上海f1國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)

1、.：.；上海F1國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)鋼構(gòu)造安裝施工技術(shù)1 工程根本情況1.1 工程概略上海F1國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)位于上海市嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)，是一座具有世界一流水準(zhǔn)的公共建筑。整個(gè)賽車(chē)場(chǎng)包括賽道、主、副看臺(tái)、新聞中心、空西餐廳等各種配套設(shè)備。圖1 上海F1國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)主看臺(tái)和新聞中心、空西餐廳看臺(tái)部分及新聞中心、空西餐廳是整個(gè)工程的主體構(gòu)造，外型新穎別致。主、副看臺(tái)屋蓋均為懸臂鋼構(gòu)造，其中主看臺(tái)為獨(dú)立大鋼柱與大懸臂工字形鋼梁、銜接梁組成，空間構(gòu)造總分量為5800t。新聞中心和空西餐廳的上部構(gòu)造為大跨度鋼桁架空間體系，無(wú)論在跨度覆蓋空間和運(yùn)用功能上都具有極大的優(yōu)越性和競(jìng)爭(zhēng)性，空間桁架構(gòu)造具有受力合理，抗震性能好的特點(diǎn)。新

2、聞中心、空西餐廳總分量為5700t。1.2 構(gòu)造特點(diǎn)主看臺(tái)設(shè)計(jì)采用普通體育場(chǎng)大跨度、大空間的特點(diǎn)，與以往工程不同的是整個(gè)屋蓋設(shè)計(jì)成兩頭懸臂式樣，中間采用獨(dú)立勁性鋼柱為支承點(diǎn)。整個(gè)屋蓋系統(tǒng)荷載全靠獨(dú)立勁性鋼柱承當(dāng)及平衡，對(duì)構(gòu)造整體撓度及安裝要求非常高。在主看臺(tái)兩端各有一座輔助建筑：新聞中心和空西餐廳。這兩個(gè)建筑為對(duì)稱(chēng)構(gòu)造，構(gòu)造上部呈梭外形，為鋼框架體系，梭形的兩端分別座落在主看臺(tái)及砼塔樓頂上。梭形構(gòu)造由兩榀巨型鋼桁架及鋼桁架之間的聯(lián)絡(luò)梁組成。構(gòu)造的全部荷載經(jīng)過(guò)兩榀鋼桁架傳給砼筒體與主看臺(tái)構(gòu)造。為了使力傳送明確，在鋼桁架兩端各設(shè)置了一道轉(zhuǎn)換桁架，利用轉(zhuǎn)換桁架直接將荷載傳給砼立柱。由于荷載明確從而有

3、利于巨型桁架的設(shè)計(jì)，可以降低整個(gè)建筑的含鋼量目的。圖2 主看臺(tái)懸臂構(gòu)造和新聞中心、空西餐廳桁架構(gòu)造2 施工難點(diǎn)2.1 預(yù)埋勁性鋼柱安裝主看臺(tái)(12.7228.00米)勁性構(gòu)造共有43根立柱。立柱高為15.22米，最大單重約25噸。鋼柱之間分別用程度撐銜接和斜撐銜接。競(jìng)賽控制塔、行政管理塔的勁性柱標(biāo)高16.8828.96米，分為上中下3節(jié)(6米、5.23米、0.7米及0.12米的埋件)，最重的一節(jié)重約15噸，長(zhǎng)6米，在6層、7層及8層處有勁性鋼梁與其銜接。新聞中心與地面銜接塔、空西餐廳與地面銜接塔的勁性柱標(biāo)高由12.6030.00米，分為上中下3節(jié)(9米、7.88米、0.5米及0.12米的埋件)

4、。勁性鋼柱的安裝難度主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面：a) 精度要求高長(zhǎng)達(dá)400米的鋼構(gòu)造安裝，僅以常規(guī)的軸線偏向值來(lái)進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)控制是不夠的。由于構(gòu)造施工是分段進(jìn)展的，其累積誤差能夠呵斥鋼構(gòu)造安裝無(wú)法進(jìn)展。所以如何保證土建構(gòu)造及安裝埋件的高精度成為勁性構(gòu)造施工的難點(diǎn)。b) 交錯(cuò)施工多與勁性構(gòu)造同時(shí)施工的有土建的鋼筋、混凝土，安裝的管線等，各專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍在同一施工區(qū)域內(nèi)交叉進(jìn)展施工，使整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)不斷處于復(fù)雜多變的施工環(huán)境，加大了施工的難度。c) 主副看臺(tái)為清水混凝土構(gòu)造由于主副看臺(tái)為清水混凝土構(gòu)造，而勁性構(gòu)造為鋼與混凝土構(gòu)造，如何處理土建構(gòu)造與勁性構(gòu)造的節(jié)點(diǎn)處置，使構(gòu)造到達(dá)清水混凝土的規(guī)范是一大難點(diǎn)。2.

5、2 主看臺(tái)懸臂鋼梁安裝過(guò)程中的穩(wěn)定控制主看臺(tái)懸臂鋼梁包括前后懸臂梁，梁的根部與獨(dú)立勁性鋼柱固定，因此勁性鋼柱在懸臂梁彎矩作用下產(chǎn)生撓度，影響安裝精度。為了防止勁性鋼柱產(chǎn)生撓度，必需在施工過(guò)程中控制懸臂梁的彎矩值，也就是控制懸臂梁在平面內(nèi)的穩(wěn)定。假設(shè)在懸臂梁的懸挑端設(shè)置一暫時(shí)支撐，那么懸臂梁的穩(wěn)定可以控制，但是選用什么作為暫時(shí)支撐呢？如此高的支撐穩(wěn)定性、強(qiáng)度能滿足荷載要求嗎？支撐必需從地面開(kāi)場(chǎng)立起，與地面如何固定？能否影響其他單位施工？一切問(wèn)題都需經(jīng)過(guò)計(jì)算、協(xié)調(diào)才干決議。2.3 新聞中心、空西餐廳巨型鋼桁架安裝巨型鋼桁架的安裝是工程中難度最大的一道工序，其安裝難度表達(dá)在以下幾個(gè)方面：a) 鋼桁架

6、自艱苦、跨度大、截面高，因此在選用施工機(jī)械方面有困難，假設(shè)整體安裝，需選用一臺(tái)超大起分量的機(jī)械設(shè)備，才干安裝550噸重的鋼桁架，此方案顯然行不通。b) 假設(shè)采用分段安裝，那么根據(jù)施工條件分析，有一段鋼桁架跨越主看臺(tái)，長(zhǎng)度將近50米，重達(dá)263噸，需求兩臺(tái)300噸履帶吊雙機(jī)抬吊才干滿足安裝要求，而且在安裝過(guò)程中吊機(jī)還要負(fù)載行走一段間隔 ，對(duì)吊機(jī)的性能、施工條件等工況要求極高，每個(gè)環(huán)節(jié)必需嚴(yán)厲控制。c) 采用分段安裝的話，焊接任務(wù)量將增大，而且一切對(duì)接焊縫必需在高空完成，質(zhì)量不容易控制。d) 分段安裝必需采用暫時(shí)支架作為節(jié)點(diǎn)的暫時(shí)擱置點(diǎn)，因此支架的選用也是個(gè)問(wèn)題，支架一定要滿足剛度及穩(wěn)定性要求。另

7、外，支架及鋼桁架的穩(wěn)定性如何保證？這是安裝鋼桁架的最大難點(diǎn)。2.4 暫時(shí)支架的卸載問(wèn)題本工程鋼構(gòu)造施工過(guò)程中，都運(yùn)用暫時(shí)支架作為構(gòu)造的暫時(shí)固定，因此施工終了后，必需進(jìn)展撤除，使構(gòu)造恢復(fù)自在形狀。支架的撤除過(guò)程也就是所謂的卸載，是一個(gè)力的轉(zhuǎn)移過(guò)程，經(jīng)過(guò)對(duì)暫時(shí)支架的逐漸撤除，荷載也逐漸由暫時(shí)支架向其它構(gòu)造轉(zhuǎn)移，直至?xí)簳r(shí)支架全部撤除，荷載也轉(zhuǎn)移終了，整個(gè)卸載過(guò)程完成。在整個(gè)卸載過(guò)程中，荷載轉(zhuǎn)移是一個(gè)不確定要素，控制不好，能夠會(huì)呵斥支架受力不均，支架的強(qiáng)度、穩(wěn)定性都遭到影響，容易發(fā)生不測(cè)。3 關(guān)鍵技術(shù)3.1 為了保證預(yù)埋勁性鋼柱順利安裝，我們思索從以下幾方面進(jìn)展控制：a) 丈量控制利用全站儀對(duì)勁性鋼構(gòu)

8、造及埋件進(jìn)展定位控制是此次主要采用的丈量控制方式。由于全站儀是坐標(biāo)定位，所以在定位及復(fù)核控制時(shí)可有效地防止建筑物長(zhǎng)而引起的累積誤差。b) 鋼筋處置勁性柱預(yù)埋件的原有箍筋方式是穿過(guò)鋼構(gòu)造柱體，既影響鋼構(gòu)造性能，又不便于施工，會(huì)延伸施工工期，是一種不合理的方式。經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)的協(xié)商及討論，對(duì)箍筋方式進(jìn)展改良，改良后的箍筋方式不影響鋼構(gòu)造，且布置方式亦添加了混凝土的施工空間，使得混凝土的施工質(zhì)量得到一定程度的保證。c) 混凝土處置混凝土坍落度的控制對(duì)勁性構(gòu)造混凝土的質(zhì)量非常重要。由于勁性構(gòu)造截面較大1500800，這就呵斥混凝土澆搗面較小最小處厚度僅150，故混凝土坍落度由普通柱的10020增大到140

9、30。混凝土施工的機(jī)械根據(jù)混凝土的澆搗面及高度主要采用50、75的振動(dòng)棒，在勁性構(gòu)造外側(cè)由于鋼筋較為密集應(yīng)選用50的振動(dòng)棒，而勁性構(gòu)造內(nèi)側(cè)由于混凝土澆搗高度約為16米，故特定了16米長(zhǎng)的75振動(dòng)棒。資料的控制及機(jī)械的適中選用使混凝土的構(gòu)造密實(shí)，外觀色面一致，到達(dá)清水混凝土的表觀要求。d) 高強(qiáng)度砂漿灌漿預(yù)埋件安裝就位正確后，在預(yù)埋件下澆灌含天然骨料高性能無(wú)收縮灌漿料。灌漿時(shí)砼外表必需鞏固、無(wú)灰塵、油、油脂、水泥浮漿、修補(bǔ)物等雜質(zhì)。運(yùn)用小鑿子使施工面粗糙。在澆灌前必需使?jié)补嗝姹凰钢辽?小時(shí)。澆灌前須去除游離態(tài)的水。模板高度應(yīng)高于灌漿高度，具有足夠強(qiáng)度、防水和密閉。必需保證澆灌口處模板與根底之

10、間的間隔 為100mm，相對(duì)另一邊灌漿料冒出處間隔 為50mm。在其他邊緣也要堅(jiān)持50mm。在灌漿處，使模板向外傾斜45度角，并使其有足夠高度來(lái)保證灌漿時(shí)的落差。e) 鋼構(gòu)造支座埋件的處置新聞中心、空西餐廳下的雙向抗震彈性支座是兩個(gè)空中鋼構(gòu)造的主要承重構(gòu)件，所以支座的安裝及支座下勁性構(gòu)造、混凝土構(gòu)造的處置非常重要。首先是將埋件的位置轉(zhuǎn)化為工程坐標(biāo)，再運(yùn)用全站儀進(jìn)展定位。定位的原那么分別以空西餐廳、新聞中心各為一組，必需保證以組為單位進(jìn)展放樣，這樣可以減少2次放樣之間的偶爾誤差。當(dāng)支座定位完成后，再由全站儀進(jìn)展總的復(fù)核，這樣就能全面保證支座及其埋件的安裝定位的準(zhǔn)確性?；炷恋臐矒v方案也關(guān)系到整個(gè)

11、埋件的安裝。埋件處混凝土的澆搗先施工至下部勁性構(gòu)造的支座埋件支承處，再安裝埋件。在澆搗埋件下混凝土?xí)r，為保證埋件下的構(gòu)造密實(shí)，采用了8cm高強(qiáng)度沙漿。分段澆搗保證了柱的混凝土質(zhì)量，更保證了埋件下的構(gòu)造質(zhì)量。3.2 懸臂構(gòu)造的安裝對(duì)于體育場(chǎng)所中的懸臂構(gòu)造，我們有許多施工實(shí)例可自創(chuàng)，最類(lèi)似的要數(shù)上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)鋼屋蓋的施工了。因此，我們自然想到用暫時(shí)支撐作為施工中懸臂端的暫時(shí)擱置點(diǎn)，以處理鋼梁平面內(nèi)穩(wěn)定性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)對(duì)荷載進(jìn)展計(jì)算，決議采用609鋼管作為暫時(shí)支撐，鋼管根部與事先埋設(shè)在看臺(tái)砼構(gòu)造上的埋件相連，上部經(jīng)過(guò)銜接板與懸臂主梁銜接。此種方法只處理懸臂主梁前半段的安裝，由于懸臂主梁后半段即場(chǎng)外一段

12、分開(kāi)地面比較高，假設(shè)也采用609鋼管作為暫時(shí)支撐，那么鋼管用量較多，本錢(qián)較高，而且從平安角度思索，其穩(wěn)定性也難以保證。經(jīng)過(guò)受力分析，我們決議在鋼柱頂上立一根暫時(shí)鋼管，然后在鋼管上設(shè)計(jì)一節(jié)點(diǎn)板，用鋼索與懸臂梁后半段銜接，再用另外一根鋼索與懸臂梁前半段銜接，以此處理懸臂梁后半段的穩(wěn)定問(wèn)題。圖3 主看臺(tái)懸臂鋼構(gòu)造安裝3.3 巨型鋼桁架的安裝巨型鋼桁架兩端經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換桁架與主看臺(tái)及砼塔樓銜接，兩榀鋼桁架之間經(jīng)過(guò)聯(lián)絡(luò)梁銜接，組成一個(gè)空間框架體系。巨型鋼桁架為箱型截面，跨度達(dá).73米，單榀分量在550噸左右，跨中頂標(biāo)高40.633米，底標(biāo)高28.326米，賽道從跨下橫穿而過(guò)。對(duì)于這樣的鋼桁架，我們首先想到地面

13、組裝、空中整體安裝的方法，既能保證施工質(zhì)量，又能滿足進(jìn)度要求，但是該方案馬上被否認(rèn)，緣由是要將550噸重的鋼桁架一次安裝到位，沒(méi)有超大起分量的吊機(jī)是不行的，根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備思索，決議放棄該方案。于是，我們又提出采用提升工藝，但是經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，這種工藝不太適宜本工程，由于鋼桁架一端是塔樓，作為提升支架是沒(méi)問(wèn)題的，而另一端是主看臺(tái)，側(cè)向都是空的，沒(méi)法作為提升支架用，假設(shè)要加固的話，任務(wù)量一定很大，從經(jīng)濟(jì)上分析是不合算的。獨(dú)一可行的方法只能采用分段安裝。雖然分段安裝的方案是可行的，但是真正實(shí)施是有一定難度的。因此，在施工過(guò)程中我們盡量從以下幾方面下工夫：a) 我們要求工廠進(jìn)展鋼桁架的預(yù)拼裝，以便保

14、證現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量。b) 嚴(yán)厲控制鋼桁架銜接點(diǎn)的位移及標(biāo)高，包括與砼銜接處的位移及標(biāo)高，這是直接影響安裝質(zhì)量的要素。c) 暫時(shí)支架運(yùn)用前對(duì)接受荷載的路基一定要進(jìn)展處置，使路基地耐力及平整度到達(dá)運(yùn)用要求。d) 為了保證鋼桁架對(duì)接口位置準(zhǔn)確，暫時(shí)支架的高度必需進(jìn)展實(shí)踐驗(yàn)算，而且支架外表平整度要好。e) 為理處理暫時(shí)支架的穩(wěn)定問(wèn)題，我們擬采用型鋼及浪風(fēng)鋼絲繩進(jìn)展加固。接近砼構(gòu)造的暫時(shí)支架經(jīng)過(guò)型鋼與構(gòu)造內(nèi)埋件銜接固定，其他獨(dú)立支架可用浪風(fēng)鋼絲繩暫時(shí)固定，并且相鄰兩個(gè)支架之間還可用型鋼進(jìn)展拉接。分段安裝方案至少有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：a) 經(jīng)過(guò)對(duì)鋼桁架進(jìn)展分段，減少吊裝起分量，在施工機(jī)械的選用上有更大的余地。b)

15、可以保證延續(xù)施工，滿足工廠的制造、拼裝周轉(zhuǎn)時(shí)間。為保證施工方案可以有效實(shí)施，在施工前須經(jīng)過(guò)一些驗(yàn)算分析：a) 對(duì)鋼桁架分段后確實(shí)切分量一定要核實(shí)。b) 對(duì)節(jié)點(diǎn)處支架的受力情況要掌握清楚。c) 300t履帶吊的工況性能經(jīng)過(guò)驗(yàn)算要照實(shí)反映。圖4 空西餐廳巨型桁架吊裝3.4 暫時(shí)支撐卸載為了確保卸載過(guò)程的平安，首先，我們將整個(gè)構(gòu)造，包括暫時(shí)支架在內(nèi)，建立一個(gè)模型，經(jīng)過(guò)計(jì)算軟件分析得出卸載前每個(gè)暫時(shí)支架的受力情況。其次，根據(jù)計(jì)算確定支架撤除順序及卸載量，由于思索支架的接受才干，撤除過(guò)程分幾次完成。最后，經(jīng)過(guò)計(jì)算我們還可以知道在卸載過(guò)程中荷載是如何轉(zhuǎn)換的，又是如何回歸至零。卸載時(shí)荷載對(duì)整個(gè)構(gòu)造的沖擊力比

16、較大，因此卸載前一定要確保整個(gè)構(gòu)造已連成一個(gè)整體，防止構(gòu)造部分受力不均，呵斥破壞。4 工程實(shí)施與效益上海F1國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)鋼構(gòu)造工程具有施工難度大、施工工期緊、設(shè)計(jì)要求高、技術(shù)含金量高等特點(diǎn)。針對(duì)大跨度、大噸位、超長(zhǎng)懸臂鋼構(gòu)造和巨型空中桁架構(gòu)造的工程特點(diǎn)和施工難點(diǎn)，經(jīng)過(guò)研討開(kāi)發(fā)和技術(shù)方案優(yōu)化，在主看臺(tái)鋼構(gòu)造安裝中采用“單機(jī)起吊、空中接力、雙機(jī)抬吊 的施工工藝，在新聞中心、空西餐廳的鋼構(gòu)造安裝中采用“分段雙機(jī)抬吊安裝，支架承重；空中對(duì)接，整體卸載的施工工藝，處理了施工場(chǎng)地限制、施工機(jī)械才干限制等問(wèn)題，攻克了特殊施工工藝的一些關(guān)鍵難點(diǎn)，到達(dá)了業(yè)主和設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)大家一致努力，順利完成該工程，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。4.1 經(jīng)濟(jì)效益在主看臺(tái)懸臂主梁的安裝中，由于施工方案的優(yōu)化，在確保平安的前提下改良暫時(shí)支撐措施，降低施工本錢(qián)數(shù)十萬(wàn)元。在新聞中心、空西餐廳巨型鋼桁架的安裝中，利用公司廢舊的塔吊設(shè)備，作為暫時(shí)支撐，取代原設(shè)計(jì)采用鋼管或型鋼作為暫時(shí)支撐，既經(jīng)濟(jì)又平安，節(jié)約本錢(qián)