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項(xiàng)目名稱：橫店影視城夢幻谷“暴雨山洪”看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)

建設(shè)地點(diǎn)：浙江省金華市

竣工時(shí)間：2012年8月

獲獎(jiǎng)等級(jí)：施工銀獎(jiǎng)

獲獎(jiǎng)單位：寧波萬豪空間結(jié)構(gòu)工程有限公司

一、工程概況

  夢幻谷“暴雨山洪”看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)工程位于東陽橫店鎮(zhèn)內(nèi)。建筑面積約為6600㎡，為國內(nèi)較大的彩色膜結(jié)構(gòu)工程。看臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)屋面的幾何形狀呈扇形，以結(jié)構(gòu)立柱橫向?yàn)榉纸缇€，共劃分為兩大部分：前半段為懸挑結(jié)構(gòu)部分，后半段為“V”型支架結(jié)構(gòu)部分。前挑結(jié)構(gòu)主梁采用桁架形式，側(cè)向用弧管連接，其中主梁最大懸挑長度為32米。后半段次梁采用前半段桁架縱向延伸以“V”型支架的形式固定在看臺(tái)預(yù)埋的牛腿上。

夢幻谷“暴雨山洪”看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)

  該工程由寧波萬豪空間結(jié)構(gòu)工程有限公司進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作及安裝，工程于2012年8月竣工。

 二、結(jié)構(gòu)體系

  夢幻谷“暴雨山洪”看臺(tái)為骨架支承式膜結(jié)構(gòu)。骨架鋼結(jié)構(gòu)由15榀主桁架和154根弧管組成，采用圓鋼管制作。

  主桁架總長為62.5米，懸挑部分為32.7米，其主要承受軸向力為主，桁架上又以圓管作為拉桿連接在立柱上，從而減小梁端位移，使桁架能更好的發(fā)揮它的功能。主桁架支承著整個(gè)結(jié)構(gòu)的大部分重量，同時(shí)也作為膜材的固定邊，使膜與鋼能緊密的連接在一起。

  主桁架之間用弧管連接，弧管起著調(diào)整各主桁架間的內(nèi)力分配，同時(shí)作為主桁架的側(cè)向支撐，傳遞側(cè)向水平荷載、提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。弧管呈矢高1m~1.5m的拱形，能更好的支撐膜面，使之更具備自排雨、雪的功能。

鋼結(jié)構(gòu)骨架

  膜結(jié)構(gòu)部分總共由28片膜材組成，每片膜材都采用M10不銹鋼高強(qiáng)度螺栓固定在主桁架上，膜片與膜片交接處用25cm寬的防水膜熱合在一起，使整個(gè)屋面系統(tǒng)連接成一個(gè)整體，達(dá)到實(shí)用、穩(wěn)定、美觀的設(shè)計(jì)要求。

三、技術(shù)措施

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

1. 計(jì)算簡圖

  該工程膜結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的支承結(jié)構(gòu)，均是以內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)為承載體，通過膜體及相關(guān)的結(jié)構(gòu)支承。選用3S3D11.0設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)算簡圖見圖II-19-8?？紤]恒荷載0.01KN/ m2，風(fēng)荷載0.55KN/m2 ，雪荷載0.35KN/m2 ，活荷載0.3KN/m2。

 

計(jì)算簡圖  (圓表示支座，數(shù)字為節(jié)點(diǎn)號(hào))

2．膜應(yīng)力及驗(yàn)算結(jié)果

  膜材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按第一類荷載效應(yīng)組合驗(yàn)算取 20.0MPa，按第二類荷載效應(yīng)組合驗(yàn)算取  40.0MPa。  

3.2 鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)措施

1．工程的特點(diǎn)

  ⑴ 看臺(tái)屋面結(jié)構(gòu)為國內(nèi)較大的彩色膜結(jié)構(gòu)工程，鋼結(jié)構(gòu)為異形空間結(jié)構(gòu)，鋼柱呈扇形分布，對測量的精準(zhǔn)度要求很高，大大增加了吊裝難度。而膜結(jié)構(gòu)恰恰對鋼結(jié)構(gòu)吊裝的誤差范圍極為敏感，誤差偏大，極可能造成鋼、膜不符的情況發(fā)生。

  ⑵ 鋼結(jié)構(gòu)距離地面最大高差達(dá)35m，同時(shí)由于現(xiàn)場條件無法滿足滿堂腳手架的搭設(shè)，這也大大的增加了膜結(jié)構(gòu)的施工難度。

2. 總體施工流水和總體部署

  橫店影視城夢幻谷暴雨山洪看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)工程主體鋼結(jié)構(gòu)分為15榀主桁架， 扇形布置，屋面呈馬鞍形高低起伏，主桁架檐口最高（+35m），綜合各方面因素，如構(gòu)件重量，安裝半徑，安裝過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及抗風(fēng)載能力等，將主體結(jié)構(gòu)分為豎向構(gòu)件（預(yù)埋件、主結(jié)構(gòu)柱、“V”型支架），徑向構(gòu)件（懸挑桁架、弧管）。除預(yù)埋件為散件安裝外，其余均在地面制成單元整體吊裝。為了保證施工階段結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，根據(jù)制造、起重工藝和設(shè)備能力，確定了在預(yù)埋件安裝完畢后，主結(jié)構(gòu)柱與“V”型支架先行流水吊裝，次梁延長桁架與主梁懸挑桁架按單元綜合吊裝的總體施工流程。

  根據(jù)工程實(shí)際情況研究了總平面布置，即“V”型支架、次梁延長桁架集中于看臺(tái)外側(cè)制作，主梁懸挑桁架、馬道在看臺(tái)內(nèi)側(cè)制作。這樣可以加快主、次梁桁架的制作速度和便于拼裝。

3. 節(jié)點(diǎn)安裝形式

  設(shè)計(jì)合理的節(jié)點(diǎn)安裝形式，不僅是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵，也是提高功效，縮短工期的關(guān)鍵。針對該工程中大量的管管相貫節(jié)點(diǎn)以及管球節(jié)點(diǎn)，形式多樣且施焊要求高的特點(diǎn)，對安裝節(jié)點(diǎn)的功能作如下分析：即滿足結(jié)構(gòu)施工階段和永久階段的受力要求，可承受和調(diào)整結(jié)構(gòu)在施工過程中因溫度、結(jié)構(gòu)變形等各種因素造成的累積誤差，方便構(gòu)件吊裝時(shí)的臨時(shí)定位，確保焊接質(zhì)量和主梁懸挑桁架的順利吊裝。在節(jié)點(diǎn)焊接過程中把焊縫分為臨時(shí)固定焊縫和永久焊縫兩類，既利于吊裝過程中的快速定位，又使永久焊縫的施焊有充裕的時(shí)間和較好的操作條件。

4．次梁延長桁架與“V”型支架的節(jié)點(diǎn)形式

  次梁延長桁架與“V”型支架的節(jié)點(diǎn)形式為管球節(jié)點(diǎn)，整個(gè)管球節(jié)點(diǎn)是鋼屋蓋結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的構(gòu)件之一，與“V”型支架呈單幅式三角形。其下部“V”型支架與預(yù)埋牛腿連接，徑向次梁桁架與主立柱連接。其中，焊接空心球與“V”型支架節(jié)點(diǎn)先作為臨時(shí)固定焊縫使用。

  由于該工程的外形特殊、桁架懸挑跨度大、節(jié)點(diǎn)匯交桿件多，采用普通的管管相貫節(jié)點(diǎn)根本無法滿足設(shè)計(jì)要求，因此在這些節(jié)點(diǎn)處采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)匯交4根桿件，桿件數(shù)量多、直徑大，其中最大桿件的直徑為500mm，節(jié)點(diǎn)的幾何形狀如下圖所示。該類型節(jié)點(diǎn)由于鋼管根部與球面相連，空心球表面為鋼管焊縫提供了更多的施焊空間，這也是選擇焊接空心球作為臨時(shí)固定焊縫使用的原因。

焊接空心球節(jié)點(diǎn)

5．工程測量與校正

  該工程整個(gè)平面軸線以中心呈扇形布置。鋼結(jié)構(gòu)吊裝是在15根主結(jié)構(gòu)柱徑向主軸線的混凝土平臺(tái)上進(jìn)行，結(jié)構(gòu)柱的高度相同，主、次桁架檐邊高差+10m。

  測量定位的總體思路是先整體后局部，首先建立平面施工控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，對觀測結(jié)構(gòu)進(jìn)行平差，以消除誤差，然后進(jìn)行細(xì)部放樣。

  為了簡化復(fù)雜空間三維坐標(biāo)的工程測量，以一個(gè)圓心點(diǎn)和三十個(gè)主、次梁桁架梢部設(shè)計(jì)投影點(diǎn)位基準(zhǔn)，以一個(gè)平面控制網(wǎng)和三十個(gè)徑向平面組成測量控制系統(tǒng)，即以平面代替三維空間，來達(dá)到精確、快速的測量定位。并選用高精度全站儀，采用簡便有效的吊裝單元校正工藝和逐級(jí)趨近的精度控制方法，消除累積誤差以及混凝土結(jié)構(gòu)不均勻沉降、位移等對鋼結(jié)構(gòu)安裝不利的影響。

3.3 膜結(jié)構(gòu)技術(shù)措施

1．單層屋面膜結(jié)構(gòu)施工工藝流程

  該看臺(tái)膜結(jié)構(gòu)工程共分為28片膜材組成，按結(jié)構(gòu)立柱間隔分為14個(gè)大單元，每個(gè)大單元分為2個(gè)小單元。每片膜材的固定節(jié)點(diǎn)都采用鋁合金壓板形式，再使用不銹鋼螺栓緊固。

  膜結(jié)構(gòu)的施工總體流程為：施工平臺(tái)搭設(shè)→布置膜下繩網(wǎng)→膜包就位于展開位置正下方→膜包吊運(yùn)至結(jié)構(gòu)屋面→膜包展開→布置膜上防風(fēng)繩→周邊臨時(shí)固定→膜面周邊固定→膜面張拉調(diào)整。

2．針對該工程膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用的特殊措施

  由于主體鋼構(gòu)最高達(dá)35m，致使膜結(jié)構(gòu)的安裝不得不在高空進(jìn)行，同時(shí)由于現(xiàn)場條件無法滿足滿堂腳手架的搭設(shè)，這也大大的增加了膜結(jié)構(gòu)的施工難度。

  針對現(xiàn)場作業(yè)條件考慮使用懸掛腳手架的方案。焊接式掛架利用端部的掛鉤直接懸掛在鋼結(jié)構(gòu)連接板的位置。焊接式掛架現(xiàn)場安裝時(shí)必須保證掛架與地面垂直，掛架內(nèi)、外兩側(cè)各設(shè)安全防護(hù)繩, 每隔五個(gè)掛架拉一對防晃纖繩與二次部材筋板拉結(jié)，防止擺動(dòng)。

作業(yè)平臺(tái)安裝步驟如下：

  ⑴ 準(zhǔn)備：作業(yè)人員系雙繩安全帶及適當(dāng)長度的小繩登至鋼管梁上，將安全帶在膜壓裝底板上可靠種根，人員移動(dòng)時(shí)必須交替移動(dòng)雙根。用小繩將吊物用的滑輪及大繩一端提上梁面，滑輪固定于壓裝底板上，大繩繞過滑輪并將繩頭送至地面。

  ⑵ 掛架安裝：逐個(gè)測量各掛架處的相關(guān)尺寸并用對講機(jī)通知地面加工人員立即按照需要尺寸對掛架進(jìn)行最后加工；用滑輪裝置將對應(yīng)掛架送至安裝位置。

  ⑶ 木板鋪設(shè)：按照相鄰掛架的間距及坡度需要選擇木腳手板并在其兩端綁好三米左右的短繩，用滑輪裝置將木板送到梁上，兩名安裝者分別拿住木板兩頭的短繩將木板平穩(wěn)放置在兩個(gè)掛架上，如此并排放置兩塊木架板后安裝者下到板面上用鐵絲將木板綁固在掛架上。重復(fù)以上步驟逐步推進(jìn)直至整條腳手架鋪設(shè)完成，使掛架結(jié)合成一個(gè)整體，從而延拱架形成通長的安全通道。

  ⑷ 護(hù)欄及防晃纖繩安裝：用插接方式加高掛架外側(cè)立管并在立管上用大繩綁固兩道護(hù)身安全繩；每隔五個(gè)掛架拉一對防晃纖繩與二次部材筋板拉結(jié)。

  ⑸懸掛作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)完成后由安全員檢查確認(rèn)合格后才可正式使用。

 

掛架安裝示意

四、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

  該工程結(jié)構(gòu)總用鋼量372.02t。

主要材料表

五、工程照片

看臺(tái)竣工后

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