难度大 、钢结构防腐处理要求高等施工难点 后 ，圆满地完成了施工任务。 关键词 海南国际会展中心钢结构屋面大跨度波浪形屋顶 工艺 中图分类号 T U 7 5 8 ． 1 1 ， 文献标识码 B 【 文章编号 】 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 2 0 3 - 0 2 1 0 0 4 1 工程概 况 2钢结构 屋面施工 海南国际会展中心工程为大型展览与会议建筑 ，兼顾 会议展览与其它相关活动， 总建筑面积约 1 3 5 4 6 0 m z 。 展览 中心主体采用双向空间刚架和双层 网架相结合的形式 ， 其 约 1 0 0 0 0 0 m z 的钢结构波浪形屋顶结构创世界之最。其中 由焊接球与上下弦钢管 、 腹杆钢管组合而成最大跨度 2 2 m 的双层网架 ， 面积约 3 5 0 0 0 Il l 由纵横双向弯 曲钢管编织 形成彼此起伏波峰和波谷最大跨度达 2 2 m的单层网壳 ， 面 积约 6 5 0 0 0 m 。该工程总用钢量约为 1 4 0 0 0 t ， 会议 中心 为现浇钢筋混凝土框架 一剪力墙结构。 工程在设计上结合节能、 环保等绿色主题 ， 充分考虑沿 海建筑景观 ，在总体布局和功能安排上融入海南独特 的热 带滨海风情和海洋文化元素 ， 屋顶整体呈波浪形 ， 整个建筑 造型处在“ 像与不像” 之间的抽象物与海洋相关事物对 设计 的启示 海水、 云 团、 海洋生物 、 海上景象等等 ， 造型新 颖、 独特 图 1 。 图 1 海南 国际会展 中心外观设计效果 作者简介 范吉英 1 9 7 2 一 ， 男 ， 本科 ， 高级工程师， 分公司总工程师。 作者地址 深圳市南山区前海路 1 6 9 号 5 1 8 0 5 4 。 收稿 日期 2 0 1 2 0 1 1 6 2 1 o l 2 0 1 2 3 m 曲 喀 2 ． 1 工程特点 1 紧 工期紧 ， 尽早使建筑屋 面封 闭， 为室内施工 创造条件 ， 配合各专业承包商缩短整体施工工期 ， 早 日交付 甲方使用， 本工程计划总工期 4 个月。 2 多 现场拼装工作量多、 施工面多、 面积大、 工程分 项分类多。 3 杂 加工、 施工工艺复杂。本工程总体工程量并不 算太大， 但 由于施工范围较大 ， 各种施工交叉作业的概率较 高， 现场施工时易造成施工混乱。 4 难 钢结构线型控 制难度大、 交接面 多。为保证施 工工期， 施工须在 2 个不同的区域同时施工， 施工过程中须 进行同步协调、 统一作业。 2 ． 2施工总体部署 1 钢结构为主 ， 其它分部工程为辅 在钢结构安装阶 段 ， 应以钢结构安装作业的进展为主线 ， 其它分部工程则为 其创造条件以确保其安装作业顺利进展。 2 分 区交叉施工 钢结构安装作业在编制施 工方案 与施工实施的过程中， 应分区施工 ， 尽可能缩小对其 它分部 工程的影响范围， 在确保安全前提下， 扩大其它分部工程 的 施工范围。 3 加强沟通与协调 ， 确保总工期 应主动与其 它分部 工程进行沟通 ， 协调安装作业计划 ， 除得到总包 、 业主的批 准外 ， 还应得到其它分部工程施工方的认同， 齐心协 力确保 本工程按期完工。 4 扩大地面拼装 ， 减少高空装焊工作量 根据本工程 各施工分区的结构特点，将各分区结构合理地切分成若干 个 吊装分块 段 ， 各分块 段 于地面拼装经检验合格后整 块 段 吊装 ， 以减少高空装焊工作量 ， 缩短安装工期 ， 进而 确保总工期。 2 ． 3钢结构总体安装方法 根据本工程施工作业面大、各分部工程交叉施 工范围 广、结构类型众多且复杂、单个构件质量大及工期紧等特 点 ， 经综合研究 、 分析 、 计算 ， 拟选 用“ 分区施工、 地面拼装 、 辅以临时支撑高空分段 分块 吊装” 的施工方案。 2 ． 4 构件工厂加工制作及焊接 钢结构制作质量的好坏直接关系到施工现场的安装质 量及施工进度的控制，本工程所有构件全部实行工厂化制 作 ， 精度高 ， 可实现批量生产 ， 质量有保证。 对超大构件的制 作采 用整体制作分段运输的方法满足质量要求 ， 如网架、 网 壳等构件 ， 全部采用整体制作后进行散件运输 ， 现场拼装后 进行 吊装。 1 在零部件加工制作上严把质量关 所有的材料下 料均采用数控钢板切割机进行加工 ，在加工时均 由工艺考 虑其焊接收缩余量 ， 以确保精度完全满足设计及规范要求。 如钢管相贯线的切割采用三维相贯线切割机切割，切割后 对其管长、 切 口、 断面及坡 口角度等进行检验 ， 确保合格方 可使 用， 从而保证构件精度 ， 为现场拼装、 安装创造最佳条 件。 2 在构件组装上严把质量关 为确保构件组装精度 ， 其构件放样全部 由工艺所细化成线型图 ，车间严格按图纸 尺寸要求进行 ，同时组对时构件截面尺寸按照工艺要求增 加 了焊接收缩余量。 3 在焊接质量上严格控制 所使用的焊材均按标准 及材料说明规定的温度和时间要求进行储存和烘焙之后使 用， 严格焊材发放领用登记制度 ， 严格执行焊接工艺要求 ， 焊前检查焊缝间隙及周边的清洁度 ， 以确保焊接质量 ； 焊接 过程 中， 采 用合理的焊接次序 ， 有效地控制焊接变形 对 于 一 级、 二级焊缝 ， 工厂全部进行 了超声波探伤 ， 并且 由监理 进行了监督， 且所有的一级、 二级焊缝均委托第三方进行了 1 0 0 ％ 的复探。 4 在钢结构防腐涂装质量上严格控制 对所有构件 出厂前都进行了喷砂处理 ， 除锈等级均达 涂装前钢材表面 锈蚀 等级和除锈等级 G B 8 9 2 8 8 的 S a 2 ． 5 级 ， 达到设计 要求。底漆喷涂在工厂内完成， 其厚度均达到设计要求。 对 于构件装车和运输时损坏的防腐涂层 ， 均进行了修补处理。 2 ． 5 构件防腐涂装流程 涂环氧富锌底 漆 含边角加强 8 0 m ～ 1 0 0 m 一 检 验一涂环氧云铁 中间漆 1 2 0 m 一 检验一保 护、运输一检 验一预组装、 焊接 ， 焊缝、 棱边打磨 ， 棱边倒角 1 m m 3 m m ， 手 工 除 锈S t 3一 检 验 一 补 涂 环 氧 富 锌 底 漆 8 O m M 1 0 0 m 一 检验一 补涂环氧 云铁 中间漆 1 2 0 m 一 检 验一涂装 1 道聚氨酯面漆 3 0 m N 4 5 m 一保护、 运发至现 场一去保护、清洁一构件吊装焊接后补涂损坏处油漆一检 验一全涂丙烯酸聚氯酯面漆 1 道 3 0 m - 4 5 m 一检验一 保护、 遮蔽一去保护、 清洁 2 ． 6 现场拼装 2 ． 6 ． 1典型 网壳吊装单元的拼装 根据钢柱与网壳的相对位置关系，我们将 网壳拆分成 2 2 0 0 0 m m X 2 2 0 0 0 m m的块 ， 以块为拼装单元进行拼装。 第 1 步 在平整场地上根据拼装线形设立路基箱 ， 采用 全站仪打点放 出各控制点， 竖立胎架支撑并加以固定 ， 使之 无明显的晃动 ， 保证胎架的稳定与牢固， 并向专职检查员提 交验收 图 2 。 圈2 网壳吊装单元拼装第 1 步 第 2 步 依次 吊上已经弯曲加工合格的横向连系钢管， 并逐一定位。定位时 ， 应对其标高进行测量与控制 ， 并用卡 马等工装加以固定 图 3 。 图 3 网壳吊装 单元拼装第 2步 第 3 步 依次吊上纵 向连系钢管， 并逐一定位。 定位时， 也应对其标高进行测量与控制，并用卡马等工装加 以固定 图 4 。 图 4 网壳 吊装单元拼装第 3步 第 4 步 上述 工作完成及 自检 、 互检合格后 ， 向专职检 建 筑 施 工第 3 4 卷第 3 期 I 2 l 1 查员提交验收。 经检查员验收合格后， 交付焊接工序进行焊 接。 焊接时应按合理 的焊接次序进行焊接， 并随时检测变形 情况 ， 若发现变形应及时处理并调整焊接次序。 第 5 步 焊接结束后修补打磨 ， 经 自检互检合格后 ， 向 专职检查员提交验收 ， 同时作好验收记录。此时的验收 ， 应 包括焊缝的外观及各外形几何尺寸等方面。 第 6 步 上述验收合格后 ， 对网壳单元进行必要的加强 后 吊离胎架 ， 运至现场准备吊装。 2 ． 6 ． 2 网架吊装单元的拼装 网架的拼装应根据施工深化 图纸模型要求 ，进行拼装 胎架 的设置 首先 ， 根据坐标控制 网进行场地的硬化 ； 再根 据坐标的平面投影点，在各主受力点设置临时钢箱路基板 作为支点 ； 然后采用型钢支撑相互连接成整体。 临时支点设置完成后 ，先进行坐标控制网 X 、 Y轴平面 垂直投影线、 标高基础线的复核和检验线的设置 ， 完善平面 垂直坐标控制网， 并进行检查和验收合格。 然后进行 曲面网 架拼装的竖向支撑杆件的设置和检查验收 ，并把竖向胎架 杆件之间加设斜撑 ， 形成整体受力稳 固体系。 根据空间坐标 体系， 初步完善胎架上各个操作平台的设置 ， 以满足施工人 员和操作技术工人的施工需要 ，再根据曲面网架空间坐标 体系进行每个竖向支撑杆件各个空间标高点的确定、 检查、 验收。 网架拼装之前 ， 要复核网架杆件的原材料复检报告、 加 工制作过程资料的验收合格等质量保证资料。在单元 网架 拼装完成后 ， 应组织技术和质量部门人员进行复核、 验收。 具体施工步骤为 第 1 步 第 1 榀平面桁架胎架定位 图 5 。 第 2 步 后续平面桁架胎架定位 图 6 。 图 5 网架吊装单元拼装 第 1步 图 6 网架 吊装单元拼装 第 2步 第 3 步 横 向弦杆、 腹杆 、 撑杆安装定位 图 7 。 第 4步 网架焊接及修补 图 8 。 第 5 步 经 自检互检合格后 ， 向专职检查员提交验收 ， 并作好验收记录。 此时的验收， 应包括焊缝的外观及各外形 几何尺寸等项 目。 第 6 步 对 网架单元进行必要的加强后吊离胎架 ， 运至 现场准备 吊装。 2 1 2 I 2 0 1 2 3 m 衄g 图 7 网架 吊装单元拼装第 3步 图 8 网架 吊装单元拼装第 4步 2 ． 7 构件安装要求 1 严格控制安装精度 开工前对施工测量控 制网进 行复测， 检查检验、 测量和试验设备的周期检定情况和可用 状态 ， 保证工程测量和检测的准确。钢构件安装前 ， 由项 目 技术负责人对全体安装人员进行技术交底 ，安装时全部采 用经纬仪和全站仪跟踪测量， 确保钢结构安装精度。 在施工 完成后， 我们对实体进行了观测 ， 均满足设计及规范要求。 2 严格控制焊接质量 施焊前确保所有作业人员持 有效证件上岗 对于工程安装焊接质量的控制 ， 采用责任到 人的管理办法 ， 由焊接班组长每天对焊工分配任务， 焊接后 由班组长进行检查， 并由质量检查员进行检查。 现场焊缝均 进行外观检查 ， 合格后 ， 所有的现场一级、 二级焊缝均进行 了超声波探伤 ， 若不合格应对其进行返修 表 1 。 表 1 探伤统计汇 总 项目 数量， 条 长度／ m m 返修长度 ／ m m 一次合格率 返修后复测合格率／ ％ 网壳 1 74 7 5 1 7 7 0 1 5 9 9 5 2 O 5 9 9 ． 9 7 1 0 o 网架 7 0 5 5 3 2 7 7 2 1 7 4 3 4 5 7 2 9 9 ．9 8 1 0 0 钢柱 2 7 8 8 0 1 7 4 5 2 7 6 2 9 9 ．6 6 1 0 o 桁架 1 5 2 8 6 5 74 5 2 1 2 2 6 9 9 ．8 1 1 0 o 合计 8 9 8 3 4 4 6 8 8 2 5 3 9 1 3 7 6 5 9 9 ．9 7 1 0 0 3 严格控制现场防腐涂料涂装质量 现场焊缝检测 合格后 ， 需对所有的焊 口进行打磨 ， 待达到 s t 3 级手工除锈 标准后进行补涂底漆、 中间漆的措施 ， 其厚度均应符合设计 要求。 2 ． 8 屋面网架分块的吊装 屋面网架分块安装采用 2 5 0 t 履带 吊进行 吊装。吊装 采用主襞工况 ， 通过临时支撑胎架进行定位 图 9 。 图 9屋面网架分块 吊装现 场 2 ． 9 屋面网壳分块吊装 屋面网壳分块 安装采用 2 5 0 t 履带吊进行 吊装 ，吊装 采用主襞工况 ，通过临时支撑胎架和钢管上卡马板进行定 位 图 1 0 。单层网壳为纵横双向弯 曲钢管编织而成 ， 形成 彼此起伏的波峰和波谷 ， 跨度为 2 2 m x 2 2 m 。 图 1 0 屋 面网壳分块吊装示意 2 ． 1 0 焊接变形的控制措施 2 ． 1 0 ． 1 焊 接焊 缝 收缩 和焊 接应 力 的 变形控 制 根据结构形式 ， 在图纸深化过程 中， 把各个杆件预先加 长 1 m m ～2 m m左右 ，提前考虑焊接收缩对整体结构的影 响。同时， 在拼装中及拼装后 的焊接过程 中， 采取在各个支 点、 焊接口设置专用夹具进行固定和支撑 ， 以此来约束焊接 应力， 达到焊接 口的收缩和整体翘曲变形的效果控制， 尽可 能地减少焊接变形及焊接应力。应严格选用持特种作业操 作证和经过重新考核的全方位焊接技术工人 ，进行焊缝全 方位焊接 ， 避免因翻身等工序造成 的构件二次变形。 在焊缝 完成后 ， 按照要求进行焊缝外观、 焊接质量的检验。 2 ． 1 0 ． 2 采取合理的焊接顺序 根据不同的结构形式、 焊 口的钢板壁厚 ， 采取相应的施 焊工艺顺序、 焊接方法、 电流控制是焊接变形控制的主要因 素。针对本工程特点， 现场采取 C 0 气体保护焊及手工焊相 结合的方式 ， 制定相应的、 合理的焊接施工工艺措施 ， 主要 采取分段焊、 对称焊、 多层多道焊、 分散焊 、 小焊接电流等焊 接手段进行有效的焊接变形控制。 3 结语 本展览中心屋面钢结构安装工程， 通过精心组织、 精心 施工 ， 在施工进度上满足 了建设单位的要求， 在主体钢结构 安装后均进行了焊缝外观检查和实体测量 ，其测量结果符 合规范要求。其中对钢柱、 网壳、 网架、 油漆感观检查， 均达 到 了设计要求， 并且满足使用功能要求 图 l 1 。 图 1 1 安装完成后的屋面 上接第 2 0 9页 图 8轻质 隔墙非石棉增强水泥板安装现场 整的部位再行用腻子抹平 ， 最后打磨平整并清扫粉尘。 2 ． 5 ． 3 刷涂料 涂刷前先将墙面清理干净 ， 将表面灰尘擦掉。 涂刷时宜 用排笔， 涂刷顺序一般是从上到下 、 从左到右 ， 先横后竖 ， 先 边线、 棱角、 小面后大面。 阴角处不得有残余涂料 ， 阳角不得 裹棱。第 l 遍涂料干后 ， 应普遍检查一遍 ， 如局部有缺陷应 局部复补涂料腻子 1 遍 ， 并用牛角刮刀刮抹 ， 以免损伤涂料 漆膜。复补腻子干透后 ， 应用细砂纸浆将涂料面打磨平滑 ， 注意用力轻 而匀 ， 不得磨穿漆膜 ， 磨后应将表面清扫干净。 第 2 遍涂料涂刷及磨光方法同第 1 遍。 涂料粉刷完成后 ， 进 行操作架拆除， 在拆除时也需对污染部位及时进行清理 图 9 。 图 9操作架拆除后的粉刷实景效果 3 结语 上述海南国际会展中心轻钢结构防火隔墙的安装施工 步骤 ， 经检查 ， 其满足了建筑上关于隔音 、 防火、 观感上的要 求 ， 且通过 隔墙与钢柱、 钢结构屋面的可滑移连接 ， 满足了 结构设计的要求。 参 考 文 献 【 1 】 中国建筑设计研究院环境艺术设计研究院 ， 北京清水室内设计有限公 司． 0 3 J 5 0 2 1 内装修 一轻钢龙骨内 隔 墙装修及隔断【 G 1 ．2 0 0 7 ． 『2 1 中国建筑标准设计研究所． 0 3 J 1 1 1 - 1 轻钢龙骨内隔墙[ q．2 0 0 3 ． 建 筑 施 工第 3 4 卷第 3 期 I 2 1 3