日前,2023 年全国建筑钢结构行业大会在上海顺利召开,上海宝冶承建的南京美术馆新馆、参建的北京城市副中心三大建筑项目荣获第十五届中国钢结构金奖杰出工程大奖。
中国钢结构金奖杰出工程大奖是由住建部委托中国建筑金属结构协会设立的钢结构行业最高工程大奖,是钢结构工程领域唯一的国家优质工程奖,代表了我国钢结构行业最高荣誉和工程质量的领先水平。中国钢结构金奖年度杰出工程大奖是在金奖的基础上优中选优,每年度最多不超过3个工程,自2015年设立至今,不到20个项目获此殊荣。
南京美术新馆位于南京江北新区核心区,是南京城市文化新地标。该项目由“一馆三中心”构成,包括美术馆、公共艺术教育培训中心、实验影像中心、艺术品拍卖中心及附属用房等,总建筑面积约9.7万平方米。项目设计将城市、人文、自然有机融为一体,围绕“云中山水”的创意主轴,以“三个中心”和美术馆附属用房为基座,将美术馆架空在距地18米高的基座之上,宛如一座“天空之城”。
该项目钢结构主体为极不规则的超大跨度、大悬挑、不规则的多层“回”字形结构,主桁架最大跨度76米,最大悬挑16米,结构形式复杂、施工难度大、精度要求高、建造工艺难。针对本工程钢结构施工特点,上海宝冶项目团队不断开拓创新,攻克技术难关,研发应用刚度不均匀大型复杂异型钢结构整体提升成套施工技术,大幅拓宽了整体提升在建造领域的适用范围,引领建筑钢结构行业发展新趋势。此次研发应用还实现了多项关键技术的突破,刷新了国内同类型项目整体提升技术记录,整体提升难度创下全国之最,也是此次获得中国钢结构金奖杰出工程大奖的关键支撑。
此外,项目团队将现代管理技术运用到工程建设全过程,实现了精准控建。设计阶段分析结构变形,修正构件起拱值和节点形式;制造阶段优化加工与焊接工艺,减少焊接变形,同时利用全站仪进行空间定位,控制加工精度,解决了复杂桁架结构精准成形的难题;拼装阶段采用钢结构数字化预拼装提升拼装效率和精度;应用BIM技术模拟提升工况,对提升全过程施工动态仿真分析,选配提升器和提升点;提升阶段采用智能测控技术、液压提升自动同步纠偏技术和复杂多点对口精准合拢技术,实现了提升过程的精确同步和精准对位;从提升到卸载的全过程中,布置了456个应力、102个位移点,对各点的即时数值和变化趋势进行全方位监控和评估,确保施工安全准确。
北京城市副中心三大建筑项目位于北京市通州区永顺镇,是落实国家京津冀协同发展重大战略,将北京建设为全国文化中心的重要民生工程,由城市副中心剧院、城市副中心图书馆、首都博物馆东馆共同组成城市副中心三大建筑。作为北京市重点惠民工程,三大建筑将成为推进社会教育、文化传播、艺术创作、旅游观光及产业发展的崭新窗口。
首都博物馆东馆又名“运河之舟”,上海宝冶承建了首都博物馆东馆钢结构工程,该馆定位为特大型综合博物馆,建筑面积约为9.7万平方米,建筑高度最高点48米,分为主楼和共享大厅两栋建筑。建成后日接待量可达6000人次,将进一步满足市民的文化休闲需求,展现北京丰富历史文化遗产和自然遗产,成为立足城市副中心、辐射京津冀的爱国主义教育基地、提升文化软实力的重要阵地和展示城市发展的生动窗口。
首都博物馆东馆主楼钢结构为单层双曲异形结构,市民共享大厅为大跨度反拱倒三角桁架结构,造型独特、结构复杂,钢结构工程构件加工与施工安装难度空前。为呈现风帆造型,首都博物馆东馆采用了双曲屋面,整体需要安装5000余件规格不同的异形钢构件,总用钢量近1万吨,且主体钢结构3000余件构件没有两个完全一样的,给深化设计、加工制作及现场安装定位均带来了极大困难。其中主楼北半区设置6根梭形支撑柱及6组人字梁,是国内罕见的梭形柱挑拉屋盖结构,也是本工程施工的最大难点。
考虑到高空安装对钢结构变形控制要求高,所有构件都是提前在车间预制完成。为了保证钢结构加工精度与效率,项目团队不仅创新使用焊接机器人,还利用5G技术,同时采用先进的大型结构分析软件,先在虚拟的三维空间中搭建出与实体结构1:1比例的模型,精确显示每种规格的材料所需的数量,再通过BIM模拟分析,确保安装精度。
经过模拟分析,本工程梭形柱安装必须控制在3毫米以内,否则人字梁节点就无法安装就位。项目团队经过反复研讨论证,最终确定采用临时支撑分段吊装、塔吊与两台大型履带结合的吊装方案。针对超高梭形柱安装,梭形柱设置高低胎架支撑柱身,人字梁下设置单榀支撑胎架,所有胎架位置均经过MIDAS计算分析,选定在结构应力最小的位置,以确保构件安全精准安装。在项目参建人员的共同努力下,本工程5000余件异形构件均顺利吊装就位,实现了“设计构思精美、构件加工精细、施工工艺精巧、现场安装精准”的四统一,达到国际领先水平。
首都博物馆东馆主楼钢结构自2021年3月30日首根钢柱吊装以来,项目团队克服诸多不利因素影响,顺利完成钢结构吊装约9900吨,安装构件5000余件,主楼提前4天完成主体钢结构封顶,共享大厅提前10天完成主体钢结构封顶,参建各方对工程进度、安装精度、焊接质量均给予了高度评价。
上海宝冶始终秉承匠心坚持技术引领、创新驱动,推行绿色低碳、智能建造,助推钢结构建筑产业高质量发展。
(信息来源:南京分公司、钢结构公司)