上海F1国际车场钢结构安装施工技术.doc

上海F1国际赛车场钢结构安装施工技术 　1 工程基本情况1.1 工程概况　上海F1国际赛车场位于上海市嘉定区安亭镇，是一座具有世界一流水准的公共建筑。整个赛车场包括赛道、主、副看台、新闻中心、空中餐厅等各种配套设施。 图1 上海F1国际赛车场主看台和新闻中心、空中餐厅 　看台部分及新闻中心、空中餐厅是整个工程的主体结构，造型新颖别致。主、副看台屋盖均为悬臂钢结构，其中主看台为独立大钢柱与大悬臂工字形钢梁、连接梁组成，空间结构总重量为5800t。新闻中心和空中餐厅的上部结构为大跨度钢桁架空间体系，无论在跨度覆盖空间和使用功能上都具有极大的优越性和竞争性，空间桁架结构具有受力合理，抗震性能好的特点。新闻中心、空中餐厅总重量为5700t。1.2 结构特点　主看台设计采用一般体育场大跨度、大空间的特点，与以往工程不同的是整个屋盖设计成两头悬臂式样，中间采用独立劲性钢柱为支承点。整个屋盖系统荷载全靠独立劲性钢柱承担及平衡，对结构整体挠度及安装要求非常高。　在主看台两端各有一座辅助建筑：新闻中心和空中餐厅。这两个建筑为对称结构，结构上部呈梭形状，为钢框架体系，梭形的两端分别座落在主看台及砼塔楼顶上。梭形结构由两榀巨型钢桁架及钢桁架之间的联系梁组成。结构的全部荷载通过两榀钢桁架传给砼筒体与主看台结构。为了使力传递明确，在钢桁架两端各设置了一道转换桁架，利用转换桁架直接将荷载传给砼立柱。由于荷载明确从而有利于巨型桁架的设计，可以降低整个建筑的含钢量指标。 图2 主看台悬臂结构和新闻中心、空中餐厅桁架结构 2 施工难点2.1 预埋劲性钢柱安装　主看台(12.72～28.00米)劲性结构共有43根立柱。立柱高为15.22米，最大单重约25吨。钢柱之间分别用水平撑连接和斜撑连接。　比赛控制塔、行政管理塔的劲性柱标高16.88～28.96米，分为上中下3节(6米、5.23米、0.7米及0.12米的埋件)，最重的一节重约15吨，长6米，在6层、7层及8层处有劲性钢梁与其连接。新闻中心与地面连接塔、空中餐厅与地面连接塔的劲性柱标高由12.60～30.00米，分为上中下3节(9米、7.88米、0.5米及0.12米的埋件)。　劲性钢柱的安装难度主要体现在以下几个方面：a) 精度要求高　长达400米的钢结构安装，仅以常规的轴线偏差值来进行现场控制是不够的。由于结构施工是分段进行的，其累积误差可能造成钢结构安装无法进行。所以如何保证土建结构及安装埋件的高精度成为劲性结构施工的难点。b) 交错施工多　与劲性结构同时施工的有土建的钢筋、混凝土，安装的管线等，各专业施工队伍在同一施工区域内交叉进行施工，使整个施工现场一直处于复杂多变的施工环境，加大了施工的难度。c) 主副看台为清水混凝土结构　由于主副看台为清水混凝土结构，而劲性结构为钢与混凝土结构，如何解决土建结构与劲性结构的节点处理，使结构达到清水混凝土的标准是一大难点。2.2 主看台悬臂钢梁安装过程中的稳定控制　主看台悬臂钢梁包括前后悬臂梁，梁的根部与独立劲性钢柱固定，因此劲性钢柱在悬臂梁弯矩作用下产生挠度，影响安装精度。为了避免劲性钢柱产生挠度，必须在施工过程中控制悬臂梁的弯矩值，也就是控制悬臂梁在平面内的稳定。如果在悬臂梁的悬挑端设置一临时支撑，那么悬臂梁的稳定可以控制，但是选用什么作为临时支撑呢？如此高的支撑稳定性、强度能满足荷载要求吗？支撑必须从地面开始立起，与地面如何固定？是否影响其他单位施工？所有问题都需经过计算、协调才能决定。2.3 新闻中心、空中餐厅巨型钢桁架安装　巨型钢桁架的安装是工程中难度最大的一道工序，其安装难度体现在以下几个方面：a) 钢桁架自重大、跨度大、截面高，因此在选用施工机械方面有困难，如果整体安装，需选用一台超大起重量的机械设备，才能安装550吨重的钢桁架，此方案显然行不通。b) 如果采用分段安装，那么根据施工条件分析，有一段钢桁架跨越主看台，长度将近50米，重达263吨，需要两台300吨履带吊双机抬吊才能满足安装要求，而且在安装过程中吊机还要负载行走一段距离，对吊机的性能、施工条件等工况要求极高，每个环节必须严格控制。c) 采用分段安装的话，焊接工作量将增大，而且所有对接焊缝必须在高空完成，质量不容易控制。d) 分段安装必须采用临时支架作为节点的临时搁置点，因此支架的选用也是个问题，支架一定要满足刚度及稳定性要求。另外，支架及钢桁架的稳定性如何保证？这是安装钢桁架的最大难点。2.4 临时支架的卸载问题　本工程钢结构施工过程中，都运用临时支架作为结构的临时固定，因此施工结束后，必须进行拆除，使结构恢复自由状态。支架的拆除过程也就是所谓的卸载，是一个力的转移过程，通过对临时支