由上海建工七建集团施工总承包的“杭州之门”项目位于浙江省杭州市萧山区钱江世纪城,东临杭州国际博览中心,西近奥体中心培训馆,北瞰钱塘江,坐落于奥体博览城核心区块城市主轴线,将建设成为钱江南岸地标性建筑——“杭州之门”。该项目总建筑面积53.39万平方米,建筑高度302.6米,地下为整体三层地下室结构,地上包括东西对称的两栋超高层塔楼及9幢多层商业用房,是集企业总部、综合商务、超五星级宾馆、精品商场等功能为一体的综合性超高层建筑。项目落成后将以流畅的线条、独特的造型成为杭州地标群中重要的组成部分,成为杭州市天际顶点。
钢结构骨架施工难度大
“杭州之门”项目东西塔楼为对称双塔结构,均呈椭圆形,两栋塔楼之间底部设有跨度约60米、高度约22米的钢结构拱连桥。钢拱连桥上部为悬垂网格屋面,悬垂屋面悬挂端从第22层的悬挑钢桁架端部挑出。悬挑网格的侧向约束由在两侧主塔楼第18层、14层、11层处设置的拉索及边缘约束梁提供。
项目双塔中间为跨度60米、高度100米的双曲马鞍面形悬垂屋面网架结构,上铺矩形玻璃幕墙,对钢结构骨架施工精度提出了很高的要求。该结构的结构形式复杂,跨度大,节点为刚性连接,结构体系为柔性体系,节点间杆件空间不共面,高空作业拼装难度大。
一是节点制作安装精度要求高。该工程钢拱连桥及悬垂屋面造型独特新颖,节点复杂,制作安装精度要求高。在制作、安装中必须清楚了解设计意图、严格控制施工顺序、保证制作、安装精度。
二是结构复杂深化难度大。该工程造型独特,结构复杂。在深化设计与工艺设计过程中如何最大限度地扩大标准节点的范围、减少构件类型、增加标准件数量将对提高构件的加工制作精度、缩短工期相当有利。该工程设计图纸出图时间紧迫,深化周期短,为确保深化设计进度,需与设计图纸同步进行深化。
三是厚板焊接为该工程的重难点。该工程焊制构件采用大量中厚板,钢板最厚达到90毫米,厚板的焊接质量对该工程有直接性的影响,因此防止层状撕裂,保证接头质量和接头的延性、韧性性能,减小和消除焊接变形及残余应力,确保高强钢厚板焊接质量是该工程的重点。
四是悬垂屋面施工测量要求高。该工程钢结构悬垂屋面,测量精度要求高,不但要求重视其空间的绝对位置,更需精确控制各施工环节的相对精度,特别是悬垂网格呈悬垂状态。需制定适用于该工程的测量措施,以满足测量操作及精度控制需要。
钢拱连桥施工做法
根据钢拱连桥的结构特点,现场施工总体顺序为:先安装底层箱型钢拱,其次安装三至五层柱梁构件,最后安装六层型钢桁架。根据钢拱杆件的特点,结合现场实际工况,对钢拱连桥的箱型钢拱构件计划采用分段拼装、旋转起扳的施工工艺进行施工,对六榀箱型钢拱按照从南向北的次序依次进行安装。钢拱构件安装完成后,再依次安装钢拱上部柱、梁等构件。
钢拱安装时,首先将每榀钢拱分为两半,分别将两个半榀钢拱的弦长等长投影至钢拱正下方的地面上,然后在地面搭设型钢短支撑架分别对每半钢拱进行低空拼装,并在每半榀钢拱的塔楼根部一端设置转轴,在另一端设置高空塔吊标准节支撑架,支撑架上端设置提升设备,待每半榀钢拱拼装完成后,采用提升设备将钢拱旋转起扳提升至钢拱安装的高度位置;待两个半榀钢拱均采用同样方法提升至安装位置后,对钢拱最中间的一支后装段进行嵌补安装,钢拱最大提升重量约64吨。待相邻两整榀钢拱均按照此施工方法完成安装后,将两整榀钢拱之间的横向连接杆件进行安装,以便将两整榀钢拱形成稳固单元。然后按照同样的施工方法依次完成剩余四榀钢拱的安装。
待六榀钢拱构件均安装完成后,按照从南向北的次序依次安装钢拱上方三至五层的立柱和楼层梁,最后进行六层17榀型钢桁架的安装。由于型钢桁架跨度较大,约29米,需进行分段安装,将每榀型钢桁架分为三段。在桁架安装前需先在桁架下方设置两个支撑架,在桁架安装时先对两侧的分段桁架进行安装,最后安装中间的分段桁架,依次完成17榀型钢桁架的安装。
悬垂屋面施工做法
该工程悬垂屋面结构体系共由三部分组成,分别为:双塔中间的悬垂屋面网格结构,东、西两端的水平拉杆支撑,南、北两侧的侧墙杆件,整体结构体系用钢量约1800吨。悬垂屋面网格结构位于东、西主塔楼之间,从东、西主塔楼第22层(标高103.45米)的悬挑钢桁架端部向下悬垂挑出,悬垂至7层(标高38.65米),竖向悬挑高度约65米,中间横向跨度约50米,边部横向跨度约85米,平面宽度约60米。
悬垂屋面网格结构由东西向和南北向悬链结构组成,东西方向共有47道(含两侧封边梁)纵向悬链,南北方向共有39道(含两端封边梁)横向悬链;其中圆管短柱(圆鼓)共计1665个(封边梁无圆鼓),东西方向竖向H型连接梁共计1710支,南北方向横向H型连接梁共计1702支。
悬垂屋面网格结构主要包括H型钢梁、圆管短柱、箱型钢梁这三种类型的构件,其中H型钢梁和圆管短柱组成悬垂屋面的网格主体,箱型钢梁作为悬垂屋面四周的封边梁。东、西两端的水平拉杆支撑设置在悬垂屋面与两侧主塔楼之间的部位,分别位于11层、14层和18层,主要包括成品钢拉杆和圆钢管等构件。南、北两侧的侧墙杆件设置在悬垂屋面的南、北两个立面,将悬垂屋面南、北两侧的封边梁分别与下部钢拱连桥的钢拱进行竖向连接,主要包括箱型钢梁和H型钢梁等构件。
悬垂屋面施工前,需先在下方钢拱连桥六层楼面上搭设型钢柱梁组成的高空支撑架体系,然后在支撑架体系上方开展悬垂屋面构件的安装。
根据悬垂屋面结构体系的特点,现场施工的总体顺序为:先安装悬垂屋面网格结构,其次安装东、西两端水平拉杆支撑,最后安装南、北两侧侧墙杆件。为了便于施工,根据悬垂屋面网格结构的构件类型,将其划分为四个部分进行安装:东、西两端的箱型悬挂封边梁,由H型钢梁和圆管短柱组成的网格基本安装单元,H型横向、竖向连接梁,南、北两侧箱型封边梁。悬垂屋面网格结构现场施工时,先将第22层的东、西两端箱型悬挂封边梁进行安装,然后按照以下顺序对悬垂屋面网格基本安装单元及连接梁进行安装:先自上而下从两侧塔楼22层向下对称倒挂安装悬垂屋面至15层,再自下而上从7层悬垂屋面中部向上对称安装悬垂屋面至14层,然后将14至15层作为合拢段进行对称安装。最后对南、北两侧箱型封边梁进行安装。悬垂屋面网格结构安装完成后,分别对悬案屋面东、西两端的水平拉杆支撑进行安装,最后安装悬垂屋面南、北两侧的侧墙杆件。 (孙祖根 刘超俊)