国家会议中心二期贵宾午宴厅结构综合施工技术

国家会议中心二期项目贵宾午宴厅位于主体结构3层（-轴//（-轴），为圆形钢框架结构，主要包括直径22 m的中心环梁体系（Ø800×20、R700×300×18×20）、24根发散状的钢梁（□700×300×18×20,□700×300×25×25）、24根钢柱支撑（Ø450×18）、连系梁、斜撑及耳房等，跨度为62 m，最低点标高为+30.520 mm，最高点标高为45.214 mm，构件材质为Q355B，重达400 t（图1）。图1贵宾午宴厅三维图1、施工难点1.1条件复杂，方案选择难度大贵宾午宴厅结构形式复杂,其下为标高3 000 m结构的楼面，由于楼面承载力低，难以承受大型机械施工作业，其上部为屋面预应力网壳结构，与贵宾午宴厅中心环梁的间距仅0.2 m，施工空间狭小。1.2场地紧张，施工组织难度大根据施工安排，屋面预应力网壳施工时需在标高30.000 m楼面建立3个27 m×72 m的滑移操作平台，其中最南侧的滑移操作平台位于午宴厅中间，为此午宴厅须待屋面网壳滑移操作平台拆除后方能施工，致使施工组织难度大。1.3结构外露，施工质量要求高由于贵宾午宴厅的功能定位为国宴，部分外漏的钢结构，观感质量要求高，对安装精度及焊缝外观等要求严格。针对上述施工难点，确定贵宾午宴厅的施工方法为：在网壳合龙前，用塔式起重机将钢构件吊至30.000 m标高的楼面分散放置；中心环梁体系使用楼面拼装、单轨单车整体提升，提升反力架为屋面网壳；钢柱、钢梁及支撑等使用汽车式起重机进行安装。2、施工方案2.1施工机械选择由于标高30.000 m楼面设计承载力较低，无法满足大型机械施工作业的要求。为满足钢构件倒运及吊装需求，经多次试算，选择3 t叉车和8 t汽车式起重机进行作业。2.2施工分区据现场施工条件，将午宴厅分为中心环梁提升区、周圈吊装区、合龙区和两个耳房等部分（图2）。图2贵宾午宴厅分区示意2.3施工流程贵宾午宴厅施工流程为：安装吊装区钢柱钢梁，在楼面拼装提升区中心环梁体系→整体提升中心环梁体系→安装合龙区钢梁及斜撑等→卸载中心环梁体系，贵宾午宴厅安装完成（图3）。（a）

（b）（c）

（d）图3贵宾午宴厅施工流程（a）吊装区安装+提升区拼装；（b）提升区整体提升；（c）合龙区安装；（d）卸载2.4施工组织钢在屋面网壳合龙前构件，使用塔式起重机吊运至标高30.000 m楼面，分散放置在安装位置附近。待滑移操作平台拆除后同步进行吊装区安装和提升区地面拼装，超重构件使用2台叉车抬运；在提升区地面拼装焊接的同时安装提升设备及辅助支撑等。中心圆环体系提升过程中应重点关注各提升点是否同步，提升到位固定后，按计划安装合龙区钢梁、连系梁和斜撑等；待所有构件安装焊接完毕并验收合格后，方可进行卸载。2.5施工模拟使用midasGen有限元软件对午宴厅进行施工模拟，包括屋面网壳、贵宾午宴厅、临时支撑在内的施工过程模拟。对中心环梁按1.4动力系数进行整体提升模拟，模拟标高30.000 m位置钢梁的刚度对午宴厅施工过程的影响。经施工模拟，午宴厅施工过程中屋面网壳最大组合应力为–80 MPa，满足强度要求；临时支撑最大反力为345 kN，满足强度要求；单轨吊车最大提升力为185 kN，满足强度要求；贵宾午宴厅结构最大组合应力为59 MPa，满足强度要求；午宴厅结构最大竖向位移为–43 mm，安装时采用起拱措施；由于标高30.000 m位置的钢梁刚度大，故对午宴厅施工过程影响很小。3、中心圆环体系安装午宴厅中心圆环体系使用楼面拼装、整体提升方案，提升重量93 t，提升高度15 m，待合龙区安装完成后进行卸载（图4）。（a）（b）（c）（d）图4贵宾午宴厅施工过程（a）提升区拼装；（b）提升区提升；（c）合龙区安装；（d）卸载3.1提升设备中心圆环体系使用8个同规格同型号的20 t单轨吊车进行整体提升，提升高度15 m，提升速度为90 mm/min每个单轨吊车上部使用25 t吊装带与屋面网壳无索主拱连接，单轨吊车下部吊钩与焊接在中心圆环环梁上的吊装耳板连接，如图4（a）所示。3.2辅助支撑考虑屋面网壳的承载力并根据施工模拟结果，提升前使用4个辅助支撑对屋面网壳进行加固。辅助支撑生根于标高30.000 m楼面的主梁上，通过后置埋件焊接卡板进行固定。上部支撑在屋面网壳无索主拱上，采用抱箍和多个螺栓拧紧卡死的方式进行固定，如图4（b）所示。3.3提升过程待中心圆环体系拼装焊接完成且提升设备准备就绪后进行试提升，先提升100 mm，静置2 h确认无误后方可进行正式提升，如图4（c）所示。正式提升过程中，8个提升单轨吊车由同一开关箱控制同步，须时刻关注各提升点位的高差、吊装带的松紧程度和吊耳焊缝。提升时单轨吊车应防止其长时间工作发热，因此工作30 min后须间歇30 min，在间歇期间进行单轨吊车松紧检查、提升点位标高测量等工作。中心圆环体系提升到设计标高后停止提升。3.4提升后临时加固中心圆环体系提升到位后应进行临时固定，固定措施分刚性固定和揽风绳固定2种。前者是在辅助支撑上焊接临时固定三脚架，将中心圆环体系与辅助支撑进行刚性连接；后者是使用Ø15钢丝绳将中心圆环体系沿4个方向进行拉接固定。4、施工质量控制4.1施工精度控制根据施工模拟计算结果，中心圆环体系提升高度需预起拱50 mm，以保证卸载后的结构高度与设计高度吻合。安装时应严格控制钢柱垂直度，待复测并调整无误后方可焊接柱脚。钢梁