匠心筑造｜打造鋼結(jié)構(gòu)工程新樣板

近日，由中國(guó)能建葛洲壩建設(shè)公司承建的廣州南沙國(guó)際金融論壇（IFF）永久會(huì)址項(xiàng)目國(guó)際會(huì)議中心完成鋼結(jié)構(gòu)施工，“木棉花”骨架正式形成，雛形顯現(xiàn)。

國(guó)際金融論壇（IFF）永久會(huì)址項(xiàng)目是廣東省的重點(diǎn)工程，被譽(yù)為粵港澳大灣區(qū)新地標(biāo)。項(xiàng)目造型獨(dú)特、體量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、異性結(jié)構(gòu)多，在國(guó)內(nèi)大型場(chǎng)館建設(shè)中也屬少見(jiàn)。

 

一、體系多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，深化設(shè)計(jì)是關(guān)鍵

項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程體系多、構(gòu)件數(shù)量繁多，加之立面和屋面結(jié)構(gòu)較復(fù)雜等因素，如何在短期內(nèi)完成深化設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)施工的第一重考驗(yàn)。

經(jīng)過(guò)模擬比對(duì)，項(xiàng)目部采用Tekla Structures軟件建模為主、AutoCAD軟件細(xì)化為輔、ANSYS等軟件配合受力分析，對(duì)全部鋼結(jié)構(gòu)，進(jìn)行全面三維模型建模。

“我們從深化設(shè)計(jì)階段便統(tǒng)籌規(guī)劃材料清單，實(shí)現(xiàn)深化設(shè)計(jì)分段合理、跨區(qū)段對(duì)接無(wú)縫、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)科學(xué)的深化設(shè)計(jì)目標(biāo)。”項(xiàng)目經(jīng)理張美飛介紹說(shuō)。

據(jù)了解，門斗鋼拱落地節(jié)點(diǎn)、插入式鋼接節(jié)點(diǎn)、立面結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)構(gòu)造更為復(fù)雜。

針對(duì)這些復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，項(xiàng)目部在深化設(shè)計(jì)階段就充分考慮其工藝因素，對(duì)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行有限元分析，在推演中將可能出現(xiàn)的問(wèn)題充分暴露出來(lái)，通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行不斷優(yōu)化調(diào)整，為構(gòu)件加工和安裝創(chuàng)造最優(yōu)的條件。

二、體量大、異形結(jié)構(gòu)多，加工與運(yùn)輸爭(zhēng)分奪秒

項(xiàng)目總用鋼量達(dá)到16500噸，近30000個(gè)構(gòu)件，且有大量相貫斜交的鋼管桁架。如此大體量異形鋼結(jié)構(gòu)，不僅需要特殊定制，全國(guó)能生產(chǎn)的廠家也不多。

“鋼管相貫線、相貫口的切割精度及坡口的設(shè)置是保證鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的基本前提條件，其相貫口的切割直接影響到構(gòu)件的拼裝與焊接質(zhì)量。”項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程師王亮介紹到。

對(duì)于鋼管切割，項(xiàng)目最終確定采用數(shù)控相貫線切割機(jī)及數(shù)控鋸床進(jìn)行精確切割，切割制作后再采用打磨機(jī)去除切割面的氧化渣的方案。

 

 

 

工期緊，疫情防控壓力大，如何將這16500噸鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，也是困難重重。

“經(jīng)過(guò)推演，我們采用現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一指揮管理，工廠配套生產(chǎn)發(fā)貨，陸運(yùn)為主、海運(yùn)備用的加工、運(yùn)輸、安裝一體化調(diào)度平臺(tái)。”項(xiàng)目副經(jīng)理江章高介紹到。

另外，對(duì)于部分構(gòu)件屬超限構(gòu)件，合理拆分運(yùn)輸，也是鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸管理中的重要一環(huán)。

同時(shí)，針對(duì)構(gòu)件運(yùn)輸環(huán)節(jié)，項(xiàng)目部開(kāi)發(fā)應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)跟蹤構(gòu)件，有效監(jiān)控構(gòu)件運(yùn)輸狀態(tài)，保證構(gòu)件實(shí)時(shí)位置可查。

三、造型獨(dú)特、建造標(biāo)準(zhǔn)高，施工過(guò)程挑戰(zhàn)不斷

1.立面柱網(wǎng)安裝穩(wěn)定性控制

據(jù)介紹，國(guó)際會(huì)議中心外立面柱網(wǎng)與屋面飛檐懸挑桁架整體成型，懸挑桁架需在立面柱網(wǎng)安裝完成后作為支撐再進(jìn)行安裝。但立面柱網(wǎng)除二層通過(guò)鋼梁與主體連接外，二層至頂部為全懸空構(gòu)造，與主體結(jié)構(gòu)間存在9米左右的距離。

如何保證屋面與立面柱網(wǎng)形成結(jié)構(gòu)體系前柱網(wǎng)的穩(wěn)定性和控制安裝過(guò)程柱網(wǎng)的變形，是立面結(jié)構(gòu)安裝的難點(diǎn)。

“在施工過(guò)程中，我們提前設(shè)置屋面桁架支撐胎架，柱網(wǎng)安裝順序從兩側(cè)有依附結(jié)構(gòu)處開(kāi)始，形成局部穩(wěn)定后向中間逐步安裝。同時(shí)，將立面柱從二層分段，待柱與二層鋼梁相連形成整體后再安裝二層以上柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。”項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程師王亮紹到。

如此一來(lái)，為立面柱網(wǎng)整體提供足夠的穩(wěn)定性。

2.超重鋼件吊裝受限，分段拆分，組合法解圍

屋面環(huán)桁架由大量弧形相貫圓管構(gòu)件組成，總長(zhǎng)約600米，總重量超過(guò)480噸。

為此，項(xiàng)目部選擇使用分段拆分吊裝組合的方法，也就是將環(huán)桁架拆分為28段，每段平均重量約17噸，使用250噸履帶吊，吊裝至平均40米高度的外立面立柱鋼結(jié)構(gòu)預(yù)留端口。

分段的環(huán)桁架，組裝時(shí)同樣需要謹(jǐn)小慎微。起吊過(guò)程中為掌握重心，施工人員使用BIM技術(shù)，模擬構(gòu)件的起吊平衡點(diǎn)，計(jì)算出起吊點(diǎn)，布置吊耳。

 

正是基于嚴(yán)密的施工前測(cè)算，每段環(huán)桁架都實(shí)現(xiàn)了順利吊裝。

3.焊接量大、標(biāo)準(zhǔn)高

據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目一級(jí)焊縫就達(dá)到了60%以上，可以說(shuō)是高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。據(jù)了解，總焊縫長(zhǎng)達(dá)60000米。

“一級(jí)焊縫可以說(shuō)是要求標(biāo)準(zhǔn)最高的焊接技術(shù)。一級(jí)焊縫應(yīng)進(jìn)行100％的超聲波探測(cè)檢驗(yàn)，而二級(jí)焊縫則只需要進(jìn)行抽檢?！表?xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程師王亮介紹到。

值得一提的是，現(xiàn)場(chǎng)的另一焊接難點(diǎn)，則是相貫焊。所謂相貫，指的是相貫線，是相貫鋼管端口與主鋼管圓周向180°范圍內(nèi)相交的軌跡線。相貫焊就是沿著這些曲線對(duì)圓管進(jìn)行無(wú)縫焊接。由于管與管之間相交的地方不是平面的，而是一條或幾條空間的曲線，質(zhì)量控制難度大。

為了減少結(jié)構(gòu)焊接變形，構(gòu)件焊接采取多點(diǎn)同步對(duì)稱焊接的方式，焊接前編排合理的焊接順序，保證焊接變形在局部小單元中消化，控制整體變形。

現(xiàn)場(chǎng)焊接焊絲共計(jì)約100余噸，僅國(guó)際會(huì)議中心東入口桁架，就使用了3噸焊絲，屋面鋼結(jié)構(gòu)近21000根次相貫斜交的鋼管桁架，焊接量同樣十分巨大。

四、創(chuàng)新運(yùn)用管理平臺(tái) 打造智慧數(shù)字項(xiàng)目

一系列智能化、智慧化、數(shù)字化的監(jiān)測(cè)監(jiān)控、報(bào)警及防護(hù)系統(tǒng)，在國(guó)際金融論壇會(huì)址項(xiàng)目這個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)，可以說(shuō)是一站式配齊。

炫酷感最強(qiáng)的還得是智慧展廳，矩陣大屏、全息投影、電子觸控書(shū)、數(shù)字沙盤…，集展示與綜合指揮平臺(tái)為一體的中心化、智能化平臺(tái)。

智慧工地管理平臺(tái)中應(yīng)用的塔吊限位防碰撞系統(tǒng)，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了塔吊碰撞零事故。

安裝在工地各處的高清攝像頭，將工地各個(gè)施工環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在了智慧展廳內(nèi)，再與手機(jī)APP相連，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地可快速直觀地了解施工現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)度、質(zhì)量、安全、特種設(shè)備運(yùn)行等。

 

另外，建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的安全體驗(yàn)館隨時(shí)對(duì)所有施工人員開(kāi)放，戴上VR眼鏡，手持觸摸手柄，就可以“親歷”工程建設(shè)施工中火災(zāi)、電擊、坍塌、機(jī)械事故、高空墜落等幾十項(xiàng)工程事故，把以往有關(guān)安全事故的“說(shuō)教式”教育轉(zhuǎn)變成“體驗(yàn)式”教育。

            隨著建設(shè)的不斷推進(jìn)，承載眾多期盼與使命的國(guó)際金融論壇（IFF）永久會(huì)址這朵“木棉花”正加速綻放。