宜兴文化中心大剧院钢结构施工关键技术*
杨国松，李涛”，吴文平，秦山虎”，丁剑强，吴立辉
（1.江苏沪宁钢机股份有限公司，江苏宜兴214231；2.北京建工集团有限责任公司，北京10055）
[摘要]宜兴文化中心大剧院地下室混凝土施工完成后，钢结构吊装单元吊装半径过大，为此在地下室顶板上架设 一条钢路基箱作为起重机行走通道，并对混覆土框架梁支撑加固，履带式起重机在行走通道上进行大跨度桁架的分段吊装.运用有限元软件对行走通道及支撑进行模拟分析，验证施工方案的合理性，确保了钢结构施工工期和经济性.
【关键调】钢结构：行走通道：路基箱：支撑：施工技术
[中图分类号]TU758.11 [文献标识码】A
[文章编号】1002-8498（2013）21-0001-03
ConstructionTechnology forSteel Structure inGrandTheatreofYixingCultureCenter
Yang Guosong’ Li Tao² Wu Wenping’. Qin Shanhu' Ding Jianqiang' Wu Lihui(1. Jiangsu Husing Steel Mechanim Co. Lad. Yizing Jiangsu 214231 Chine:
2.BejngCntEngiing Grou Co.Ld.Bejng05Cin）
Abstract; When the basement concrete of grand theatre of Yixing Culture Center is constructed thehoisting radius of steel elements is too large. So one travel route by subgrade box for crane is erected inthe basement floor and the concrete frame structure beam is reinforced by supports. The crawler cranesare used to hoist the steel elements of long-span truss in the travel route. Based on the constructionscheme the travel route and supports are simulated and analyzed using the finite element software to guarantee the rationality. The construetion periods and economic benefit are ensured.
Key words ;steel structures; travel routes; subgrade boxes; supports; construction
1工程概况
宜兴文化中心位于宜兴市东沈新城启动区核心位置，具有推进东沈新城建设，进一步完善城市 功能，提高城市品位的发展战略意义.文化中心包括大剧院、科技馆、博物馆、美术馆、图书馆及公共文化建筑（见图1），其中大剧院建筑面积约4万m”.正立面由自由曲面的玻璃幕墙和流线形的金属幕墙组成，如舞台上的幕布从底下抵开，隐喻大剧 院是“永不落幕的舞台”.建筑功能含1200座大剧场、600座音乐厅、5厅电影院以及其他公共后勤服务等，地下室设有车库、舞台机坑等.大剧院室墙及落地钢管柱上，其结构如图2所示.
图1宜兴文化中心建筑效果
Fig.1Architectural effect of Yixing Culture Center
外钢结构为纵、横向钢桁架，支撑于混凝土结构外2钢结构吊装方案
大剧院室外钢结构主要包括屋顶钢桁架以及落地钢柱，桁架高2.5m，最大跨度42m，最大质量42t：落地钢管柱截面Φ1200×40，安装高度达26m，自重约30t.由于桁架截面大、跨度大、质量大，且主体结构有一层混凝土地下室结构（混凝土需先行施 工）.因此钢结构安装难度非常大.为减小分段吊
Fig.2Grand theatre structure 图2大剧院结构示意
装作业半径，在地下室顶板设置一条起重机行走通 道，屋面桁架采取分段吊装、高空对接的总体施工方案：主要施工吊装机械为2台300t履带式起重机和4台土建塔式起重机：大型吊装单元采用履带式起重机吊装、小型构件用塔式起重机辅助吊装，其吊装机械布置如图3所示.
图3吊装机械布置示意Fig.3 Layout of cranes
室外钢柱安装施工时，由于与柱脚埋件及桁架节点均采用向心关节轴承节点，因此钢柱定位 时需采取有效措施确保稳定.考虑到本工程钢柱直径为1200mm，有足够的空间在柱底板销轴耳板的外侧设置小短柱支撑，且钢柱为垂直构件，无侧向倾斜.经计算在埋件板与钢柱端部封板之间设置支撑钢管（4根489×6钢管）.既可起到支撑钢柱，使其不发生倾斜失稳的支撑作用，又起到 定位钢柱标高，有利于安装销轴的定位作用，如图4所示.
桁架地面整体拼装，外形尺寸及焊缝检测合格后，利用300：履带式起重机分段进行安装，同时在 桁架分段位置设置格构式临时支撑.
3起重机行走通道设置
4起重机行走通道计算
4.1起重机荷载参数
4.2通道验算
图4节点支撑钢管Fig.4 Supporting steel pipes at joint
综合考虑混凝土结构及钢结构分段特性，履带式起重机行走通道搭设在①~/-轴线上，在标高-0.100m的地下室顶板上架设重型钢路基箱形成起重机通道.
由于起重机行走和作业产生的荷载已经远大于楼面设计荷载，为保护混凝土楼面梁、柱不被破坏，采用路基箱铺设在混凝土柱柱顶，并在沿起重机行走方向的柱两侧设置独立钢管支撑，与混凝土柱共同受力：由于横向路基箱宽度为2m，而在其铺有部分荷载将由混凝土框架梁来承担.为确保施 设区域下方混凝土柱截面为800mm×800mm，因此工荷载不会导致混凝土结构梁剪切破坏和产生斜裂纹，故在混凝土框架梁端部设置独立钢管柱支撑，使施工荷载通过路基箱、混凝土梁、钢管柱支撑传递至混凝土基础平台，如图5所示.
在路基箱上施工作业的起重机为QUY300型履带式起重机，施工工况为42m主臂、60m副臂的塔 式起重机工况，履带式起重机自重245t，后配重163t，按吊装分段最大质量451的荷载考虑，其作业总荷载为4530kN.
1)路基箱计算路基箱由4根H型钢、顶板和底板等焊接组成，型钢截面为H700×300×13×24， 顶板和底板用钢板厚度为20mm，材质为Q235B.
路基箱最大跨度为18m，最不利受力状态为履带位于18m跨跨中时，路基箱承受线荷载261kN/m，计算模型如图6所示.
2mx2m的临时支撑，支撑竖向主管180×10，腹杆 2）临时支撑计算起重机通道端部设有截面489×5，材质Q235B.当起重机位于支撑顶部时支撑受力最为不利，偏于保守考虑，起重机自重荷载均由临时支撑承担，即每个临时支撑竖向主管承受567kN集中力.
图5起重机行走通道示意Fig.5 The cranes travel route
图6路基箱受力模型（单位：kN/m）
Fig.6 The caleulated model of subgrade box ( unit :kN/m)
度为2m，起重机荷载将通过路基箱传递至混凝土柱 3）混凝土结构与独立支撑验算考虑路基箱宽及独立支撑钢管（$351×16，材质Q235B），从结构安全角度考虑，假定通道上的起重机荷载传递至横向路基箱时，其荷载全部由下部的独立支撑钢管承担，故混凝土梁端部受力按集中力考虑，荷载点距柱中心 1m，荷载为4530÷4=1132.5kN，考虑路基箱自重后按1300kN计算.根据混凝土结构设计图可知，混凝土梁最小截面为400mm×800mm（①D轴处①-.①轴处①-），若此处混凝土梁受力可满足要求，则其余梁也可满足，计算模型如图7所示.
析，在起重机施工荷载作用下，路基箱最大变形 4）计算结论通过有限元软件Midas计算分
5结语
参考文献：
图7混凝土梁受力模型（单位：kN）
Fig. 7 The calculated model of concrete beam( unit;kN)
50mm，最大应力155MPa；端部临时支撑最大变形为1mm，最大应力为41MPa；混凝土结构最大变形为1mm，最大应力比0.66；独立钢管柱最大应力为64MPa，最大应力比为0.35.以上结果除路基箱变 形较大，其挠跨比50/18000=1/360.略>1/400，其余验算结果均满足施工规范受力要求.
在大刷院钢结构安装过程中，对路基箱、临时支撑进行变形观测，对混凝土梁、柱进行裂缝观察；挠度为36mm，吊装作业时，路基箱挠度为42mm：临 观测结果显示：履带式起重机空载行走时，路基箱时支撑最大变形8mm，第3次起重机行走后，变形值稳定；混凝土柱及混凝土梁端部未产生裂纹.
经分析，其原因可能为：①路基箱计算时，取计算长度为18m，未考虑横向路基箱宽2m因素：同时 起重机施工荷载均取最大值，安全储备系数较大.②临时支撑下部为开挖地基土，虽经压实处理，但仍存在部分沉降.但此支撑位于通道端部，故此沉降对支撑体系影响小.
根据结构具体形式特点，设置钢路基箱起重机行走通道，减小了吊装作业半径、减小了使用起重机吨位，消除了混凝土地下室先行施工的不利影响，使结构安装方案更为经济合理：通过对通道路基箱、钢管支撑及混凝土梁进行模拟力学分析，计 算时富余一定的安全系数，确保钢结构施工安全、经济、可靠，同时为同类钢结构安装提供了参考.
[1]江苏沪宁钢机股份有限公司，宜兴文化中心销结构施工组织[2]中国建筑股份有限公司，CB50755-2012钢结构工程施工规 设计[R].2012.[3]中国建筑科学研究院，JGJ7-2010空间网格结构技术规程 范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.[4]宋两率，余纯，谷凯，等，中国航海博物馆帆体钢结构吊装技[5]北京钢铁设计研究总院，GB50017-2003钢结构设计规痘 术[J].施工技术 2008 37(11);5-7 [6]冶金工业部建筑研究总院.CB50205-2001钢结构工程施工 [S].北京：中国计划出版社，2003.质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2001.
