在國(guó)內(nèi)，空中懸挑結(jié)構(gòu)建筑造型，
或許并不稀有，
但是，
用1萬(wàn)多噸鋼結(jié)構(gòu)，
將整個(gè)單體屋面懸挑出來(lái)的建筑
你一定沒(méi)有見(jiàn)過(guò)吧？
今天，
小編就為大家介紹一棟
超長(zhǎng)懸挑結(jié)構(gòu)建筑
——上海圖書(shū)館東館
▲建成后的上海圖書(shū)館東館造型
▲項(xiàng)目最新建設(shè)情況
上海建工四建集團(tuán)項(xiàng)目經(jīng)理張永陟介紹說(shuō)：“整個(gè)工程共用重達(dá)2萬(wàn)多噸的鋼結(jié)構(gòu)建造，單是屋面桁架及懸挑系統(tǒng)就有1萬(wàn)多噸，而且大量運(yùn)用了Q420等高強(qiáng)度鋼材。建筑外側(cè)有最大跨度達(dá)16.8m的懸挑結(jié)構(gòu)懸掛于屋蓋，由28個(gè)斜拉桿支撐，受力原理跟扁擔(dān)類(lèi)似。國(guó)內(nèi)也有其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理相同的建筑，不過(guò)，這么大體量的懸挑結(jié)構(gòu)應(yīng)用在一棟單體建筑中的，卻是少之又少?！?/p> 工程概況
上海圖書(shū)館東館項(xiàng)目主要包括新建一座集中式大型公共圖書(shū)館，總建筑面積為114951㎡，地上建筑面積為77968㎡。地下局部2層，上部結(jié)構(gòu)7層，高度達(dá)50m，上部是鋼結(jié)構(gòu)為主體的框架剪力墻體系，28根支撐圓柱及核心筒東西側(cè)均為清水混凝土。由上海圖書(shū)館建設(shè)，上海市工程建設(shè)咨詢(xún)監(jiān)理公司代建，丹麥SHL建筑師事務(wù)所及上海院合作設(shè)計(jì)，上海建科監(jiān)理，上海建工四建集團(tuán)總承包，安裝集團(tuán)、機(jī)施集團(tuán)、三鑫科技專(zhuān)業(yè)分包。
▲項(xiàng)目建設(shè)信息圖
一走進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)，小編就發(fā)現(xiàn)它的文明施工做得不錯(cuò)，而且有不少亮點(diǎn)：
安全通道不但設(shè)置得規(guī)范，在它的入口左上角還有一只白色的喇叭，每當(dāng)有人通過(guò)時(shí)，這只紅外線感應(yīng)喇叭就會(huì)自動(dòng)播放安全須知，時(shí)刻敲響安全警鐘。
▲安全通道頂部也采用盤(pán)扣式腳手架
▲安全通道兩側(cè)貼滿了形象生動(dòng)的中英文安全注意事項(xiàng)
整條安全通道都采用了經(jīng)久耐用、可周轉(zhuǎn)的鍍鋅壓型鋼板。據(jù)項(xiàng)目經(jīng)理張永陟介紹：“雖然壓型鋼板單次投入成本較高，但是今后還可以在多個(gè)工地上多次循環(huán)使用，這樣平攤算下來(lái)的成本是不高的?！?/p>
在現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)區(qū)這里，也做了多個(gè)種類(lèi)的布置。不難看出，項(xiàng)目部在安全管理方面也是下了一番功夫的。
▲半封閉式的安全晨會(huì)講評(píng)臺(tái)
▲規(guī)范的臨邊洞口防護(hù)措施
▲顯眼整齊的防護(hù)欄
▲現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域清晰的指示標(biāo)識(shí)
在中庭區(qū)域，這根“定海神針”引起了小編的關(guān)注。談起它的施工難點(diǎn)，上海建工四建集團(tuán)副總工程師徐整偉說(shuō)：“這是一根高達(dá)21.5米的勁性清水混凝土圓柱，分四次澆筑最終成型，真的不容易，需要克服垂直度控制、混凝土色差控制和成品保護(hù)這三大難題?！?/strong>
說(shuō)著帶小編看到另一個(gè)已澆筑完成的勁性清水混凝土圓柱，仔細(xì)一看確實(shí)外觀飽滿、表面平整。
三大施工難點(diǎn)
1、大面積清水混凝土結(jié)構(gòu)施工
本工程上部結(jié)構(gòu)4個(gè)核心筒東西兩側(cè)剪力墻，以及主樓與部分裙房區(qū)域圓柱為清水混凝土。清水混凝土應(yīng)用面積約11300平方米。
1）層高高、內(nèi)部有較大截面的型鋼柱
勁性圓柱普遍高度在6.2m以上，包括1根高21.5m，1根20.2m以及2根14m圓柱。
獨(dú)立柱層高很高，混凝土澆筑必須分段實(shí)施。如何防止砼離析，同時(shí)保證砼澆筑密實(shí)，尤其是要精確控制獨(dú)立柱整體垂直度，這給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
2）梁柱節(jié)點(diǎn)有外伸鋼牛腿
本工程梁柱節(jié)點(diǎn)處存在外伸鋼牛腿，限制了模板的安裝和合模方式，模板的選擇余地變小，且圓柱模必須在梁下合模。此外，工字型或箱型鋼梁對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)模板的現(xiàn)場(chǎng)鑲拼帶來(lái)不小難度， 其施工質(zhì)量將直接影響圓柱節(jié)點(diǎn)造型及是否會(huì)產(chǎn)生漏漿。
3）勁性混凝土強(qiáng)度等級(jí)高、易產(chǎn)生溫度裂縫
本工程框架柱及剪力墻的混凝土強(qiáng)度高，等級(jí)為C60。在保證強(qiáng)度的情況下，單位立方米水泥用量較高，水化熱較大，加上墻柱內(nèi)部暗柱、剪力鋼板等的約束，極易產(chǎn)生裂縫， 裂縫對(duì)清水砼的觀感影響較大，且難以進(jìn)行修補(bǔ)。
4）門(mén)洞、管弄等的不規(guī)則分布對(duì)模板、螺栓眼的排列影響較大
從現(xiàn)有圖紙看，核心筒內(nèi)分布著較多的門(mén)洞、管弄、消防箱等，且分布沒(méi)有規(guī)律可循，這些均影響飾面清水混凝土蟬縫、螺栓眼的設(shè)置，飾面清水混凝土對(duì)模板、螺栓眼的排版要求很高。此外，與桁架梁連接的外伸牛腿、幕墻埋件等也是影響清水砼墻面觀感質(zhì)量的重要因素。
為破解施工難題，項(xiàng)目部開(kāi)展了多場(chǎng)科技攻關(guān)活動(dòng)，先后進(jìn)行了四次清水混凝土試驗(yàn)，保證了最終成品一次成優(yōu)。
▲第一次定型木模及內(nèi)部構(gòu)造小樣
▲第一次清水砼柱小樣
第一次清水混凝土圓柱小樣在外借場(chǎng)地施工，共一根圓柱、一面轉(zhuǎn)角剪力墻。
圓柱高3.6m，采用定型木模，豎向蟬縫兩條，水平蟬縫間距1.2m。
▲第一次板墻模板小樣
▲第一次清水砼板墻小樣
剪力墻墻體高度3.57m，一側(cè)采用芬蘭板，一側(cè)采用普通優(yōu)質(zhì)木模。
▲清水砼第二次小樣
▲第二次定型木模小樣
▲第二次紙筒模小樣
第二次清水混凝土小樣，兩根圓柱、兩面剪力墻。
柱1根為3m，模板采用紙筒模，無(wú)水平蟬縫，有螺旋狀紋路。另一根為4m，采用定型木模，豎向蟬縫兩條，水平蟬縫間距為3m 。
▲第二次清水砼板墻模板小樣
混凝土墻高均為2.4m，一面墻兩側(cè)均采用芬蘭板。另一面墻一側(cè)采用金屬面模板，一側(cè)采用光面優(yōu)質(zhì)木模。
▲清水砼第三次小樣
▲第三次清水砼圓柱模板小樣
第三次清水混凝土小樣為一根圓柱、一面剪力墻。
清水混凝土柱1根為3.6m，采用木模內(nèi)襯軟玻璃面板定型木圍檁加固，高度方向分兩次澆筑。
▲第三次清水砼板墻模板及預(yù)埋線盒
清水混凝土墻一面采用金屬面模板，一面采用普通木模板；鋁合金圍檁調(diào)整為鍍鋅方管；金屬面模板側(cè)門(mén)洞，設(shè)置倒角條；墻面預(yù)埋開(kāi)關(guān)線盒。
▲清水砼第四次小樣
第四次小樣為兩根圓柱；此次小樣僅模擬鋼筋排布，不設(shè)剪力鋼板。其中一根為方圓模板，另一根為玻璃鋼模板。
方圓模板柱高度為4.8米。圍檁采用配套抱箍，不設(shè)明縫，蟬縫有豎向兩道、水平一道（高2.4m處），接縫處增設(shè)連接片。
玻璃鋼模板，柱高度為3.6米。圍檁采用配套抱箍，不設(shè)明縫，蟬縫有豎向兩道、水平無(wú)縫。
2、大跨度外懸挑鋼結(jié)構(gòu)
1）懸挑結(jié)構(gòu)以吊柱掛于屋架結(jié)構(gòu)，懸挑長(zhǎng)度最大16.8米，變形控制難度大，最大起拱量超過(guò)100mm，且吊柱粗達(dá)210mm，吊柱節(jié)點(diǎn)位置 板厚160mm，需進(jìn)行節(jié)點(diǎn)試驗(yàn) 驗(yàn)證該部位可靠性。
2）本工程中的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，加勁肋密集，且框架柱及框架梁（桁架）、吊柱、上翻桁架、次桁架均采用Q420等規(guī)格，最大板厚達(dá)到100mm。
因此，工程鋼材等級(jí)高、焊縫多、要求高，同時(shí)焊接作業(yè)多為高空、 懸挑臨邊施工，焊接時(shí)需搭設(shè)焊接操作平臺(tái)，焊接作業(yè)條件十分復(fù)雜。
3）本工程樓層桁架、屋蓋桁架自重大，鋼結(jié)構(gòu)總噸位數(shù)逾25000噸、 屋面桁架?chē)嵨挥?000噸、懸挑區(qū)域約3700噸。主樓外圍一圈均為懸挑桁架下掛結(jié)構(gòu)樓層，整品桁架不僅僅重量超過(guò)塔吊起重量，而且最長(zhǎng)約23 米。
小編在現(xiàn)場(chǎng)看到16.8米大空間鋼結(jié)構(gòu)布置，整棟建筑的主梁全部采用空腹桁架形式，今后，機(jī)電管線可以從桁架上下弦穿出，優(yōu)化了大量管線路徑。
張永陟指出：“整個(gè)工程67%的建筑面積都是鋼結(jié)構(gòu)形式，我們采用預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行裝配式施工，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、噪音污染。”
3、外傾大板塊幕墻及大窗體系
1）建筑四面設(shè)置了4個(gè)跨度達(dá)17m的大窗體系，且幕墻結(jié)構(gòu)以67°外傾，外懸挑的主體結(jié)構(gòu)變形不可忽視，幕墻需要實(shí)時(shí)對(duì)變形進(jìn)行監(jiān)控，保證幕墻正常的施工以及安裝精度、外觀的控制。
2）幕墻單塊尺寸達(dá)4200mm×1550mm，玻璃尺寸較大，玻璃各項(xiàng)參數(shù)（合片、組框）易產(chǎn)生加工誤差，大面多采用了較復(fù)雜的dip打印彩釉玻璃及三角形玻璃，如何保證玻璃原材料及加工的質(zhì)量至關(guān)重要。
3）在幕墻支撐系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，采用了大量定制鋼型材，由于結(jié)構(gòu)逐層變化特點(diǎn)，外立面折線下部鋼制立柱截面設(shè)計(jì)為平行四邊形造型，此定制鋼型材為外露小R角鋼材，且直接外露在人眼可視范圍之內(nèi)，對(duì)加工精度要求高。
4）單元鋼架現(xiàn)場(chǎng)吊裝較困難，斜面部位（斜面傾斜角67°）的單元鋼架吊裝更加困難。折線部位的單元鋼架為異形鋼架，大窗位置折線部位為上下鋼架拼接而成，如何保證立面斜線拼接精度和質(zhì)量。大跨度單元鋼架的吊裝擾度變形如何控制？鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)施工極易發(fā)生磕碰，表面掉漆現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)成品保護(hù)非常重要。
在工地現(xiàn)場(chǎng)，這塊玻璃幕墻視覺(jué)試樣頗為引人注目。目前，整個(gè)工程的主體建筑已初具雛形。
▲第一次玻璃幕墻視覺(jué)試樣
▲已初具雛形的建筑主體結(jié)構(gòu)
上海工地，上海建筑圈權(quán)威自媒體。
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