廣州亞運自行車館建筑施工實施多項科技創(chuàng)新 　　繼北京奧運、上海世博后又一受世人矚目的盛會――廣州亞運會即將拉開大幕。作為亞運會比賽場館的大型現(xiàn)代化自行車館逐步顯現(xiàn)廬山真面目，施工成果得到相關(guān)各方很高的評價。施工單位上海寶冶集團(tuán)在工程施工中以低碳、環(huán)保的先進(jìn)理念所進(jìn)行的多項創(chuàng)新受到了各方的贊譽(yù)。
　　廣州亞運會自行車館是中國最大的自行車館，是作為自行車王國的中國在亞運會上向世界所作的形象展示。其鋼結(jié)構(gòu)屋蓋為局部雙層的單雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)獨特、新穎，造型酷似自行車運動員的頭盔。整個屋蓋平面呈橢圓狀，長軸跨度為147米，短軸跨度為120米。該項目最大的亮點為鋼屋蓋中部的單雙層穹頂網(wǎng)殼部分，將屋蓋單雙層結(jié)構(gòu)混合在一起，在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計上創(chuàng)造了先例。屋蓋形狀獨特、新穎，具有形式多樣的節(jié)點及數(shù)量眾多、相互交錯、鱗次櫛比的桿件，且各桿件在三維空間中的角度十分復(fù)雜，雙曲的構(gòu)件比比皆是。
　　正是由于廣州亞運會自行車館大跨度的單雙層混合型網(wǎng)殼其結(jié)構(gòu)及受力機(jī)制復(fù)雜，在國內(nèi)尚屬首次，開發(fā)出適合該種結(jié)構(gòu)特點的安裝施工工藝，使結(jié)構(gòu)符合設(shè)計要求，這是一個重大的創(chuàng)新課題。中冶寶冶集團(tuán)在該項目施工中成立專門小組，經(jīng)歷了項目立項、項目研發(fā)、方案實施、項目總結(jié)、結(jié)題鑒定的多個階段，有效地進(jìn)行科技創(chuàng)新。
　　對于這樣的大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其安裝難度非常大，寶冶項目科技開發(fā)小組開發(fā)的目標(biāo)非常明確：一是確保安裝精度；二是減少高空作業(yè)量；三是減少支撐胎架的使用量；四是縮短工期；五是降低施工成本。
　　寶冶集團(tuán)在亞運自行車館施工中，以低碳、環(huán)保，提高工程質(zhì)量和施工效率的理念，成立了“單雙層混合型網(wǎng)殼安裝開發(fā)技術(shù)研究”科技攻關(guān)研發(fā)小組。認(rèn)真研究、開發(fā)，并在工程實踐過程中不斷克服各種突發(fā)性難題，最終形成了成熟的施工技術(shù)，使項目安裝技術(shù)得以成功實施，并達(dá)到預(yù)期的效果，該安裝技術(shù)針對性強(qiáng)，對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)支撐胎架的布置、桁架的分片方式、安裝順序、焊接應(yīng)力的消除及合攏口的選擇、加勁桁架的連接節(jié)點的優(yōu)化等方面具有獨到的處理和創(chuàng)新，對今后的類似工程具有很高的借鑒價值。
　　
　　關(guān)鍵技術(shù)與亮點主要有以下幾大方面：
　　創(chuàng)新之一――立柱與橫梁相互結(jié)合的臨時支撐體系。
　　按照常規(guī)思路，自行車館各桁架吊裝單元必須設(shè)有臨時支撐胎架，在各桁架單元節(jié)點均應(yīng)設(shè)置有豎向支撐胎架。而自行車館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的桁架吊裝單元數(shù)量達(dá)44個，按照每個桁架單元的支撐胎架數(shù)量為2個，每個支撐胎架長度取30米，則整個項目的臨時胎架數(shù)量將達(dá)88個，胎架總重700多噸。為此寶冶對臨時支撐體系進(jìn)行系列優(yōu)化，并經(jīng)周密受力計算驗證后，最終確定采用立柱及橫梁相結(jié)合的支撐體系，這比傳統(tǒng)的方式更科學(xué)、更合理，經(jīng)調(diào)整之后，胎架實際需要總長度、總重量減少約百分之四十。此形式的支撐胎架不但節(jié)省了施工成本，而且沒有減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件的支撐點，還大大增強(qiáng)了支撐體系的整體穩(wěn)定性，避免了結(jié)構(gòu)安裝過程中出現(xiàn)安裝次應(yīng)力。另外在單層網(wǎng)殼中部設(shè)置橫梁后，可以利用橫梁鋪設(shè)安全網(wǎng)，為作業(yè)安全提供強(qiáng)有力保障，可謂是一舉多得、低耗高效。
　　創(chuàng)新之二――科學(xué)合理的吊裝程序
　　廣州亞運會自行車館屬于閉合的體育館結(jié)構(gòu)，館內(nèi)結(jié)構(gòu)布置有大量樓板，吊機(jī)等機(jī)械無法入內(nèi)�？紤]到自行車館結(jié)構(gòu)中的環(huán)形約束桁架的剛度及強(qiáng)度較大，環(huán)形約束桁架閉合之后，會形成“箍”的作用，對整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及受力非常有利，因而結(jié)構(gòu)安裝方式采用的是大型吊機(jī)進(jìn)行跨外吊裝，寶冶根據(jù)自行車館建筑結(jié)構(gòu)自身特點，對所要吊裝的各桁架和構(gòu)件進(jìn)行單片的結(jié)構(gòu)計算分析，畫出單元的應(yīng)力圖、位移圖，保證安裝方法符合結(jié)構(gòu)受力要求。合理劃分出各個單元，在各單元劃分好之后，科學(xué)合理的安裝程序是項目得以順利實施的一個關(guān)鍵，結(jié)合現(xiàn)場實際，以環(huán)形約束桁架、徑向桁架、單層網(wǎng)殼、加勁桁架、裝飾構(gòu)架的先后次序進(jìn)行施工，不采用常規(guī)的高空散裝法，而是分條、分塊進(jìn)行安裝，有利于地面拼裝與臨時支撐搭設(shè)，也有利于為交叉施工留出作業(yè)面，減少了高空作業(yè)量，完全實現(xiàn)了對質(zhì)量、進(jìn)度、成本的有效控制。
　　
　　創(chuàng)新之三――采用門型板連接工藝
　　廣州亞運會自行車館網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由大量的圓型管管管相貫而成，所有的連接方式均為焊接，并且焊縫大量交叉，該種結(jié)構(gòu)自身的焊接應(yīng)力相當(dāng)大。為了使得如此大的焊接應(yīng)力得以順利釋放，寶冶項目技術(shù)開發(fā)小組對傳統(tǒng)的高強(qiáng)螺栓連接點進(jìn)行了改進(jìn)，在合攏口處采用“門型板”的連接工藝。
　　門型板工藝的優(yōu)勢：一是在控制焊接收縮、釋放焊接應(yīng)力方面，高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點依靠螺栓孔的間隙進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)量有限。門型板連接節(jié)點一端滿焊，另外一端自由，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，對焊接應(yīng)力釋放更有利，確保了工程質(zhì)量；二是傳統(tǒng)的高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點構(gòu)造相對復(fù)雜、施工難度大，門型板連接節(jié)點的自我調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，施工速度快；三是門型板使用之后可以循環(huán)利用，高強(qiáng)螺栓不可重復(fù)使用，因此門型板在施工成本上有利。自行車館項目對接口共有180個，每個對接口按照8副高強(qiáng)螺栓連接副計算，每副連接副成本約500元，整個項目共可節(jié)約成本70多萬元。
　　創(chuàng)新之四――旋轉(zhuǎn)就位的安裝方式
　　廣州亞運會自行車館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋在主結(jié)構(gòu)上部設(shè)計為飄帶狀，飄帶由座落于屋頂?shù)?88個支座進(jìn)行連接。各支座的角度均不一樣，沿著空間曲面在不斷地變化。此部分結(jié)構(gòu)是整個項目安裝中最為艱難的一環(huán)，若直接按照原設(shè)計意圖進(jìn)行施工，即先把各支座單獨就位好之后，再對各支座間的構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)檔，其安裝精度及速度均無法保證，根本就無法實施。寶冶項目技術(shù)開發(fā)小組經(jīng)過反復(fù)研究和探討，最終提出“旋轉(zhuǎn)就位法”的構(gòu)想，通過巧妙的處理和連接后，結(jié)構(gòu)中連桿與支撐的連接點是活動的，使得支座在高空就位時可以前后、左右自由調(diào)節(jié)，保證上下節(jié)點均座落于設(shè)計指定位置。該旋轉(zhuǎn)就位安裝方式技術(shù)獨辟蹊徑，實用可行，是加勁桁架安裝的首選方案。對此設(shè)計院及業(yè)主等均為寶冶的精湛安裝技術(shù)及巧妙的安裝構(gòu)想所折服，并予以了高度肯定。
　　寶冶集團(tuán)在廣州亞運會自行車館147米大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工中，克服了施工過程中的重重技術(shù)難題，最終保質(zhì)、保量、如期完成工程施工。成功實現(xiàn)了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由外力支撐體系向自由支撐體系的轉(zhuǎn)換。通過華南理工大學(xué)全過程的應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測、分析，得出結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化平緩，應(yīng)變值合理，結(jié)構(gòu)的實際狀況與理論狀態(tài)接近，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計效果。該安裝技術(shù)的成功開發(fā)不僅為寶冶集團(tuán)今后進(jìn)行類似項目的施工提供技術(shù)指導(dǎo)和借鑒，而且填補(bǔ)了國內(nèi)在單雙層混合網(wǎng)殼這一領(lǐng)域的技術(shù)空白。其安全可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)適用性受到了業(yè)主、設(shè)計部門、監(jiān)理部門及行業(yè)內(nèi)專業(yè)專家的一致好評。

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