匠心筑造｜打造钢结构工程新样板

近日，由中国能建葛洲坝建设公司承建的广州南沙国际金融论坛（IFF）永久会址项目国际会议中心完成钢结构施工，“木棉花”骨架正式形成，雏形显现。

国际金融论坛（IFF）永久会址项目是广东省的重点工程，被誉为粤港澳大湾区新地标。项目造型独特、体量大、结构复杂、异性结构多，在国内大型场馆建设中也属少见。

 

一、体系多、结构复杂，深化设计是关键

项目钢结构工程体系多、构件数量繁多，加之立面和屋面结构较复杂等因素，如何在短期内完成深化设计是钢结构施工的第一重考验。

经过模拟比对，项目部采用Tekla Structures软件建模为主、AutoCAD软件细化为辅、ANSYS等软件配合受力分析，对全部钢结构，进行全面三维模型建模。

“我们从深化设计阶段便统筹规划材料清单，实现深化设计分段合理、跨区段对接无缝、节点设计科学的深化设计目标。”项目经理张美飞介绍说。

据了解，门斗钢拱落地节点、插入式钢接节点、立面结构连接节点等关键节点构造更为复杂。

针对这些复杂节点，项目部在深化设计阶段就充分考虑其工艺因素，对结构施工进行有限元分析，在推演中将可能出现的问题充分暴露出来，通过技术手段进行不断优化调整，为构件加工和安装创造最优的条件。

二、体量大、异形结构多，加工与运输争分夺秒

项目总用钢量达到16500吨，近30000个构件，且有大量相贯斜交的钢管桁架。如此大体量异形钢结构，不仅需要特殊定制，全国能生产的厂家也不多。

“钢管相贯线、相贯口的切割精度及坡口的设置是保证钢结构工程质量的基本前提条件，其相贯口的切割直接影响到构件的拼装与焊接质量。”项目钢结构工程师王亮介绍到。

对于钢管切割，项目最终确定采用数控相贯线切割机及数控锯床进行精确切割，切割制作后再采用打磨机去除切割面的氧化渣的方案。

 

 

 

工期紧，疫情防控压力大，如何将这16500吨钢结构运送到施工现场，也是困难重重。

“经过推演，我们采用现场统一指挥管理，工厂配套生产发货，陆运为主、海运备用的加工、运输、安装一体化调度平台。”项目副经理江章高介绍到。

另外，对于部分构件属超限构件，合理拆分运输，也是钢结构运输管理中的重要一环。

同时，针对构件运输环节，项目部开发应用了物联网管理系统，实时跟踪构件，有效监控构件运输状态，保证构件实时位置可查。

三、造型独特、建造标准高，施工过程挑战不断

1.立面柱网安装稳定性控制

据介绍，国际会议中心外立面柱网与屋面飞檐悬挑桁架整体成型，悬挑桁架需在立面柱网安装完成后作为支撑再进行安装。但立面柱网除二层通过钢梁与主体连接外，二层至顶部为全悬空构造，与主体结构间存在9米左右的距离。

如何保证屋面与立面柱网形成结构体系前柱网的稳定性和控制安装过程柱网的变形，是立面结构安装的难点。

“在施工过程中，我们提前设置屋面桁架支撑胎架，柱网安装顺序从两侧有依附结构处开始，形成局部稳定后向中间逐步安装。同时，将立面柱从二层分段，待柱与二层钢梁相连形成整体后再安装二层以上柱网结构以保证结构稳定性。”项目钢结构工程师王亮绍到。

如此一来，为立面柱网整体提供足够的稳定性。

2.超重钢件吊装受限，分段拆分，组合法解围

屋面环桁架由大量弧形相贯圆管构件组成，总长约600米，总重量超过480吨。

为此，项目部选择使用分段拆分吊装组合的方法，也就是将环桁架拆分为28段，每段平均重量约17吨，使用250吨履带吊，吊装至平均40米高度的外立面立柱钢结构预留端口。

分段的环桁架，组装时同样需要谨小慎微。起吊过程中为掌握重心，施工人员使用BIM技术，模拟构件的起吊平衡点，计算出起吊点，布置吊耳。

 

正是基于严密的施工前测算，每段环桁架都实现了顺利吊装。

3.焊接量大、标准高

据统计，项目一级焊缝就达到了60%以上，可以说是高标准、严要求。据了解，总焊缝长达60000米。

“一级焊缝可以说是要求标准最高的焊接技术。一级焊缝应进行100％的超声波探测检验，而二级焊缝则只需要进行抽检。”项目钢结构工程师王亮介绍到。

值得一提的是，现场的另一焊接难点，则是相贯焊。所谓相贯，指的是相贯线，是相贯钢管端口与主钢管圆周向180°范围内相交的轨迹线。相贯焊就是沿着这些曲线对圆管进行无缝焊接。由于管与管之间相交的地方不是平面的，而是一条或几条空间的曲线，质量控制难度大。

为了减少结构焊接变形，构件焊接采取多点同步对称焊接的方式，焊接前编排合理的焊接顺序，保证焊接变形在局部小单元中消化，控制整体变形。

现场焊接焊丝共计约100余吨，仅国际会议中心东入口桁架，就使用了3吨焊丝，屋面钢结构近21000根次相贯斜交的钢管桁架，焊接量同样十分巨大。

四、创新运用管理平台 打造智慧数字项目

一系列智能化、智慧化、数字化的监测监控、报警及防护系统，在国际金融论坛会址项目这个施工现场，可以说是一站式配齐。

炫酷感最强的还得是智慧展厅，矩阵大屏、全息投影、电子触控书、数字沙盘…，集展示与综合指挥平台为一体的中心化、智能化平台。

智慧工地管理平台中应用的塔吊限位防碰撞系统，从技术上实现了塔吊碰撞零事故。

安装在工地各处的高清摄像头，将工地各个施工环节实时呈现在了智慧展厅内，再与手机APP相连，实现随时随地可快速直观地了解施工现场的进度、质量、安全、特种设备运行等。

 

另外，建设现场的安全体验馆随时对所有施工人员开放，戴上VR眼镜，手持触摸手柄，就可以“亲历”工程建设施工中火灾、电击、坍塌、机械事故、高空坠落等几十项工程事故，把以往有关安全事故的“说教式”教育转变成“体验式”教育。

            随着建设的不断推进，承载众多期盼与使命的国际金融论坛（IFF）永久会址这朵“木棉花”正加速绽放。