中億豐建設(shè)集團股份有限公司 蘇州 215131

1 工程概況

蘇州廣播電視臺總臺現(xiàn)代傳媒廣場工程位于蘇州工業(yè)園區(qū)南施街以東，蘇州大道東以南，中央河以北，總建筑面積約32.8萬 m2。工程地下3 層，地上由2 幢塔樓及裙房組成。辦公塔樓42 層，高度214.8 m，采用核心筒鋼框架結(jié)構(gòu)體系；酒店塔樓38 層，高度164.9 m，采用核心筒-外框架勁性結(jié)構(gòu)。2 幢塔樓屋頂均設(shè)計為上方下圓的空間自由曲面單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。辦公樓及屋頂結(jié)構(gòu)示意見圖1。

2 網(wǎng)殼屋架特點及組成[1,2]

2.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)特點

兩塔樓屋頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)均為下部橢圓形，上部長方形，且下部結(jié)構(gòu)小于上部結(jié)構(gòu)，呈碗狀形態(tài)。底部設(shè)有一道橢圓形鋼圈梁，頂部外邊緣與鋼梁連接，南北側(cè)頂環(huán)梁下部有混凝土柱支撐，東西側(cè)頂環(huán)梁下部無支撐，跨度31.5 m，標高范圍為150.660～164.850 m，結(jié)構(gòu)形式為空間扭曲網(wǎng)殼體。

2.2 網(wǎng)殼鋼構(gòu)件組成

圖1 辦公樓及屋頂結(jié)構(gòu)示意

屋頂碗狀網(wǎng)殼除頂部環(huán)梁為箱型構(gòu)件+半圓管組合形式外，其余都為空間彎曲鋼管，通過鋼管的彎扭，形成上方下圓的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。東西向頂圈梁為□500 mm×250 mm×30 mm+Φ325 mm×12 mm（半圓管），南北向頂圈梁為□500 mm×250 mm×30 mm+Φ219 mm×12 mm（半圓管），次管為Φ102 mm×7 mm，主管為Φ203 mm×10 mm，底部環(huán)管為Φ219 mm×12 mm。

3 焊接材料

鋼材材質(zhì)主要為Q345B，手工焊條選用E5015（中國標準），Φ3.2 mm、Φ4.0 mm。二氧化碳焊絲選用藥芯焊絲E501T-1，Φ1.2 mm。

4 主要技術(shù)應(yīng)用點[3,4]

4.1 構(gòu)件加工制作

由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件眾多，且多桿交匯節(jié)點對于構(gòu)件加工制作精度要求較高，在圖紙深化設(shè)計方面主要采用的是目前國際上最先進的日本MdiSystem軟件和相貫面等離子-火焰管材數(shù)控切割機，它通過對整個結(jié)構(gòu)的數(shù)字化虛擬建模，通過計算機1∶1模擬設(shè)計，輸出指令，實現(xiàn)無圖紙化加工，確保構(gòu)件加工精度及質(zhì)量要求。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)模擬施工技術(shù)

根據(jù)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點、現(xiàn)場安裝及運輸條件，將網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分解成多個小桁架拼裝單元進行模擬工況分析，采用MIDAS 7.80分析軟件對構(gòu)件模擬計算，確定合理的拼裝順序。

4.3 測量技術(shù)

（a）滿堂腳手架搭設(shè)前，按照設(shè)計圖紙在樓層上確定投影基準點，投影基準點在選擇時，應(yīng)盡量確保垂直傳遞的視線通視，與樓層主梁相避讓。在樓層面的四角設(shè)置4 個投影基準點，并要保證每個基準點可通視相鄰2 個基準點。根據(jù)CAD放出的分塊圖投影1∶1在樓面放出實線。

（b）拼裝過程中每個拼裝單元，利用CAD模型圖紙，確定各個節(jié)點坐標，現(xiàn)場根據(jù)CAD放樣的三維坐標通過全站儀坐標測量法來控制網(wǎng)殼形狀及位置。

4.4 高空分段拼裝技術(shù)

按東西、南北兩個方向?qū)ΨQ安裝，經(jīng)工廠預拼裝的分塊鋼架從中間逐塊安裝形成四面、中間4 片支座，保證網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在分塊安裝時采用兩邊纜風繩臨時穩(wěn)定措施，在分塊間電焊完成后，才能松纜風繩。網(wǎng)殼桁架中間部分與頂環(huán)梁連接牢固后，逐漸向兩側(cè)擴展安裝，可確保安裝時的穩(wěn)定性。

5 施工工藝流程

施工工藝流程：鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計→網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分塊編號→構(gòu)件加工、運輸→測量放線→安裝底部環(huán)梁→滿堂腳手架搭設(shè)→安裝頂部環(huán)梁→分段桁架工廠拼裝、運輸→東西兩側(cè)主桁架對稱安裝、桿件補缺→南北兩側(cè)主桁架對稱安裝、桿件補缺→東西兩側(cè)桁架向南北兩邊對稱擴展安裝→焊接節(jié)點補漆→防火涂料施工→工程質(zhì)量驗收→拆除滿堂腳手架。

6 主要施工階段[5-7]

6.1 測量放線

6.1.1 主控軸線

在樓層面的四角設(shè)置4 個投影基準點，并要保準每個基準點可通視相鄰2 個基準點。如圖2所示，投影基準點選擇時，應(yīng)盡量保證垂直傳遞的視線通視，與樓層主梁相避讓。

圖2 主控軸線定位

6.1.2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)實線引測

第1步：放實線方法：取四角點定位，形成一個長方形。以投影分塊線逐條放投影實線等基準測量線，將每片網(wǎng)殼桁架的控制點投影到樓板上。

第2步：安裝頂部四周鋼梁，鋼梁位置確定使用全站儀將軸線引至頂部，控制鋼梁水平與標高位置。

第3步：四邊以中間分塊為中心，逐塊向上安裝至頂部，形成四邊中間形成網(wǎng)殼，整個網(wǎng)殼初步形成穩(wěn)定體。逐塊安裝測量，安裝時用全站儀測量安裝網(wǎng)殼桁架主桿的空間位置，并用垂準儀或線錘復核桁架端部是否與樓層上投影點相符。

第4步：由于中間分塊到頂已形成穩(wěn)定體、兩邊分塊從下往上安裝有了依靠，安裝分塊時全站儀引線向上，只控制單邊一頭上下兩點的空間位置，逐塊到頂，并用垂準儀或線錘復核桁架端部是否與樓層上投影點相符。最后補缺四角，形成整體。

6.2 網(wǎng)殼分塊

根據(jù)結(jié)構(gòu)情況、現(xiàn)場安裝條件和運輸條件，對網(wǎng)殼進行分塊，共分為62 個小桁架。

6.3 網(wǎng)殼安裝滿堂腳手架搭設(shè)

（a）網(wǎng)殼安裝滿堂腳手架形式：網(wǎng)殼安裝，有大量的桿件要補缺，分段桁架安裝時要有臨時擱置點，因此在網(wǎng)殼下方需搭設(shè)滿堂腳手架，滿堂腳手架需按網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)曲面形狀搭設(shè)呈階梯狀，頂部高度需嚴格控制。

（b）滿堂腳手架支撐面節(jié)點處理（圖3）。

6.4 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝流程

（a）安裝底環(huán)梁，滿堂腳手架搭設(shè)；

（b）安裝頂環(huán)梁（東西側(cè)頂環(huán)梁腳手架局部加強）；

圖3 滿堂腳手架支撐面節(jié)點處理

（c）對稱安裝東西兩側(cè)主桁架；

（d）安裝東西兩側(cè)主桁架之間的補缺構(gòu)件；

（e）對稱安裝東西兩側(cè)擴展桁架及補缺構(gòu)件；

（f）自下而上對稱安裝南北兩側(cè)主桁架及補缺桿件；

（g）東西兩側(cè)桁架向南北兩側(cè)擴展安裝，與南北兩側(cè)主桁架對接，補缺桿件。

6.5 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)高空吊裝

（a）進行高空吊裝時應(yīng)合理選擇吊點，以減少構(gòu)件變形。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)拼裝過程中是一個不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系，吊裝安全措施須通過驗收，合格后方可施工，特別是塔吊司機與指揮工信號傳遞一定要明確，方可起落鉤。

（b）南北方向的橫向桁架，在安裝到第二層桁架時，為減少桁架對腳手架的水平作用及控制桁架變形，用50 kN手拉葫蘆從停機坪頂部將桁架拉緊，直至桁架與頂環(huán)梁完全連接后手拉葫蘆才能松掉。

（c）網(wǎng)殼桁架中間部分到頂與頂環(huán)梁連接牢固后，逐漸向兩側(cè)擴展安裝，能確保安裝時的穩(wěn)定。

（d）對于橫向網(wǎng)殼桁架，下弦兩端至少要有4 根補缺桿件與底下已安裝好的桁架連接牢固，上弦穩(wěn)妥擱置在腳手架上，一端與已安裝的同一層的橫向桁架的弦桿的對接襯管裝配完成，并定位焊固定牢固后才能卸鉤。

（e）對于豎向網(wǎng)殼桁架，主桿下端要與已安裝的桁架桿對接（襯管套進），并定位焊固定，上端固定在滿堂腳手上，并在上端至少有2 根補缺桿件與相鄰桁架連接固定后才能卸鉤，卸鉤后及時安裝補缺桿件。

6.6 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)鋼管焊接施工

（a）鋼管對接焊縫：鋼管對接采用全熔透、雙面坡口對接焊縫，焊縫質(zhì)量等級為一級。

（b）鋼管相貫線焊縫：主管與支管的連接焊縫為相貫線焊縫，應(yīng)沿全周連續(xù)焊接并平滑過渡，全熔透焊縫的質(zhì)量等級為二級，角焊縫和部分熔透焊縫的質(zhì)量等級為三級。

（c）當多根支管同時交于一節(jié)點，且支管同時相貫時，支管按直徑大和管壁厚優(yōu)先焊接。

（d）圓鋼管相貫時，支管端部的相貫線焊縫位置沿支管周邊分為A（趾部）、B（側(cè)面）和C（踵部）3 個區(qū)域。相貫線焊縫按以下原則處理：當支管壁厚≤6 mm時，采用全周角焊縫；當支管壁厚＞6 mm時，所夾銳角θ≥75°時，采用全周帶坡口的全熔透焊縫；當支管壁厚＞6 mm時，所夾銳角θ＜75°時，A、B區(qū)采用帶坡口全熔透焊縫，C區(qū)采用帶坡口部分熔透焊縫（θ＜35°時，可采用角焊縫），各區(qū)相接處坡口及焊縫應(yīng)圓滑過渡；多管相貫時，其軸線相交點與主軸線的允許偏心值應(yīng)≤d0/4，（d0為主管直徑）。

7 結(jié)語

蘇州廣播電視總臺現(xiàn)代傳媒廣場項目主塔樓屋面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在采用以上分段桁架高空拼裝方法后，分段桁架運至現(xiàn)場后可直接吊裝，減少現(xiàn)場拼接及材料堆放場地。解決了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件數(shù)多、交叉對接精度控制難，現(xiàn)場焊接工作量大等難題。減少現(xiàn)場大量高空吊裝、焊接作業(yè)，對施工安全具有積極作用。分段桁架采用工廠拼裝，較現(xiàn)場拼裝、焊接，質(zhì)量可控制性更強。構(gòu)件加工采用先進的加工軟件和自動加工機械進行放樣下料，在確保網(wǎng)殼桿件的加工精度的同時也提高了安裝精度。施工速度快，工期短，降低了施工管理成本。酒店樓部位高空網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)拼裝完成后，達到設(shè)計要求的各項指標。