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三亚体育场索结构施工完成 钢结构索结构达到设计初始态

8月31日,随着最后一个批次的径向索张拉到位并与内环梁销接完成,三亚国际体育产业园体育场项目索结构张拉提升工程施工全部完成。上环索到达46米的高度,下环索到达29米的高度,标志着体育场钢结构、索结构整体状态达到了初始态。

钢索协同 从零状态到初始态

体育场整体外轮廓平面投影为不规则的倒角五边形,五边形最长边长为262.8m,最短边长为162.4m,索结构屋顶长轴长261.8m,短轴长224m。

“钢结构拼装是按照零态进行的拼装,在临时支撑架卸载的过程中,钢结构平面的椭圆形有向外张的趋势。根据模拟计算是向外张48毫米,实际测量向外张了52毫米,与模拟计算基本吻合,在允许偏差范围内。索结构张拉,相当于把外张的趋势拽回初始态。”体育场项目总工张兵说,钢结构吊装完成后体育场钢结构是达到了零状态,临时支撑架卸载后呈中间态,索结构张拉完成后,索结构与钢结构共同作用达到初始态,也就是设计要求的体育场钢、索结构达到的最终形态。

创新突破 一项世界首次 两项国内第一

索结构采用双层轮辐式索桁架结构体系,由一道上拉环、一道下拉环、一道压环梁、52组内环交叉索及沿环向布置的52榀径向索桁架组成。

索桁架结构全部采用了国产高钒密闭索,最大直径达到了120毫米,是国内综合性体育场建设中使用的最大直径。采用的G10MnMoV6-3+QT2铸钢索夹也是国内第一次运用到建筑当中。

更有科技含量的是,上下环索间的交叉索采用了碳纤维索,这是碳纤维材料在国内外首次应用于大跨度空间结构,实现了新材料应用的突破。碳纤维(CFRP)索设计长度19米,抗拉强度达到300吨,直径小、破断力大,能有效降低索体直径及重量。

“尽管碳纤维索初次应用,从材料的用量到加工技术的选择等方面,都确保足量和保守,有很多的安全储备,但是在施工现场已经能够看到碳纤维索不同于钢索的轻盈的感觉,效果非常好。”中国工程院院士、中冶建筑研究总院党委书记、董事长岳清瑞到体育场项目调研时说,三亚市体育场项目上下环索之间的交叉索非常适合采用碳纤维材料,完全契合其自重轻、刚度大、变形小的优势。针对三亚市体育场项目的索结构,岳清瑞带领团队做了大量的针对性的仿真研究和试验,充分考虑了安全储备,正式将碳纤维材料应用到工程上。

“体育场项目索结构材料的选择很恰当,国产高钒密闭索以及碳纤维索等材料组合使用,可以将它们各自的特点与功能发挥好,共同服务整个索结构。”北京城建集团副总经理、总工程师张晋勋在体育场项目现场调研时说。

精心组织 七步完成索结构施工

根据索结构采用的双层轮辐式索桁架结构体系,项目部和分包单位中冶(上海)钢结构科技有限公司研究制订出了总体施工思路,采用低空无应力组装、空中牵引提升、高空分级同步张拉的方式,主要工序分为七步。第一步铺设上下径向索、上环索、工装索,连接上径向索、上环索。第二步提升上径向索。第三步铺设下环索,连接下环索与下径向索。第四步索网整体牵引提升并在合适位置安装中间撑杆。第五步锚固上径向索。第六步下径向索提升,逐步进行撑杆与下径向索的连接,锚固下径向索。第七步安装内环交叉索。

为了保障实际施工过程更加顺利和准确,在施工之前用软件进行了施工全过程模拟分析,按照分析结果对各个施工阶段索力及位移进行了监测。

5月20日,具备索结构施工条件后,开始进行场地平整(硬化),5月24日进行胎架搭设,5月30日开始布上、下径向索及上环索,7月6日第一次提升,提升到距离胎架约15米的时候开始布下环索,8月4日上径向索与锁孔耳板距离达到13米时进行了整体脱胎,然后进入提升阶段。

“为了加快索结构的施工进度,项目部与分包单位精心组织、多方协调,投入劳动力120人,大型机械8台,24小时不间断施工。最终,用时90天,完成了近14000米、约2300吨的索结构施工。”体育场项目经理王洋说。

挑战极限 8组24人同步张拉

同步张拉是索结构施工过程中最难的部分,同步观测和索力的同步控制是同步张拉施工中最大的难点。由于是分级同步施工,所以要保操作泵的8个工人、16根索同步张拉到位。每张拉1米要进行一次微调,如果有误差就会精调,确认无误后再进行下1米的张拉。

“之前索结构施工有成功经验,但是104组索体同步张拉在国内还是第一次。208台千斤顶同时应用,这个是第一次。”体育场项目总工张兵说。

索提升主要是靠油泵的油缸伸缩,伸缩一次提升200毫米,单次控制在3分钟内,可以完成一个行程的施工。“张拉到位,可以进行下一个行程。” 索长、索力检测合格后,屋面人员对下方的油泵操作员喊出这句话,一个行程结束。

“上下层索网径向索各52根,我们张拉的方式是分4批同步张拉,每批使用8个泵站,控制16根径向索,进行同步分级对称张拉。每个泵站设1名油泵操作人员和2名销接操作人员,3人为一组,8组同时进行。每次提升两个行程400毫米,每一批次16根径向索提升完后,按顺时针方向对称提升下一批次的16根索。”体育场项目副总工、钢索膜结构小组成员李彬说,4个批次52根径向索完成一次张拉后,再回到原位置进行下一次张拉,直至径向索剩余2米时将行程更改为200毫米。径向索剩余100毫米时,进行同步观测,合格后将最后100毫米进行同步张拉,张拉完毕后索结构与内环梁进行销接。

辛勤付出 收获满满

为了保证工程能够顺利完成,春节后、疫情期间,集团公司组织北京市建筑设计研究院的两名专业设计师,以及钢、索、膜专业施工单位的工程师来到三亚现场办公,面对面地进行深化设计。经过26天的日夜奋战,钢结构、索结构、膜结构所有图纸及深化设计得以全部完成,为构件加工和现场安装提供了技术保证。

“完成这次钢、索结构的施工,我们积累丰富了经验,项目部已经总结、申报了一批专利成果,发表了一些专业论文,目前正在进行集团科技进步奖的总结工作,可以很好的扩充公司的科技库。”体育场项目总工张兵说。

安全生产是索结构施工管理的重点。“在索结构施工过程中,安全管理系数难度相当大,张拉与提升都处于高空施工作业状态。现场3名安全管理人员,面对这样极大的挑战,我们做到了安全生产零失误、零伤亡。在管理过程中,我们学到了一些知识,让自己能力更上一步台阶。我会继续努力,继续加油。”体育场钢索膜结构小组安全员贾栓宝说。

质量管理也同样一丝不苟。罗运斌是体育场钢索膜结构小组的质检员,负责质量检查工作,一天上内环梁3趟、转3圈是常态。“为了严把质量关,我们每天都到现场进行技术质量检查检测工作。虽然过程很辛苦,但是我们有很大的收获,对自己的业务能力也有很大的提升。相信以后碰到类似的工作,我们也能够胜任。” 罗运斌说。

“从索结构材料进场,到后期张拉,到现在的施工完成。施工过程当中,我们遇到了很多困难。我们钢索膜结构小组齐心协力克服这些困难之后,索结构就像一个孩子一样茁壮成长起来。这个过程中,虽然很辛苦,但是很自豪。我很荣幸能够参加到这个项目当中。”体育场钢索膜结构小组施工员王冬利说。

“这个夏天,我们经历了许多感人的故事。通过体育场的建设,我们培养了一批敢挑重担、敢打硬战的年轻队伍。我们将继续发扬北京城建精神,为加快海南自贸岛建设贡献力量。”体育场项目经理王洋说。

“在体育场项目钢结构、索结构施工期间,我们克服了高温和连续降雨等天气带来的困难,保质保量的完成了施工任务。”集团公司副总裁韩建成说,体育场工程使用碳纤维(CFRP)索,实现了新材料的突破,钢结构、索结构创造了三个国内首次,一个世界首次。下一阶段,韩建成表示,集团公司三亚亚沙会项目集群全体参施人员有信心、有决心圆满完成三亚亚沙场馆的建设,为三亚亚沙会的召开、为海南自贸港建设做出应有的贡献。

三亚国际体育产业园整体施工有序推进

索结构施工完成后,接下来要进行的是屋面膜结构的施工。整个钢结构的防火涂料已完成,正在做表面的罩面漆,预计9月中旬能完成涂刷。立面膜主体钢梁安装已经完成90%,形似白鹭的立面膜材及立面膜单元骨架安装已开始。金属屋面立柱、横梁已经就位,正在进行焊接,底板、防水板、表面的不锈钢板等,预计9月底完成。商业区为幕墙工程,玻璃幕墙和金属幕墙,已完成80%。看台正在进行清理和基层打磨,后续要进行聚脲喷涂施工,看台座椅埋件的安装已完成95%,预计9月份进行座椅安装。

来源: 亚沙委融媒体中心

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