廣東建筑工業(yè)化展 2018-01-31 1021
近日,由天津大學(xué)教授,天津市鋼結構協(xié)會(huì )會(huì )長(cháng)陳志華主持參與完成的“大跨度雙螺旋單層網(wǎng)殼結構關(guān)鍵技術(shù)研究與應用”成果(以于家堡高鐵站屋蓋鋼結構項目為依托)榮獲2017年度中國鋼結構協(xié)會(huì )科學(xué)技術(shù)特等獎。
該項目成果的主要完成單位有天津大學(xué)、中國鐵路設計集團有限公司、津濱城際鐵路有限責任公司、中鐵建工集團有限公司、江蘇滬寧鋼機股份有限公司和奧雅納工程咨詢(xún)(上海)有限公司北京分公司。
于家堡高鐵站是全球首例單層大跨度網(wǎng)殼穹頂鋼結構工程,2015年9月20日正式通車(chē)。于家堡站的建成,標志著(zhù)北京-天津-濱海新區快速通道的打通,從北京南站、天津站到達于家堡的時(shí)間分別縮短至59分鐘、22分鐘。
于家堡高鐵站是全球首例單層大跨度網(wǎng)殼穹頂鋼結構工程,地面站房采用“貝殼”建筑設計方案,其靈感來(lái)源于鸚鵡螺和向日葵的螺旋線(xiàn),從圓形雙向螺旋網(wǎng)格拉伸出初始平面形態(tài),通過(guò)數值“懸掛”形成初始形體,再反轉得到貝殼形殼體,形成通透、開(kāi)敞、明亮、新穎的建筑空間,達到了結構與建筑的完美統一,已成為濱海新區的地標建筑。
于家堡網(wǎng)殼結構體系的創(chuàng )新主要包括復雜優(yōu)美的網(wǎng)格形式和罕見(jiàn)的大跨度。網(wǎng)殼由36根順時(shí)針?lè )较蚝?6根逆時(shí)針?lè )较虻穆菪蜗淞簵U件相互編織,在頂部交織成36個(gè)點(diǎn)與頂部鋼環(huán)梁連接。在底部也交織成36個(gè)鋼節點(diǎn)與底部鋼環(huán)梁連接,這樣一個(gè)頂環(huán)梁+編織網(wǎng)+底環(huán)梁的單層編織網(wǎng)通過(guò)支座與地下結構頂板連接;形成縱向跨度143米、橫向跨度80米、矢高24米的貝殼形單層網(wǎng)殼結構。
不看不知道,一看嚇一跳!
于家堡高鐵站竟有這么牛!
站在天津濱海新區的于家堡站站房望去,周?chē)歉邩橇至⒌纳虅?wù)區,中間是全地下高鐵站房上設計下沉式休閑公園綠化,只有穹頂位于地面以上,猶如海河畔鑲嵌了一枚銀色的貝殼,整體美景渾然天成。
于家堡站房是目前世界最大最深的全地下高鐵站房,也是全球首例單層大跨度網(wǎng)殼穹頂鋼結構工程。
除了露出地表的穹頂之外,90%的施工任務(wù)都在地下進(jìn)行,相當于把北京南站的主體施工工作下沉至全地下進(jìn)行。中鐵建工集團于家堡項目總工程師李根喜說(shuō),在工程實(shí)施中,項目部克服了基坑深、地質(zhì)差、地下水多和技術(shù)風(fēng)險大、難題多、含量高等難題。
65米超深地下連續墻創(chuàng )高鐵站房之最!
65米深地下連續墻被李根喜認為是項目部最杰出的作品之一,“在地連墻施工速度和成槽質(zhì)量方面都處于行業(yè)領(lǐng)先地位。”
因為是全地下式車(chē)站,而且臨近海河,鹽堿地質(zhì)給于家堡站的地下連續墻建設提出了高要求——深度要達到地下60米、最深處達65米,相當于天津地區一般高層建筑物樁基的3倍,約等于300米高樓所需樁基深度,且地質(zhì)條件復雜,地下連續墻是“T”“Z”“L”“一”等異形結構,基坑開(kāi)挖難度大,極易產(chǎn)生流砂、涌砂,這給地下連續墻施工及基坑開(kāi)挖安全施工帶來(lái)極大難度。
“為了防止地下水進(jìn)入站房?jì)?,我們圍繞整座站房建造了一道厚1米、長(cháng)1435米的‘城墻’,它能夠有效阻止流沙和透水對建筑造成的傷害。” 李根喜說(shuō),這是一項宏大的工程,它的長(cháng)度和厚度相當于西安古城墻的1/10。
在鹽堿地中建一個(gè)地下連續墻已很不容易,尤其還要建設一個(gè)擁有“T”“Z”“L”“一”等異形結構的地連墻,難度可想而知。
李根喜介紹,項目組為此專(zhuān)門(mén)成立了課題組,開(kāi)展試驗,取得土質(zhì)、地下水位、泥漿比重等關(guān)鍵數據后訂制施工方案,并邀請清華大學(xué)、天津大學(xué)等高校專(zhuān)家對施工方案進(jìn)行了23次論證。“我們對個(gè)別淤泥層超厚的位置引進(jìn)SM特性泥漿以提高水的黏滯度,這一方案使槽壁表面形成一層堅韌的膠膜,有效地防止了槽壁坍塌。”
誤差千分之一 施工創(chuàng )精細控制之最!
于家堡站選在一塊三面環(huán)水的鹽堿地,透水、流砂是最大天敵。要將設計圖紙變成現實(shí),最重要的是要有一個(gè)堅實(shí)的站房基礎。
“首先,起防護作用的鋼筋籠下放必須精準。”李根喜說(shuō),為了將鋼筋籠下放誤差控制在千分之一以?xún)?,項目部前后為地連墻施工組織了大小13次專(zhuān)家論證會(huì )和計算機BIM模擬施工,最終通過(guò)采用高精度導墻和三抓成槽施工工藝控制垂直度,完成了此項難度極大的基坑支護工作。
鋼管柱是于家堡站房堅實(shí)立足點(diǎn)的首選,由于地下工程的特殊性,在沒(méi)開(kāi)挖基坑前,鋼管柱位置就要被確定,每根鋼柱在下壓過(guò)程中的定位精度要達到1‰。
這是國內任何一個(gè)站房工程都未曾遇到的情況。
李根喜告訴記者,最終項目組采用了國內僅有的三臺AM擴孔旋挖鉆機,首先使成孔質(zhì)量達到100%,同時(shí)減少了鋼筋、混凝土等材料的使用,降低了樁基土方開(kāi)挖量,并由機械生產(chǎn)廠(chǎng)家配合施工進(jìn)展情況,對鉆機性能及時(shí)進(jìn)行改進(jìn),以適應天津地區的地質(zhì)情況。最終于家堡站房的100根HPE液壓鋼管樁、287幅地連墻全部合格。
4200噸重穹頂無(wú)支撐
大跨度單層網(wǎng)殼鋼結構引領(lǐng)全球之最!
“貝殼”型大跨度穹頂南北向長(cháng)143.9米,東西寬度80.9米,最高點(diǎn)離地面25.8米,重達4200噸、相當于半個(gè)埃菲爾鐵搭的重量,主要桿件采用36根正螺旋和36根反螺旋變截面曲線(xiàn)鋼箱梁相互交叉連接。
“盡管鋼結構造型與鳥(niǎo)巢有點(diǎn)類(lèi)似,但鳥(niǎo)巢內部有混凝土承重,于家堡站中間卻沒(méi)有任何支撐物,全靠周邊36個(gè)基座施力。”李根喜說(shuō),這種施工工藝在國際上鮮有前例,此外1000多個(gè)不同節點(diǎn),2000多個(gè)不同的桿件,每連接一次就要變換一次方向。
這也是項目部面臨的最大難題,連接點(diǎn)太多,不能像普通的方方正正的建筑一樣程式化安裝。
為保證鋼結構的精確性和穩定性,項目部與天津大學(xué)鋼結構科研團隊聯(lián)合進(jìn)行全程研發(fā)監控。
“經(jīng)過(guò)嚴謹的實(shí)驗論證,最終我們提出‘地面拼裝、部分散裝、中心提升’的施工方案。”李根喜說(shuō),換句話(huà)說(shuō)就是將鋼結構穹頂在地面拼裝好后,再設置21個(gè)提升點(diǎn),分區域、分步驟實(shí)現同步提升。
“地下室”內仰望透明膜“天空”
于家堡站集城際鐵路、地鐵、有軌電車(chē)為一體的現代化、多層次立體交通樞紐,具備高速、高效周轉大量人流、物流的能力。
在這座地下車(chē)站內,旅客可以仰望天空,也可通過(guò)透明的穹頂看到周?chē)娜绠?huà)景致。
這種視覺(jué)體驗得益于站房采用了與水立方相同的ETFE膜材料,然而,與水立方規則的六邊形膜結構不同,這是國內第一次對ETFE膜進(jìn)行異形安裝,施工難度遠遠大于水立方。
站房整個(gè)穹頂的膜有7060平方米,被正反螺旋梁分為783個(gè)大小不一的氣枕,其中最大的約42平方米,最小的僅0.5平方米。
李根喜說(shuō),考慮到膜的價(jià)格昂貴、購置時(shí)間長(cháng),項目部進(jìn)一步深化設計,在鋼結構安裝的同時(shí),由專(zhuān)人用2個(gè)月時(shí)間對每一個(gè)氣枕膜的尺寸進(jìn)行了高精度測量定位。在安裝時(shí),施工人員分成5個(gè)小組進(jìn)行逐一安裝,每個(gè)組由3至5人組成,并安排專(zhuān)人負責安全檢查,全工作段進(jìn)行現場(chǎng)監控拍照。
此外,為了不讓氣枕膜被尖銳物體劃傷,項目部在氣枕膜上安裝支架,防止鳥(niǎo)類(lèi)停歇所造成的不必要傷害,并在頂部中央區域的18塊氣枕膜周邊安裝了440度電阻絲,有效解決了防火和氣體排放的問(wèn)題。
來(lái)源:濱海視界網(wǎng)
組委會(huì )聯(lián)系方式
項目一組
盧毅 殷鋒
座機:020-61198842 座機:020-62139606
手機:137 1143 0398 手機:185 6528 2359
Q Q:323201814 Q Q:1684672007
黃祺
座機:020-62139602
手機:138 2547 5605
Q Q: 2724397436
項目二組
李健銘 梁建林
座機:020-61198891 座機:020-62139604
手機:158 1708 8364 手機:155 2139 4660
Q Q:3544579318 Q Q:516165433
項國澳
座機:020-62139624
手機:135 8050 2528
Q Q:3275574349
市場(chǎng)部·媒體合作
郭穗豐 鄧海蓮
座機:020-61198886 座機:020-61198851
手機:134 1817 7414 手機:132 6513 8198
Q Q:3229177657 Q Q:2135571196
江彩霞
座機:020-62139617
手機:159 1574 4203
Q Q:3197096891
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