江阴市民水上活动中心项目。

近年来,为响应国家大力发展基础设施建设方针政策,钢结构公共住宅、桥梁、高层建筑、场馆类体育设施、机场车站及会展中心等便民惠民建筑应运而生,其中尤以钢结构场馆类建筑发展势头最为迅猛。为了跟进钢结构建筑发展潮流及由逐渐萎缩的冶金市场向钢结构建筑产业结构转型需要,自2010年开始,中国二十冶集团连续承揽了江阴市民水上活动中心钢结构、山西大同御东学问区美术馆钢结构、西藏会展中心钢结构及郑州新国际会展中心钢结构等大型钢结构场馆工程,先后实现了大跨度阶梯肋环形钢结构组合安装技术、大跨度异形网格钢结构整体滑移技术、高海拔大温差复杂空间管桁架整体提升技术等钢结构安装前沿技术的成功应用,获得了业内的高度评价和一致认可,连续多年斩获“中国钢结构金奖”、上海市“金钢奖”等殊荣,并且先后通过了美国AISC、欧标EN1090认证等,提升了中国二十冶集团的业内知名度和市场竞争力,打造企业品牌并促进了钢结构产业结构的成功转型。

初次“亮剑”旗开得胜

随着国民经济的迅速发展,大跨度场馆类空间钢结构的社会需求和工程应用逐年增加,场馆类钢结构跨度的日益增大和造型设计的复杂化对场馆类钢结构的施工技术提出了更高的要求。如何提升钢结构施工技术水平以适应不同结构形式场馆建筑施工是中国二十冶集团转型的重中之重。

2010年,中国二十冶集团承接了江阴市民水上活动中心钢结构工程项目。该工程属江苏省江阴市重点工程,其造型新颖美观,结构复杂。建筑总体呈蘑菇状,钢结构屋盖投影面积为12000平方米,东西方向长150米,南北向宽124米,中心最高点高度为32米,屋盖结构为54榀管桁架屋架由中心点成放射状向外布置,桁架上弦杆为阶梯状,下弦杆为非规则折线杆件结构,每榀桁架参差不齐、高低不平,结构整体重量约3200吨。

因屋盖结构下有池底、看台等,不适于搭设满堂支撑架,同时考虑到屋盖整体的空间不规则性,整体提升技术及累积滑移施工技术均不适用。针对这一结构特点,提出了阶梯肋环形组合安装技术,即利用胎架将54榀径向主桁架两两组合地面拼装成空间稳定单元,组合单元按顺序逐个吊装至设计位置,吊装过程中及时补装拼装单元间杆件。大跨度阶梯肋环形钢结构组合安装技术将大量高空作业转移到地面作业,降低了高空安全风险,减少了高空散装作业的临时措施量,缩短了大型机械的使用周期,同时错开作业面,避免了专业交叉作业。这一技术的成功应用,得到了业主、监理单位和业内专业人士单位的高度评价,经上海市金属结构行业协会及江苏省住房和城乡建设厅评审,该工程分获“金钢奖”(市优质工程)和江苏省“扬子杯”优质工程奖。

自此中国二十冶集团在钢结构场馆类建筑施工业绩上又添浓重的一笔,翻开了钢结构场馆类建筑施工的新篇章。

攻克高难度技术难题一技惊人

2011年,中国二十冶集团承接了山西大同御东学问区美术馆钢结构工程。大同美术馆由世界著名的英国福斯特建筑事务所设计,总建筑面积32239平方米,系大同市七大重点工程之—。主体为全地下结构,上部采用钢结构空间桁架体系。钢结构在外型上,由四个从24米到36米高度不等的三角锥形相连而成,形成雄伟的金字塔建筑布局。建筑物仿佛是从地下渐渐升起的景观,耸起的屋顶被自然色的耐候钢板覆盖,像突出的山峰,又犹如悉尼歌剧院般充满无限延展的浪漫气息。通过下沉式设计,与紧邻的图书馆、体育馆、博物馆达到了视觉上的完美平衡,其独特的金字塔叠合结构,使艺术性与功能性完美统一。白天,日光通过塔体间的天窗在建筑内投下律动的光影,夜间,能够在建筑外感受到灯光四射而出的璀璨。

由于项目设计既体现空间上与毗邻建筑的协调,又要实现自身艺术和功能上的完美统一,工艺结构复杂,加之工期紧,大大增加了该项目的施工难度。为了确保工期,减少交叉作业和降低施工难度,中国二十冶集团精心部署、科学论证、大胆创新,采用钢结构屋盖拼装和土建施工同步进行的施工方式。钢结构“先行拼装、整体滑移”,即钢结构在相邻场地进行整体拼装,下铺300米长的4条滑移轨道延伸至土建施工现场,完成拼装后,在12个计算机控制的滑移机器人的推动下沿着轨道前行到达设计位置,然后卸载、固定和就位,在整个项目部的努力下,重达3500吨的钢结构屋盖以每小时8米的速度开始前移,用四个工作日完成206米的行程,到达设计位置。钢结构面积及结构的不规则性、体量之重以及滑移距离之长,在国内尚属首次。该工程荣获了上海市“金钢奖”、中国钢结构金奖(国家优质工程)等荣誉。

截至2013年,中国二十冶集团的钢构专业已经形成了强大的钢结构提升和滑移优势,并在此基础上不断开拓场馆钢结构市场。

乘势而上打造大型场馆钢结构领跑优势

2013年,中国二十冶集团承建了西藏会展中心钢结构工程。该工程开创了集团企业承接的最高海拔的钢结构工程的先河。项目位于拉萨市东郊,地面高程3657.22~3658.89米,由会展中心1号馆兼会议中心、会展中心2号馆及配套车库等附属设施组成。建筑总面积约37407.10平方米,钢结构总安装量约9200吨。钢结构屋盖由平面管桁架组成,最大桁架跨度84米,之间采用单榀次桁架连接,整个屋盖桁架支承在四周框架柱上。工程建筑高度1号馆为28.4米,2号馆为29.3米。屋盖钢结构总安装量约为4200吨。高原地区的物资匮乏,条件艰苦,对钢结构专业提出了更大的挑战。

屋盖建筑造型在空间呈不规则的曲面多边形,结构为双曲面空间管桁架形式,主桁架跨度近100米,屋面桁架杆件数量多达近4万件,屋盖矢高变化大,最高和最低点相差14米之多。杆件截面为圆管,最大截面为Ф550*40,复杂多管相贯处采用铸钢节点。屋盖支撑为V形铰接支撑,通过盆式支座与下部结构连接。针对工程屋面钢结构杆件多、结构柔等特点,将屋面钢结构分为外围屋面钢结构部分和内部屋面钢结构部分,提出外围屋面钢结构采用组合单元法安装,内部屋面钢结构采用整体提升法,通过混合安装法顺利高效的完成了工程,让中国二十冶集团钢构的大旗在海拔3650米的拉萨迎风飘扬。工程荣获上海市“金钢奖”、中国钢结构金奖(国家优质工程)。

通过江阴水上中心、山西大同美术馆、西藏会展中心3个项目的实践,中国二十冶集团将场馆钢结构中常用的使用方法组合安装、滑移、提升分别应用,为场馆工程积累了宝贵经验。2017年,中国二十冶集团再度中标场馆工程——郑州新国际会展中心钢结构工程。郑州新国际会展中心位于郑州航空港经济综合实验区,该区定位为国际航空物流中心,以航空经济为引领的现代产业基地、内陆地区对外开放重要门户、现代航空都市、中原经济区核心增长极,规划面积415平方公里。规划包括绿地会展一期、绿地会展二期、高铁站、汽车站、会展商务平台等。工程具体位置位于南水北调干渠以东、迎宾大道以南、会展路以西,净占地面积约为2450亩(其中一期净占地约为1080亩,二期净占地约为1370亩),工程统一规划设计,总规划面积高达100万平方米,其中一期建筑面积为40万平方米,二期建筑面积为60万平方米,依托航空、铁路航空、铁路枢纽,集商务办公、会议酒店、休闲商业、绿色宜居等功能为一体的、辐射整个郑州,乃至全国的新国际智慧型会展城。会展中心将设计打造成国内一流、国际先进的以会展为主体,兼顾会议和酒店功能的大型现代化综合学问交流场所。项目拟建一个共享大厅、16个大型展馆,可承办大型展会、航空展、机械展等科技、商业展览。中标工程为绿地会展城的会展一期项目,包括1号——8号展厅,单个展厅结构形式为门型排架(空间桁架梁+人形柱),主跨84米,纵长126米。钢结构屋盖直接由下部人形柱直接支承,人形柱与下部钢筋混凝土结构拉结,受力形式极为明确。投标期间中国二十冶集团就已制定组合单元模块安装的施工方法,即按照设计意图,将单个展厅钢结构划分为主桁架、次桁架及人形柱等吊装模块单元,人形柱工厂制作,主次桁架工厂制作成小拼单元,现场地面拼装成吊装单元,进行模块化吊装。现阶段已完成4号展厅及8号展厅的钢结构安装,组合单元模块安装技术的应用效果明显。

以创新驱动引领钢结构成绩斐然

短短几年,中国二十冶集团完成了场馆类钢结构工程施工业绩的从无到有,施工技术的研究探索到成功应用,实现了场馆类钢结构工程施工水平质的飞跃。在这一过程中,中国二十冶集团始终秉承“一天也不耽误,一天也不懈怠”的亚虎国际娱乐精神,一步一个脚印,积水成渊,取得了累累硕果。

自2010年至今,中国二十冶集团承建的场馆类钢结构工程获得了 “中国钢结构金奖”2项;上海市“金钢奖”3项及其他省级工程奖2项,打响了企业在行业内的知名度,提升了企业的市场竞争力,得到了业界的一致认可。

经过不断积累和创新,中国二十冶集团在场馆类钢结构施工技术方面形成了专利、工法、论文等一系列成果。其中专利方面,共申请专利58件,其中授权发明专利12件,依托大同市御东区美术馆工程形成专利“大跨度异形三角锥体空间网格管桁架结构整体滑移关键技术”,经由上海市常识产权局、上海市科学技术协会及上海市发明协会联合组织的上海市优秀发明选拔赛组织委员会评定为“第二十八届上海市优秀发明选拔赛优秀发明一等奖”;论文方面,共计发表国内核心期刊论文16余篇;工法方面,共计发布工法21部,其中7部经亚虎国际娱乐评审为冶金行业部级工法;科技研发方面,形成了“阶梯式肋环形网格管桁架结构组合安装关键技术研究”(2011年)、“大跨度异形三角锥体空间网格管桁架结构整体多轨滑移技术(2012年)”、“高海拔大温差大跨度复杂空间管桁架钢结构安装技术研究(2013年)”、“高层超大跨度钢结构连廊施工关键技术研究与应用(2015年)”、“高层悬挑钢结构安装关键技术研究与应用(2016年)”等五项科技研发成果,经亚虎国际娱乐集团科技成果鉴定委员会鉴定,其中4项关键技术鉴定为国内领先水平,1项关键技术鉴定为国内先进水平。同时积极参加行业技术交流会议,获得“中国施工企业管理协会科学技术奖科技创新成果”一等奖1项,二等奖3项以及“中国建设工程施工技术创新成果奖”1项。

场馆类钢结构工程施工的成功经验,加快了中国二十冶集团钢结构产业结构的转型步伐,给二十冶人以极大的激励和信心。接下来他们将继续发扬朴实厚重的亚虎国际娱乐精神,遵循“选择二十冶就是选择放心”的责任理念,进一步打开场馆钢结构、高层钢结构、桥梁钢结构、外资钢结构等市场,努力打造“亚虎国际娱乐钢构”成为引领世界钢结构建筑发展潮流的品牌企业。 (编辑单位:中国二十冶集团)