国家会议中心二期贵宾午宴厅结构综合施工技术

国家会议中心二期项目贵宾午宴厅位于主体结构3层（ - 轴//（ - 轴），为圆形钢框架结构，主要包括直径22?m的中心环梁体系（ ? 800×20、R700×300×18×20）、24根发散状的钢梁（□700× 300×18×20, □700×300×25×25）、24根钢柱支撑（ ? 450×18）、连系梁、斜撑及耳房等，跨度为62?m，最低点标高为+30.520?mm，最高点标高为45.214?mm，构件材质为Q355B，重达400?t（图1）。

图1　贵宾午宴厅三维图

1　施工难点

1.1　条件复杂，方案选择难度大

贵宾午宴厅结构形式复杂,其下为标高3?000?m结构的楼面，由于楼面承载力低，难以承受大型机械施工作业，其上部为屋面预应力网壳结 构，与贵宾午宴厅中心环梁的间距仅0.2?m，施工空间狭小。

1.2　场地紧张，施工组织难度大

根据施工安排，屋面预应力网壳施工时需在标高30.000?m楼面建立3个27?m×72?m的滑移操作平台，其中最南侧的滑移操作平台位于午宴厅中间，为此午宴厅须待屋面网壳滑移操作平台拆除后方能施工，致使施工组织难度大。

1.3　结构外露，施工质量要求高

由于贵宾午宴厅的功能定位为国宴，部分外漏的钢结构，观感质量要求高，对安装精度及焊缝外观等要求严格。

针对上述施工难点，确定贵宾午宴厅的施工方法为：在网壳合龙前，用塔式起重机将钢构件吊至30.000?m标高的楼面分散放置；中心环梁体系使用楼面拼装、单轨单车整体提升，提升反力架为屋面网壳；钢柱、钢梁及支撑等使用汽车式起重机进行 安装。

2　施工方案

2.1　施工机械选择

由于标高30.000?m楼面设计承载力较低，无法满足大型机械施工作业的要求。为满足钢构件倒运及吊装需求，经多次试算，选择3?t叉车和8?t汽车式起重机进行作业。

2.2　施工分区

据现场施工条件，将午宴厅分为中心环梁提升 区、周圈吊装区、合龙区和两个耳房等部分（图2）。

图2　贵宾午宴厅分区示意

2.3　施工流程

贵宾午宴厅施工流程为：安装吊装区钢柱钢梁，在楼面拼装提升区中心环梁体系→整体提升中心环梁体系→安装合龙区钢梁及斜撑等→卸载中心环梁体系，贵宾午宴厅安装完成（图3）。

图3　贵宾午宴厅施工流程

（a）吊装区安装+提升区拼装； （b） 提升区整体提升；（c）合龙区安装；（d）卸载

2.4　施工组织

钢在屋面网壳合龙前构件，使用塔式起重机吊运至标高30.000?m楼面，分散放置在安装位置 附近。

待滑移操作平台拆除后同步进行吊装区安装和提升区地面拼装，超重构件使用2台叉车抬运；在提升区地面拼装焊接的同时安装提升设备及辅助支 撑等。

中心圆环体系提升过程中应重点关注各提升点是否同步，提升到位固定后，按计划安装合龙区钢梁、连系梁和斜撑等；待所有构件安装焊接完毕并验收合格后，方可进行卸载。

2.5　施工模拟

使用midas Gen有限元软件对午宴厅进行施工模拟，包括屋面网壳、贵宾午宴厅、临时支撑在内的施工过程模拟。对中心环梁按1.4动力系数进行整体提升模拟，模拟标高30.000?m位置钢梁的刚度对午宴厅施工过程的影响。

经施工模拟，午宴厅施工过程中屋面网壳最大组合应力为–80?MPa，满足强度要求；临时支撑最大反力为345?kN，满足强度要求；单轨吊车最大提升力为185?kN，满足强度要求；贵宾午宴厅结构最大组合应力为59?MPa，满足强度要求；午宴厅结构最大竖向位移为–43?mm，安装时采用起拱措施；由于标高30.000?m位置的钢梁刚度大，故对午宴厅施工过程影响很小。

3　中心圆环体系安装

午宴厅中心圆环体系使用楼面拼装、整体提升方案，提升重量93?t，提升高度15?m，待合龙区安装完成后进行卸载（图4）。

（a）

（b）

（c）

（d）

图4　贵宾午宴厅施工过程

（a）提升区拼装；（b）提升区提升；（c）合龙区安装；（d）卸载

3.1　提升设备

中心圆环体系使用8个同规格同型号的20?t单轨吊车进行整体提升，提升高度15?m，提升速度为90?mm/min每个单轨吊车上部使用25?t吊装带与屋面网壳无索主拱连接，单轨吊车下部吊钩与焊接在中心圆环环梁上的吊装耳板连接，如图4（a）所示。

3.2　辅助支撑

考虑屋面网壳的承载力并根据施工模拟结果，提升前使用4个辅助支撑对屋面网壳进行加固。辅助支撑生根于标高30.000?m楼面的主梁上，通过后置埋件焊接卡板进行固定。上部支撑在屋面网壳无索主拱上，采用抱箍和多个螺栓拧紧卡死的方式进行固定，如图4（b）所示。

3.3　提升过程

待中心圆环体系拼装焊接完成且提升设备准备就绪后进行试提升，先提升100?mm，静置2?h确认无误后方可进行正式提升，如图4（c）所示。

正式提升过程中，8个提升单轨吊车由同一开关箱控制同步，须时刻关注各提升点位的高差、吊装带的松紧程度和吊耳焊缝。

提升时单轨吊车应防止其长时间工作发热，因此工作30?min后须间歇30?min，在间歇期间进行单轨吊车松紧检查、提升点位标高测量等工作。

中心圆环体系提升到设计标高后停止提升。

3.4　提升后临时加固

中心圆环体系提升到位后应进行临时固定，固定措施分刚性固定和揽风绳固定2种。前者是在辅助支撑上焊接临时固定三脚架，将中心圆环体系与辅助支撑进行刚性连接；后者是使用 ? 15钢丝绳将中心圆环体系沿4个方向进行拉接固定。

4　施工质量控制

4.1　施工精度控制

根据施工模拟计算结果，中心圆环体系提升高度需预起拱50?mm，以保证卸载后的结构高度与设计高度吻合。

安装时应严格控制钢柱垂直度，待复测并调整无误后方可焊接柱脚。钢梁应按中心圆环体系起拱后的标高进行高空原位安装，并严格控制安装精度。

4.2　焊缝外观控制

午宴厅钢结构焊缝质量和外观应严格控制，尤其是外露焊缝的外观。主要措施是使用药芯焊丝，选择高水平焊工，严格控制焊接顺序，重点检查焊接工艺，使用角磨机打磨等。