国家会议中心二期项目会展区转换桁架施工技术

国家会议中心会展区转换桁架（图1）位于标高20.000m位置，为矩形钢管桁架，平面尺寸81m×234m，最大跨度81m，桁架高约7.7m，单榀主桁架最重达800t。主要规格 为 □ 1500×1 200×80×80, □ 1500×1000×80×80, □ 1000×1200×80×80 ,□ 1500×1000×60×60, □ 1200×1000×60×60, □ 1000×1000×60×60, □ 1000×800×60×60, □ 1200×1000×50×50, □ 1000×1000×50×50, □ 1000×800×50×50, □ 1000×600× 50×50, □ 1000×1000×40×40, □ 1000×800×40×40, □ 1000×600×40×40, □ 1000×1000× 35×35, □ 1000×500×35×35, □ 1000×400×35×35, □ 800×400×30×30, □ 600×400×30×30, □ 400×400×20×20; 主要材质为Q355C,Q345GJC,Q390GJC （Z15, Z25, Z35）,会展区转换桁架钢结构总重约1.48万 t。

图1　 转换桁架构造示意

1　施工难点

（1）转换桁架截面大、钢板厚，选择吊装机械及控制桁架分段重量是本工程的重点。

（2）巨型桁架承受上部框架结构，其刚度大、自重重、支撑上部荷载大，须充分了解设计意图，施工应尽量和设计意图相符。

（3）主次桁架交叉、桁架与柱连接等节点处连接杆件较多，对焊接工艺及焊接顺序的要求高。

2　施工思路

根据转换桁架施工特点及现场条件，经反复比较论证，转换桁架采用设临时支撑原位安装方案，采用高约12m的 ? 609×16圆管支撑，支撑点设在首层顶板对应混凝土柱的位置。 桁架构件重量控制在45t以内，由6台塔式起重机和300t履带式起重机、180t履带式起重机、150t履带式起重机各1台配合共同完成吊装。

3　转换桁架施工分区及机械选择

综合考虑工程进度、工厂加工进度、地下室完成时间、现场塔式起重机和现场区段划分等因素，南区桁架分4个大区（NA3, NB3, NC3, ND3）同时施工，8个工作面同时吊装，其中NA3区由10号塔（ ~ / ② ~ ⑦ 轴）和180t履带式起重机（ ~ / ⑦ ~ ? 轴）同时吊装； NB3区由5号塔（ ~ / ⑦ ~ ? 轴）和180?t履带式起重机（ ~ / ② ~ ⑦ 轴）同时吊装； NC3区由5号塔（ ~ / ⑦ ~ ? 轴）和300?t履带式起重机（ ~ / ② ~ ⑦ 轴）同时吊装； ND3区由12号塔（ ~ / ② ~ ⑦ 轴）和150?t履带式起重机（ ~ / ⑦ ~ ? 轴）同时吊装； 桁架分区及吊装机械选择如图2所示。

图2　桁架分区及吊装机械布置示意

4　转换桁架分段

会展区桁架层有主桁架18榀，连系桁架4榀，根据塔式起重机性能和运输要求，将主桁架分成30~40个吊装单元，将单个构件重量控制在45t以内，单元形式如图3所示。

图3??主桁架三维图

5　转换桁架安装顺序

根据现场机械分布及桁架分布，NA3区、NB3区、NC3区、ND3区4个区域同时施工，其中NA3区安装顺序为由北至南，NB3区安装顺序为由北至南；NC3区安装顺序为由两边向中间；ND3区安装顺序为由南至北（图4）。

图4　整体安装顺序示意

单榀桁架杆件施工顺序为：由两边向中间安装支撑→安装下弦构件→安装腹杆构件→安装上弦构件（图5）。

图5　榀桁架施工流程（计算机截图）

6　转换桁架安装技术措施

6.1　支撑架安装

桁架层采用临时支撑在原位拼装，支撑为 ? 609×16 mm钢管 ，高约12 m，共142个。 支撑底部与预埋件采用L形板连接，顶部4根缆风绳锚固在埋件板上，缆风绳直径不小于12 mm，使用倒链时倒链规格不小于2 t，锚板厚度不小于10 mm。 相邻两榀桁架安装完成后，即可拆除该两榀桁架支撑上的缆风绳（图6）。

图6　桁架支撑缆风绳示意

6.2　转换桁架弦杆安装

桁架弦杆安装时，其底部对接口通过托板临时固定，侧面通过锚板临时固定，锚板厚度不小于30mm，采用双面角焊，焊脚高度不小于22mm（图7）。

图7　桁架弦杆临时固定措施示意

6.3　转换桁架缆风措施

当独立一榀主桁架安装暂时无法与相邻桁架连接成稳定体系时，须拉设缆风绳进行临时固定（图8），待其与相邻桁架连接形成稳定体系后即可拆除缆风绳。

图8　桁架缆风措施示意

6.4　操作防护架

会展厅有18榀主桁架、4榀联系桁架，长234m，跨度81m，矢高7.7m。由于施工面积较大，需搭设组合式操作防护平台进行安全防护（图9），操作平台分为下弦支撑式及上弦悬挂式2种。

图9　操作平台示意

6.4.1　下弦支撑式操作平台

下弦支撑式操作平台支撑于桁架下弦，桁架下弦贯通后开始吊装。平台用 □ 40×40×3方管及L40×3角钢制作，通过螺栓与支撑钢梁连接，支撑钢梁选用 □ 150×100×10方管，焊接在桁架下弦上。

6.4.2　上弦悬挂式操作平台

上弦悬挂式操作平台悬挂于桁架上弦，随上弦安装。平台用 □ 40×40×3方管及L40×3角钢制作，与悬挂钢梁焊接，悬挂钢梁用 □ 150×100×10方管制作，悬挂在上弦后与上弦焊接固定。

7　转换桁架安装起拱

转换桁架安装时，通过调整临时支撑架的高度来实现起拱，临时支撑架的实际高度为设计高度加上起拱值。

8　合龙口预留设置

8.1　合龙口位置

转换桁架长度达234m，经与设计单位沟通， 和 轴次桁架杆件一端暂不焊接，作为展厅桁架的最后合龙口，待环境温度10~20℃时再进行焊接完成合龙（图10）。

图10　合龙口立面示意

8.2　合龙口连接措施

将合龙口焊缝间隙加大15mm，采用连接板和高强螺栓临时固定，连接板开长圆孔，以确保留出15mm的伸缩量（图11）。

图11　合龙口临时连接措施

8.3　合龙口焊接顺序

待桁架安装完成且环境温度达到合龙温度要求，方可进行桁架合龙。合龙宜选择温度较平稳的时段进行，先焊接加固弦杆合龙口的临时连接板，完成初步合龙；然后按先弦杆后腹杆的顺序焊接合龙口，完成桁架合龙。合龙口按对称原则进行焊接，须严格按焊接工艺进行。

9　转换桁架卸载

桁架卸载是结构由支承体系转变为自承力体系的过程，关系到结构的整体质量和施工安全。通过数值模拟对卸载方案进行比较与优化并结合施工场地特点和实际条件确定卸载方案。卸载时应遵循“以计算分析为依据、以结构安全为宗旨、以变形协调为核心、以实时监控为手段”的原则。

9.1　卸载条件

桁架经验收（包括桁架安装、桁架焊接、合龙口焊接探伤）合格后方可进行卸载，卸载前还需满足标高19.900?m楼层混凝土浇筑范围内的混凝土强度要求。

9.2　桁架卸载

由于桁架重量重（14800?t），单点承载力大（2550?kN），面积大（19000?㎡），点位多（142个），因此采用砂漏卸载，卸载顺序为先展厅南侧，后展厅北侧，最后拆除中柱处 轴桁架支撑； 展厅南侧和展厅北侧均采用分块逐级卸载，每级5?mm。 展厅北侧和南侧均分12步完成卸载，中轴AM轴桁架则直接拆除卸载。