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巧作异形网壳施工，助力打造海南西部医疗健康中心

发布于：2023-06-01 09:22:01 来自：建筑结构/钢结构工程 [复制转发]

由 上海建工七建集团 总承包施工的海南省儋州市滨海新区医院项目，是海南省重点项目，也是继海南西部中心医院后，上海建工服务海南自贸港建设的又一重大民生工程，建成后将成为儋州市环新英湾新城首家三甲综合医院，助力打造海南西部医疗健康中心。项目总建筑面积148842平方米，其中地上116769平方米，地下32073平方米，由1栋4层门急诊医技楼、1栋4层行政办公楼、1栋13层病房楼、1栋15层值班楼、1栋层发热门诊及连廊等配套设施组成。目前，项目正处于全面精装修施工阶段，计划于2023年10月底实现竣工交付。

儋州市滨海新区医院整体建筑效果

滨海新区医院的设计理念融入海岛风情，将门急诊医技楼的公共区域设计成开放式半室外空间。通过引入海岛自然的阳光、空气和雨水，将公共区域的绿植与室外景观融为一体，打造富有海南特色的大型医院。为实现这一设计意图，门急诊医技楼外部设置了一个造型复杂、多处镂空的异型网壳。该网壳为直径131.6米的双层螺栓球碟形网壳，拱高28米，厚度2米，有6处大面积镂空，是七建集团建造的首个混合支承装饰性网壳。

门急诊医技楼的混合支承式装饰网壳

上海建工七建集团项目团队坚持精心策划，不断攻坚克难，用技术创新解决了一系列施工难题，尤其是项目的异形网壳施工顺利实施，成为“点睛之笔”。

1 环径结合的大尺寸网壳安装技术

本工程门急诊医技楼的网壳直径达131.6米，存在多处镂空，且69个支座分布在周圈地面和网壳中央主体结构屋面的三个不同标高上，需要严格控制安装阶段的累积变形，以避免影响网壳的合龙及高处支座的落位。

网壳如采用环向拼接、一环一环逐层上升的做法，可有效提高临时结构的刚度，控制变形，但施工效率较低；如每次沿径向拼装一个悬挑长度较大的分块，施工效率更高但累积变形难以控制。

门急诊医技楼混合支承式网壳的安装技术路线

七建集团会同项目部和网壳安装专业单位进行了多次策划，对网壳的安装方案进行了数次论证和迭代，创新提出了基于高空散拼法的环径结合安装技术，网壳下部逐环拼装，上部悬挑拼装至中央环形支座落位并闭环，最后以环形支座及周边网壳作为支承拼装剩余部分，充分利用中央环形支座代替临时支撑，既提高了安装效率和精度，又节约了成本。

起步段网壳的分块安装

网壳的高空环向拼装及网壳悬挑段的高空拼装

2 有限元模拟及施工控制技术

本工程在网壳的施工阶段广泛应用了有限元软件进行施工模拟与分析，以指导包括临时支撑搭拆、镂空区域填充与拆除在内的整个网壳安装路线的优化。工程采用浙大网壳空间结构软件MST2020对整个施工过程中网壳以及临时支撑的内力和变形进行验算。数值模拟的工况基细分为16个加载步和5个卸载步。

通过计算，在整个网壳的安装及拆除过程中，网壳的内力及变形均满足规范的要求，以安装及拆除阶段最典型的四个工况为例：

在不闭合的网壳起始段安装至13.02m时，网壳最大应力比0.2（压应力），最大位移6.06mm。

起步段搭设阶段网壳变形情况及网壳应力分布

在全部网壳完成安装时，网壳最大应力比0.66（压应力），最大位移17.1mm。

安装作业全部完成后网壳变形情况及网壳应力分布

在全部镂空填充区完成拆除时，网壳最大应力比0.5（压应力），最大位移24.4mm。

镂空填充区拆除后网壳变形情况及网壳应力分布

在全部竖向临时支撑拆除后，网壳最大应力比0.65（压应力），最大位移39.1mm。

竖向临时支撑拆除后网壳变形情况及网壳应力分布

3 网壳镂空区域的临时填充与拆除

门急诊医技楼的网壳为了表达与自然融合的海岛风情，设计了对称分布的6处大面积镂空。由于网壳结构受力体系的特殊性，在安装阶段这些镂空必须进行临时填充。

镂空区域的临时填充采用比标准弦杆尺寸更小的构件，与周边网壳螺栓连接、一起安装，在满足强度和变形的前提下可以有效控制材料成本。

临时填充区网壳拆除在网壳安装成型、全部支座调整到位后进行，拆除顺序按照对网壳主体影响较小的原则进行，即先拆除面积较小的区域，后拆除面积较大的区域；先拆除闭环区域，后拆除开口区域；对称拆除，具体顺序如下图1-6所示：

网壳临时填充区的拆除顺序

4 直线加速器室复合式辐射防护体系

医用直线加速器是一种通过加速电子进行放射治疗的大型医疗器械，工作阶段会产生高能X射线和电子线，为此直线加速器室四周需要设置厚重的辐射屏障。

医疗设施最常用的辐射屏障是重晶石混凝土，但海南地区重晶石的供应较为紧张，物料成本较高，为此七建集团结合其他医院工程直线加速器室的经验，因地制宜地提出了防辐射结构+防辐射抹灰的复合式辐射屏障，并得到了业主与设计方的肯定。

在这种复合体系中，直线加速器室主体结构采用同样具有防辐射功能的铁矿石混凝土，在混凝土内掺入5~25mm直径的铁矿石吸收射线，同时室内抹灰采用掺入硫酸钡的水泥砂浆，也具有防辐射功能。这种复合体系大大降低了物料采购和运输的难度，并拥有等同重晶石混凝土的防辐射性能。

5 大型公共医疗卫生建筑装配式建造技术

本项目作为海南省的重点项目，积极相应政府号召，采用了装配式结构施工。

根据海南省装配式工程计算规则及做法，针对医疗卫生建筑开间大的特点，广泛采用PK-Ⅲ型钢管预应力桁架预制板作为叠合楼板，占楼层面的面积比率超过50%以上。

PK预制板构件及完成效果

PK-Ⅲ型钢管预应力桁架预制板板型薄，厚度约35mm，叠合后约120mm，大大降低了结构自重；叠合板单侧胡子筋，安装方便，且板与板之间采用密封接，无补空板；内设预应力筋的叠合板在更薄的厚度下也有足够的强度，可以减少支撑架使用量。本项目中，PK-Ⅲ型钢管预应力桁架预制板在医院的各处大开间区域取得了很好的应用效果。