北京机施集团再创钢结构施工新纪录

——助力北京建工集团完成国内最大规模钢桁架转换结构卸载

“我宣布,卸载开始”……

4月16日上午9时,随着机施集团国家会议中心二期会展厅钢结构工程项目经理邹建磊一声令下,10台升降平台车同时启动,到达顶部后,工人将临时支撑柱顶的砂箱逐个拧开,一束束细砂从砂箱内飘向地面。

“1号柱卸载完毕”、“2号柱卸载完毕”……“10号柱卸载完毕”。

一个个数字闪烁在实时监控的大屏幕上,一声声报告从现场传来:“支撑点位反力归零!”

“报告总指挥,卸载完成!”随着项目经理邹建磊的报告,总承重达4.65万吨的桁架转换结构成功完成卸载,又一项国内施工新纪录诞生……

国家会议中心二期位于北京奥林匹克中心区,总建筑规模约77万平方米,主体建筑为会展中心,配套建筑包括酒店、写字楼及商业。2022年北京冬奥会期间,这里将作为主新闻中心和国际广播中心投入使用,远期将与国家会议中心一期工程连为一体,形成总规模将近130万平方米的会展综合体,成为首都国际交往中心的重要设施。

国家会议中心二期首层主要由北区8000平方米的会议厅和南区19000平方米的会展厅构成,会议区和会展区之间为2000平方米的迎宾区,会议厅、会展厅均设计为超大跨度的钢结构无柱空间。其中由机施集团施工的南区会展厅钢结构桁架层高12米,其上还需承载两层高大、重载的楼层以及屋面结构。

为了化解上层建筑的结构重压,建筑设计采用了通高7.7米,由横向、纵向、斜向杆件交叉构成的转换桁架结构体系,跨度长81米,总承重4.65万吨,向下承载着两个超大无柱空间,向上托举着1.6倍于自身的重量,可以将上层结构的重力均匀传导至首层侧边的支撑柱上,从而实现整个建筑结构的受力平衡。

结构施工期间,在首层空间内架设了205根临时支撑柱用于承重。此次实施的桁架卸载就是让钢结构脱离这205根临时支撑柱,依靠自身结构完成桁架内力重分布,平衡支撑点施加的反力,实现结构的独立承载。

卸载全程使用北京建工集团自主研发的监测系统,让卸载在可控安全的范围内。系统画面上,支撑立柱承载数据和卸载时数值都在实时变化,技术人员在卸载区域布置了多达271个位移、应力等监测点,根据数据信息判断卸载过程中的安全性,一旦出现数据报警将立刻停止卸载工作,确保工程作业安全。

此次卸载是国内跨度最大、面积最大、用钢量最大的转换桁架体系卸载施工,也是国内首次采用大面积混凝土楼板参与卸载过程受力的大跨度转换桁架结构施工,标志着包括会议厅和会展厅两个超大无柱空间在内的国家会议中心二期钢结构不再依靠“拐杖”支撑,实现了“自主站立”。

北京建工机施集团承施的会展厅钢桁架转换结构是本次卸载的重点和难点,卸载面积、承重和点位均占到总卸载量的70%以上,特别是卸载时的单点支撑力,桁架卸载前,单点最大支撑力为249吨,卸载过程中,单点支撑力达到270吨,前后变化为21吨,创造国内之最。在卸载工艺方面,会展厅钢桁架转换结构卸载难度最大、工艺最为复杂,桁架支撑采用砂箱支撑和钢管支撑的方式,由于支撑点位更密集、单点支撑力更大,对于卸载的同步一致性要求也更高。会展厅采用从中间向四周分级卸载的次序,最多时18个点位同步卸载,所有卸载点位在同一时间按照同一速度进行卸载。卸载时,砂箱中的砂缓慢流出,临时支撑柱的柱顶也随之缓缓脱离支撑状态,通过5个分级卸载循环共12步,每级卸载5毫米,确保卸载过程的缓慢、均匀、有序,确保卸载各点位的同步一致,确保对结构的影响最小。

为成功实施会展厅钢桁架转换结构卸载,机施集团邹建磊项目管理型青年突击队和机施集团钢结构施工技术职工创新工作室紧密合作,从设计阶段就提前介入、深化设计,历时17个月,通过多方案对比、多因素考虑、多次讨论研究、多次更新方案、多方验算数据和大量实验报告,卸载前又反复模拟演练,有效解决了多点位卸载的协调同步,卸载全程的缓慢、均匀、有序,即保证楼板混凝土参与工作、又保证混凝土不出现裂缝,保证框架层的结构应力和施工精度等卸载过程中要面临的重点难点等问题,保证了卸载的成功实施。

2005年-2008年,机施集团参加国家会议中心一期工程建设,这一奥运重点工程展览区中间承重桁架长196米,重约960吨,机施集团采用“多点高精度整体提升施工工法”,成功实现整体提升高度10.3米,创造当时国内最长钢桁架整体提升纪录。现在机施集团又参加国家会议中心二期工程建设,为建工集团成功实施国内最大规模钢桁架转换结构卸载做出重要贡献。这两项创纪录的钢结构工程,集中体现了机施集团钢结构专业施工的技术能力,充分展现了机施集团在国内大型(异形)钢结构施工领域的领先地位。

北京建工机施集团将“建德立业、工于品质”的追求融入血脉,坚持科技引领,兢兢业业、不断创新、不断突破,用忠诚、责任、效率、担当践行初心使命,为一座座建筑筑起钢铁丰碑。(韩伟伟、王晋文文 秦碧霞图)