中国东盟（柳州）工业品展示交易中心会展会议中心 钢结构工程施工技术
李晏，余士奇，透瑞
（上海室净集团有限公司，上海200941)
[摘要】中国东盟（柳州）工业品展示交易中心会质会议中心钢结构工程整体工期紧、施工组织及技术方案选择难段、钢柱构件碍接，折形柱安装等，考虑附着式塔式起重机对于高层框架钢结构体系的影响，对会议中心塔式起重 度大.根据其工程特点及施工难点，重点分绍了会展中心双目字形组合箱形截面折形柱的制作工艺，包据：钢柱分机进行附看分析并采取原结构加图措施，保证了结构安全.
[关键司]钢结构：折形柱：焊接：安装：塔式起重机：附着：加图
[中图分类号]TU758.11
[文载标识码]A【文章编号】1002-8498（2012）14-0103-06
Conference Center in China-ASEAN Industrial Trading Center Construction of the Steel Structures of the Exhibition and
Li Min Yu Shiqi Yu Rui(Shanghai Baye Group Co. Lad. Shanghai 200941 China)
Abstraet; Construetion of the steel structures for the Exhibition and Conference Center in China-ASEAN Industrial Trading Center had to meet a tight schedule which caused dificulty in constructionoeganiration and technology scheme selection. Acconding to its engineering characteristics anddifficulties the fabrication technique for corrugated columns with double -shaped posite box sections was introdoced in detail including steel column segmentation ponents welding columninstallation. Considering the influence of attached tower cranes on high-rise steel frames analysis wasperformed to the crane and the original structure in the conference center was strengthened to assure itssafety.
Key words;sleel structures;folding fom column;welding;installtion; tower cranes;attachment ; strengthening
1工程概况
心、会议中心工程是中国东盟博览会的分会场之 中国东盟（柳州）工业品展示交易中心会展中一，主要承办东盟各国工业品的展示交易活动.该工程分为会展中心和会议中心两个单体建筑.会展中心为单层（局部多层）的会展类建筑，会议中心 为椭球形高层建筑.该工程总建筑面积11500t，会议中心工程钢结构总用钢量3800t.建 53315.38m².其中会展中心工程钢结构总用钢量筑物整体效果如图1所示.该工程钢结构由2011年5月开始安装，会展中心工程于2011年12月完工投人使用，会议中心工程目前正处于建设期.
Flg.1 Exhibitso and Coference Center 图1会展会议中心效果
1.1会展中心钢结构设计概况
78m，地上主体结构采用钢结构体系.整体剖面呈 会展中心整体平面呈弧形，总长约330m，宽高低府设置，高跨顶标高为30m，低跨顶标高为18m：就结构跨度面言，框架结构竖向呈先收后张的 形态，高跨柱底跨度为54m，低跨柱底跨度为24m，高跨柱顶跨度为64.5m，低跨柱顶跨度为26.5m.结构设计采用类似门式刚架作为主要受力单元，然
后沿S形平面曲形轴线阵列面成.门式刚架结构受力单元由两侧折形箱形柱及单项受力的屋面管析架组合面成.会展中心结构如图2所示.
b结构受力单元
图2会展中心结构示意Fig.2 Structure of exhibition center
柱的外形及结构形式较特殊.会展中心钢柱分3种 会展中心钢结构整体结构形式较常规，但其钢截面.主展厅钢柱及附跨外侧钢柱为折形双目字形组合箱形截面柱，钢柱之间采用八字形柱间支撑 提供侧向支撑.山境柱为口字形截面箱形柱.展厅内部平台框架柱为日字形截面箱形柱.类型钢柱中以展厅钢柱体型最大，单根钢柱重达75t.
1.2会议中心钢结构设计概况
会议中心为高层建筑，结构整体呈蛋壳形，建层，地上12层.其结构形式由钢结构枢架、钢第混 筑顶标高为90m，各层圆直径为33~56m.地下1凝土核心筒组成.屋顶为斜面，由纵横交错的钢梁组成，支撑在核心筒及外侧钢柱上.会议中心结构 如图3所示.
会议中心钢结构主要为框架结构，其中一侧钢柱为弧形箱形柱，另一侧由于建筑设计为观光中庭，几乎没有楼层，因此钢柱采用单片双肢管桁架 柱，桁架柱之间由环向及径向管桁架连系.楼层梁为焊接H型钢梁，一侧与钢柱连接，一侧与混凝土核心筒连接.防水屋顶为混凝土结构，在建筑物最 顶端设计了装饰效果的斜屋顶，主要由交又型钢梁构成.
万方数据
2施工总体思路
2.1会展中心
2.2会议中心
图3会议中心示意Fig.3Conference center
结合设计平面布置原则以及展馆内人防地下室位置和必要预留施工通道的要求，采用分区施工的组织办法，方便结合土建地下室的施工流水分阶 段完成主体钢结构的施工，如图4a所示.
钢柱分段制作、现场组装、单根柱整体单台履式起重机吊装，屋面管桁架结构散件加工、现场 组装、单台履带式起重机整体吊装.施工组织顺序：展厅柱一柱间连系桁架一屋面主桁架→柱间支撑→屋面次析架一附跨柱→主附跨柱间连系梁→ 框架楼层梁一屋面梁，按轴线综合吊装推进，钢柱吊装可略提前，施工方向如图4b所示.
图4会展中心钢结构施工总体思路Fig.4 Steel structures construction idea of exhibition center
极土核心简结合钢结构框架的组合结构形式.随 会议中心属于蛋壳形高层建筑，结构形式为混工方案选择时采用了核心筒现行施工、钢结构跟随安装的总体思路.钢结构与混豪土核心简施工段
择为附着式平衡臂塔式起重机.同时由于安装高爬式塔式起重机，且屋顶层又是斜向装饰屋顶，内度较大，塔式起重机分两次附着于钢结构本体上，爬式塔式起重机拆除难度过大.因此，结合建筑物如图5所示.
图5会议中心塔式起重机Fig.5Tower crane of conference center
3主要施工难点
1）整体工期紧张，施工组织及技术方案选择难度大
会展中心工程计划于2011年5月20日开始地上结构安装，必须在2011年11月20日竣工并投人使用.因此，主体钢结构安装以及玻璃幕墙、铝板 的安装共有150d时间.近12000t钢结构安装以及近60000m²基墙和铝板要在如此短的时间内完成难度非常大，对于钢结构施工组织技术方案必须要 考虑与下道工序交叉施工，方案选择受到的限制较多.
2）双目字形组合箱形截面柱加工制作难度大
会展中心钢柱截面及造型均比较复杂，虽然板厚不大，但复杂的形状和多重组合的截面形式决定水，不至于受地下施工的限制，机械的使用也能平了其加工制作的难度.合理分段、装配成型、加工顺过渡，基本不会造成浪费或欠缺.另外解决了幕 变形控制及检查验收都成为较为复杂的问题.
3）双目字形组合箱形截面柱组装、安装难度大周期.
75t、造型复杂、截面复杂，而且在施工允许工期非常紧张的情况下，钢柱的组拼装、对口焊接、下架翻身、吊装就位等方面存在一定难度.尤其是总体工形式新颖、造型独特.但由于设计考虑外立面效果 期非常紧张的情况下，事墙专业不能等到全部钢结不能过于平淡，将柱子的截面设计成双目字形的组构完工并且卸载完成达到设计状态再施工，因此倾合截面，给加工制作带来了较大难题.斜的外柱施工不能考虑传统的临时支撑方式，技术 方案选择及施工控制的难度进一步增大.
4）会议中心塔式起重机附着
由于核心筒混极土结构仅仅是作为楼梯间和
4施工关键技术
4.1会展中心
4.1.1总体施工方案选择
1）钢桂分段
错开3层高度.由于钢构件质量较大，吊装机械选小型电梯使用，比较狭小且分隔较多，不适宜用内标高只有90m的有利情况，选用附着式塔式起重机 的方案较为合理.但因为该组合结构核心简较小，结构剧度主要还是由钢结构提供.在混凝土楼层没有形成时，塔式起重机附着对钢结构框架施加的 外力会对钢结构本身以及钢结构预埋件形成一定影响，必须抵抗或消除.
结构设计的特点，施工组织时将350m长的会展中 结合会展中心工程的总工期要求以及建筑物心按照土建地下室的边线划分为B，C，D3个施工区域.主要考虑到有地下室的施工周期比没有地 下室的施工周期要长1.5个月左右，施工分区后可以结合地下结构的自然施工流水形成钢结构的施工流水.钢结构工程可以不等整个会展中心地下 结构全部完工就提前进行施工.主要的施工顺序为C→D→B，即先施工没有地下室的C区钢结构，然后进行地下室较小的D区钢结构，最后进行地下 室最大的B区钢结构.其中，D，B两区虽有先后但间隔不大，基本为同一时期施工.分区时同时结合地下室区域的施工，计划需投人的机械全部进人C 了工作量的计算，在有限的1.5个月为尽快结束无区施工，由于机械较多，在划分区城时尽可能将工作量与机械的能力匹配.因此C区的面积及工作 量均大于B，D两区.在C区结束，B，D两区正好具备施工条件时，将C区机械一分为二，也能满足两区施工要求.
这样的技术组织安排，理论上可以形成合理流墙安装于钢结构之间的专业衔接，缩短了整体施工
双目字形组合箱形截面柱达34m高、单体重达4.1.2双目字形组合箱形截面折形柱的制造工艺
会展中心的展厅柱和附跨的外墙折形柱设计
研究，结合工厂加工及运输能力以及现场吊装的要 经过对双目字形组合截面折形柱的设计特性求，将钢柱分为4段制造.加工制作中2分段的钢柱构件由于存在折点且截面宽皮最大，制作难度也
安装施工有较多的工序搭接.本工程倾斜钢柱的安装没有采用传统的加设临时支撑，待整体结构安装完成后临时支撑卸载的施工方法.
相应最大.因此，以此段为例重点叙述主要的装配及焊接工艺.
2）刚柱构件装配工艺
经过比对最终采用钢柱分段出场、现场整根拼装、履带式起重机整根吊装、起重机不松构情况下调整安装偏差、临时固定后焊接、焊接完成后柱两侧拉设缆风绳稳定、起重机松钩的施工方法.
总体的制造原则是先完成单目字截面构件的制造，再将两个单目字截面构件装配成双目字截面，最后装配牛腿及连接板.
单目字形截面柱按照弯压结构的受力特征来划分，应将主要抵抗弯矩效应的板件作为翼缘板，将主要抵抗剪切效应的板件作为腹板，因此将箱体较窄的主板定义为翼缘板，将箱体较宽的主板定文 为腹板.
采用这种方案在理论上与设计计算的边界条件不同，在一定程度上施工状态的计算分析与设计状态的计算分析存在边界条件非线性的问题.柱 自重产生的应力最终作为施工参与应力遗留在结构中.另外，斜柱的自重还会遗成钢柱的柱顶发生位移.
由于单目字形截面箱形柱的翼缘板较多，共有4块，板件均需与腹板坡口焊，熔深为1/2板厚.面 且柱与梁连接节点及柱转角处箱形内部有加劲板，加劲板需与柱腹板、翼缘板熔透焊接.因此，箱体必须分步骤装配和焊接.同时由于箱体中部两块 腹板较薄，腹板与加劲板采用电渣焊不理想，因此装配时采用了特殊的装备顺序及办法，装配顺序如图6所示.
为了针对性地分析及解决问题，在制定方案时，根据施工状态的边界条件做了一定量的施工验算.经验算分析，施工状态下单根钢柱最大应力比 为0.116，最大顶部位移为30mm，安装上柱间支撑及连系桁架后钢柱最大应力比为0.244，最大顶部位移为76mm.经分析应力比与设计状态下的数值 差异不超过0.05，经过与设计院校对，认为设计元余量足够承担此部分残余施工应力.因此，从设计应力状态角度这种施工方法是可行的.但作为另 外的一个考核数据，柱顶的位移值偏大，为了解决这个问题，在最终的实施方案修订中采用了将柱在安装就位纠偏时反向预偏施工验算分析位移偏差 值的处理工艺，以提前量的形式减小柱顶实际偏差.
Fig.6Assembly sequence 图6装配顺序示意
3）钢柱构件焊接顺序
接要求以及焊接变形控制要求，单目字形钢柱构件 根据已制定的钢柱构件装配顺序，结合设计焊分为7个步骤焊接：①中心加劲板与下腹板加垫板单坡口气体保护焊：②中心加劲板与中心翼缘板加 垫板单坡口气体保护焊：③上腹板中心局部开槽盖板后，中心加劲板与上腹板气体保护焊塞焊：④中心翼缘板与上下腹板加垫板单坡口气体保护焊： 两侧加劲板与上下腹板及中心翼缘板加垫板单坡口气体保护焊；两侧翼缘板与两侧加劲板电渣焊；上下股板与两侧翼缘板对称加垫板单坡口气体保护焊，如图7所示.
另外，考虑到箱形柱板厚不大，自重情况下的变形可能会造成钢柱节点部位的应力集中现象，对四强度理论计算的最大应力为187.84MPa< 钢柱做了相应的实体有限元分析.经分析，按照第345MPa（容许值），满足要求，无需额外加固. 4.2会议中心 1）塔式起重机工作产生的反力及连杆内力计算 值是根据塔式起重机生产厂家提供的极限状态数 塔式起重机的极限工作状态所产生的内力数据考虑的.附着连接形式以及附着位置如图8所示. 电漆焊工艺 计算附着点反力时，将附着式塔式起重机的塔身视为一个带悬臂的刚性支撑连续梁. 问题，采用结构力学计算各杆件内力（见图9），基本 塔式起重机附着杆件的计算属于一次超静定方程为： Fig.7Welding sequence 图7焊接顺序示意 (1) 考虑到总工期的限制，幕墙安装施工与钢结构 万方数据 各杆件的轴向力为： (3) 件的最大轴压力、轴拉力，这种方法的基本原理是 以上计算过程将9从0-360*循环，求得每杆采用角度试算法，求解最大的杆件内力. 应力分析 2）原结构在塔式起重机附着工作时的位移及 平面 塔式起重机附着在未完全完成的钢结构框架上时，必然会对原结构产生一定影响.因此必须对 原结构在塔式起重机附着的情况进行计算分析，并用分析结果判断塔式起重机附着方式是否合理，以及是否有必要采用一定的加固措施.原结构计算 模型如图10所示. Fig. 8 Connectiom style of tower crane 图8塔式起重机连接形式 图10塔式起重机首次附时原结构三维模型 Fig.10 3D model during the firstattachment of tower crane 算发现，原结构在没有完成楼层混摄土板浇筑的情 经过对原有结构附着塔式起重机情况下的验况下，塔式起重机工作施加给原结构的最大荷载组合可以造成原结构顶部节点最大位移71mm，并且 局部杆件应力有超标情况，最大应力比达到1.128.这样的情况说明塔式起重机的工作荷载对于原有结构的影响比较大，必须采取必要的措施才能达到 保证安全、质量的要求. Fig.9 Calculation dingram of 图9附着杆件内力计算简图Internal force of attached rod 钢柱附着点位置产生较大的水平推力，从面使得钢 由上述计算分析得知，塔式起重机的工作会对柱沿结构平面环向发生7lmm位移.因此，必须对这个位移点进行有效加固. 式中：4为静定结构的位移；T为F=1时各杆件的 轴向力；T为在外力M和P作用下各杆件的轴向力；4为各杆件的长度. 间加设柱间支撑的方式，为节省加固材料及加固工 在加圆设计初期，方案1是考虑在相邻两钢柱作量，初期考虑加固两层钢柱.但经计算分析后发现，虽然原结构的应力比有效降低了，应力比最大 值降低为0.89，但是顶部节点位移值仍然得不到有 性模量与截面面积EA约去，可以得到： 考虑到各杆件的材料截面相同，在计算中将弹 (2)
