上海市機械施工集團有限公司 上海 200072

1 工程概況

虹橋商務區(qū)核心區(qū)（一期）區(qū)域供能能源中心及配套工程是上海虹橋商務區(qū)核心區(qū)工程的重要配套工程。能源中心項目分南、北各一個能源站。

南站位于嘉閔高架路以東，華翔路建虹路環(huán)形匝道內，用地面積9 505 m2，為地下2層、地上1層結構。北區(qū)能源站位于華翔路揚虹路環(huán)形匝道內，用地面積7 952 m2，占地面積3 903 m2，為地下1層、地上2層結構。

為了更能達到防腐作用，對高濕度的冷卻塔圍護更為有利，南北站頂棚均采用鋁合金結構形式，鋁合金材質為6061-T6，其中南站鋁合金裝飾網架約2 100 m2，高約16 m。網架主要由材料截面為250 mm×125 mm×5 mm×9 mm的工字鋁合金拼接而成。

北站高約20 m，為多曲面不規(guī)則錐體。是一個冷卻塔的圍護結構，為了達到建筑外觀的完美，每個立柱均為向內不同角度的傾斜，形成一個橢圓錐體；外立面采用鋁合金百葉，能達到通風、遮光、遮視線的作用；結構采用工字鋁合金結構，并設一定的斜支撐，以達到穩(wěn)定效果，截面形式為350 mm×200 mm×8 mm×13 mm及350 mm×200 mm×10 mm×13 mm共2種[1,2]。

2 鋁合金工程施工工藝

2.1 現場測量

2.1.1 準備工作

埋件安裝的精度是保證該工程能否順利進行的關鍵，因此保證埋件的精度是本工程成敗的重中之重。

施工測量前對測量員進行了系統的交底，熟悉施工圖紙，不斷地在電腦中反復模擬，我們還采用從日本進口的、反應時間達到2 s的紅外線全站儀及可360°旋轉的反射棱鏡。從測量方案的編制、數據準備及偏差的糾正等方面事先考慮好應對措施。

為了使現場安裝準確，構件加工前，我們對現場每個埋件進行實測實量，將實際數據反饋到建筑模型中，調整構件桿件的相關尺寸。

2.1.2 針對該工程制訂的詳細的測量方法

網架及鋁合金百葉結構的測量，主要為支座位置，它根據設計后的X、Y、Z軸坐標，由土建提供原始坐標點和現場軸線位置，用全站儀進行測量定位每個支座點位，其中南站為52個點，北站為113個點。這里需要說明的是，構件上的測量點在節(jié)點的中心位置。

2.2 埋件安裝

現場埋件的安裝，根據設計要求的坐標點和圖示方向，在土建澆筑混凝土線，固定在圈梁和支承柱頂上（北站共113個埋件，南站52個埋件），要用全站儀嚴格控制埋件達到設計的精度，X、Y方向為-5～+5 mm，Z方向為-3～+3 mm，確保網架支座能正確地坐落在埋件上。

為了確保埋件安裝的正確性和減少偏差，總包在埋件安裝過程中需要進行多次測量復核、調整。為防止混凝土結構施工對埋件位置造成影響，對調整好的埋件進行臨時鋼性支撐固定；在混凝土施工過程中，我公司將安排人員跟蹤檢查埋件位移情況，發(fā)現問題需施工方及時解決，確保埋件安裝質量。

1）混凝土澆筑前再次復核埋件坐標，確保埋件位置的正確性（每個埋件在不同的施工階段將復測3～5次）。

2）與土建單位密切配合，在澆筑混凝土時，埋件施工技術、測量人員不間斷地進行現場觀測，用紅外線全站儀直接對準埋件定位點進行復核，如出現問題立即采取相應措施進行調整[3,4]。

2.3 支座安裝

結構安裝前須對支座連接板進行精確測量定位，以保證上部桿件拼裝順利和控制安裝偏差。

由于土建施工時會有一定的施工偏差，網殼結構對土建結構相關的尺寸要求較高。所以在結構安裝前必須到現場進行量測，取得第一手資料數據，解決土建施工偏差。支座坐標的允許偏差值X與Y方向為-5～+5 mm、Z方向為-3～+3 mm，支座連接板安裝時，先根據設計支座坐標值用全站儀將支座連接板標高調整好，再在埋件板上精放出中心線。

2.4 施工總體技術路線

鋁合金單層網殼結構及鋁合金百葉結構采用滿堂支撐腳手架搭設、高空單件散裝方案，部分無法搭設滿堂腳手架的地方局部使用可移動即搭拆腳手架來配合現場特殊工況。

根據現場實測數據，將支座與預埋件進行電焊臨時固定，并開始進行最底層桿件的安裝，將底層構件沿支座方向全部安裝到位，將施工偏差調整至設計要求范圍內，然后將支座與預埋件固定，隨即可從任一點往上安裝構件，為了防止鋁合金構件累計誤差較大，一般采用由兩側向中間進行對稱安裝的方法，形成一塊一塊穩(wěn)定的三角形結構體系。當超過2跨結構時，應采用鋼管腳手架進行臨時固定，確保鋁合金桿件節(jié)點處的螺栓不會因受力過大而導致結構失穩(wěn)。

每一單元調整到位后，可使用專用工具用螺栓將構件與連接板進行固定，以此類推，直至兩端向中間合攏完成[5,6]。

鋁合金桿件在安裝過程中應不斷復核安裝偏差，及時消除安裝偏差，保證外形尺寸，觀感柔順。如圖1、圖2所示。

圖1 鋁合金桿件平面大樣示意

圖2 鋁合金網架節(jié)點連接現場

桿件安裝時采用氣動鉚釘槍將螺栓緊固，確保鋁合金桿件固定牢固，受力均勻。

由于采用工廠加工施工現場單個桿件拼裝的方案，桿件從工地倉庫運至施工現場至空中安裝點時，需采用汽車吊將桿件吊至空中施工平臺，再由人工搬運至安裝點進行拼裝，局部汽車無法到達的地方，將采用人工搬運的方法，直接將桿件搬運至指定地點。

在鋁合金構件的安裝過程中，相關施工人員應穿軟底鞋，且不得使用尖銳物品，以免對鋁合金外表面造成損傷或劃痕。

南站鋁合金網架結構安裝完畢后再進行側封板的安裝，北站則在鋁合金結構部分安裝后進行鋁合金百葉的安裝（圖3、圖4）。

圖3 南站安裝實景

圖4 北站安裝實景

2.5 現場施工質量控制措施

1）鋁合金桿件、節(jié)點板不得在現場重新制作。

2）安裝過程中不得強制就位，嚴禁在現場安裝時擴孔，應確保螺栓自然安裝就位。

3）安裝單元應形成空間穩(wěn)定體系，隨時進行校正與臨時固定，減少累計誤差。

4）鋁合金材料不得與普通鋼結構直接接觸，需采用不銹鋼或涂料進行隔離。

5）鋁合金網殼結構安裝時要注意氣溫和風力的影響，應與設計要求相符。

6）測定支座節(jié)點的位置，控制支座的偏差。拼裝前應精確放線，其容許偏差為直徑的1/10 000，并不得大于3 mm，應采取措施排除自然環(huán)境對測量精度的影響。拼裝過程中應隨時檢查基準軸線的位置、標高和垂直偏差，及時糾正?？偲囱b完成后應檢查網殼曲面形狀的安裝誤差，其最大允許誤差應不大于直徑d的1/3 500或d±35 mm。確認安裝偏差符合要求后方可拆除安裝支架。

7）安裝時應對照圖紙確認桿件、節(jié)點板的類型、規(guī)格正確無誤、確認鎖緊螺栓的類型和數量無誤，使用Huck氣壓拉鉚螺栓，檢查螺栓尾部是否全部脫落，確認鎖扣可靠。

8）構件安裝過程中，均應對每道工序進行檢查驗收，未經驗收合格，不得進入下道工序施工。對安裝過程中的節(jié)點定位、安裝偏差、支座偏移及糾正情況均應如實記錄[7,8]。

3 鋁合金工程與傳統鋼結構工程的比較

1）以單層鋁合金網架為主體結構，自重輕。鋁合金結構用量約為18 kg/m2，耗材量大概是鋼結構的1/2～1/3，大大減輕了下部結構的荷載，節(jié)約自身材料的同時，大大節(jié)省了下部結構的材料，整個項目造價明顯下降。單一從結構造價上看，在此工程上鋁合金結構比鋼結構低約10%。因采用鋁合金結構，自重輕，下部結構可節(jié)省5%～8%造價。而且減少了日后維護費用，因此綜合價格比鋼結構低約20%。同時鋁合金型材在再生利用率上比鋼材高出30%。

2）施工均只采用人工高空散裝，場地條件無要求。在鋁合金網架的安裝過程中，幾乎可以不用任何機械設備，現場全部采用螺栓連接，無現場焊接，施工環(huán)節(jié)單一，大大降低了施工管理及質量控制難度。施工中除了操作的簡易腳手架和為了加快施工進度所用的構件垂直運輸的汽車吊外，均為人工操作，對道路場地要求也非常低，場地條件無要求，在網架施工的同時，外總體也可以穿插進行，施工工期可以大大提前。該方法安裝工期與傳統鋼結構安裝工期相比可節(jié)約60%。

3）鋁合金結構只需在四周適當位置設立支撐，減少了屋面施工中的大量支撐，同時大大增加了建筑美觀度。憑借周圍支座和自身強度，加上自重輕的特點，使得鋁合金在建筑大跨度結構中無需大量支撐，甚至在適當的跨度中無需支撐，使得建筑呈現出更美觀的空間形態(tài)，使用功能也大大提高。

4 社會、經濟效益及推廣應用前景

1）鋁合金型材樣式的隨意可變及多樣性，為架空屋面結構的景觀綠化、景觀燈的設置提供了更加方便、可靠、美觀的連接方式。

2）鋁合金結構母材的防腐性能好，抗?jié)駳?、酸堿腐蝕力很強。進行陽極氧化后，防腐性能更佳，使用周期內不需翻新。

3）鋁合金結構的經濟適用、節(jié)能環(huán)保、科學先進、形式活躍豐富，大大提高了建筑應有的價值，提升了建筑所在城市的形象[9]。

5 結語

鋁合金工程的研究成果已在本工程中成功應用，鋁合金結構的經濟適用、節(jié)能環(huán)保、科學先進、形式活躍豐富，大大提高了建筑應有的價值，提升了建筑所在城市的形象。而且前期一次性投入也較小，具有操作性強、安全可靠、成本低等優(yōu)點，具有良好的社會效益、經濟效益以及推廣應用前景，可為今后同類工程的實施提供借鑒和參考。