上海大型演藝中心工程關(guān)鍵施工技術(shù)總結(jié)

xxx演藝中心工程施工技術(shù)一、工程簡介上海xx演藝中心，中國2010年上海世界博覽會永久性場館之一，位于“xx園”核心區(qū)域。造型呈飛碟狀，在不同角度、不同時(shí)間會呈現(xiàn)不同形態(tài)。其設(shè)計(jì)理念為：文化與科技的融合，現(xiàn)代與未來的對話，中國與世界的交響。演藝中心用地面積67242.6m2，總建筑面積125945m2，其中地上為單層的18000座多功能劇場及環(huán)繞主場館的周邊六層建筑，建筑面積為73941m2，地下建筑為兩層，建筑面積為52004m演藝中心是國內(nèi)首個容量可變的室內(nèi)大型演藝場館。通過多功能機(jī)械布景的不同分隔，xx演藝中心可以從18000座的體育館，轉(zhuǎn)變?yōu)?2000座和8000座的大型演出場所，直至成為舒適、精巧的4000座劇場。能滿足大中型綜藝演出、體育賽事、集會慶典等多功能的使用需求。xx演藝中心于2008年1月開工，并將于2009年12月竣工。工期非常緊湊，如何做好有效的施工協(xié)調(diào)也是一個難點(diǎn)。二、關(guān)鍵施工技術(shù)（一）基坑施工：大直徑圓形支撐系統(tǒng)的施工；復(fù)雜條件下基礎(chǔ)底板周邊環(huán)板作為換撐的施工技術(shù)研究。（二）勁性結(jié)構(gòu)施工：斜鋼管混凝土施工工藝的研究及檢測；勁性節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量控制。（三）大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)：飛碟形超大屋蓋空間自平衡鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)（四）直立鎖邊系統(tǒng)施工方法：負(fù)風(fēng)拉力下非典型節(jié)點(diǎn)直立鎖邊系統(tǒng)受力測試三、基礎(chǔ)施工本工程基坑面積約為25800m2，開挖深度深達(dá)（一）周邊環(huán)境：場地為原有廠區(qū)及部分碼頭拆遷后空地，且基坑北側(cè)為拆除原有防汛墻回填黃浦江區(qū)域。場地內(nèi)存在大量舊建筑物拆除后遺留下的混凝土基礎(chǔ)、回填用拋石、建筑垃圾等。因?yàn)橹黧w結(jié)構(gòu)支撐的108根勁性柱由基礎(chǔ)地板開始升起，同時(shí)由于主體地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)度問題，圍護(hù)形式、支撐方案的選擇將對后續(xù)施工工期帶來很大影響。在工期緊張的情況下對圍護(hù)方案作出優(yōu)選才能做到最大程度縮短工期，減少時(shí)間成本。（二）圍護(hù)形式：結(jié)合各種實(shí)際情況，本基坑工程選用鉆孔灌注樁結(jié)合止水帷幕作為圍護(hù)體。采用鉆孔灌注樁作為圍護(hù)體與主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)程度相對較小且鉆孔灌注圍護(hù)樁施工上比較靈活，一般情況下遇到障礙物可通過局部調(diào)整樁位即可避開施工，可在一定程度上減小樁基等地下障礙物等對本基坑工程的影響程度。（三）支撐形式：考慮到本工程工期要求高，為加快基坑土方工程出土速度，以及確保支撐系統(tǒng)完全避讓主體地下結(jié)構(gòu)勁性柱，以便為后續(xù)的主體結(jié)構(gòu)工程創(chuàng)造有利的施工條件，從而縮短總工期，本工程采用圓環(huán)支撐系統(tǒng)的支撐方案：圓環(huán)支撐內(nèi)環(huán)直徑達(dá)128m，第一道支撐內(nèi)環(huán)為1900×900，第支撐布置平面圖二道支撐內(nèi)環(huán)為2600×1300。并將主體結(jié)構(gòu)的施工路線和換撐并列為兩條施工路線，大大的縮短了施工周期。（四）換撐技術(shù)：本工程底板換撐是又一縮短工期的關(guān)鍵性的決定，結(jié)合原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承臺反梁的布置特點(diǎn)，利用主體結(jié)構(gòu)和裙房結(jié)構(gòu)交接位置的后澆帶，將主體結(jié)構(gòu)的底板施工的工期從環(huán)撐的換撐周期中間剝離出來。利用裙房底板內(nèi)靠近環(huán)向后澆帶的反梁，形成底板換撐環(huán)梁。底板結(jié)構(gòu)平面布置圖在主體結(jié)構(gòu)以外的底板結(jié)構(gòu)完成后，即可進(jìn)行第一道支撐的換撐，進(jìn)而進(jìn)行周邊地下室結(jié)構(gòu)的施工。中間主體結(jié)構(gòu)且包括底板施工完全避開了環(huán)撐的障礙和換撐的工期影響，成為一個獨(dú)立施工體系。底板換撐環(huán)梁布置圖（五）基坑施工流程。1、圍護(hù)體、工程樁、鋼立柱及立柱樁施工。2、第一道砼圍檁和砼內(nèi)支撐形成。3、基坑分塊對稱開挖，確保圓環(huán)支撐均勻受力。第一道支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％后，按照1－2－3－4－5-6進(jìn)行中心島開挖，同時(shí)穿插施工第二道支撐。土方開挖分塊圖4、第二道支撐全部形成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％后，按照第一皮土流程一樣進(jìn)行中心島式開挖，因此首先形成裙房基礎(chǔ)底板及周邊換撐板帶，見下圖。5、待周邊裙房底板砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％后，拆除第二道支撐，見下圖。6、向上施工-6.600標(biāo)高地下一層樓板結(jié)構(gòu)，并設(shè)置周邊換撐板帶和在內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺失區(qū)域設(shè)置換撐。7、待地下一層樓板結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％后，拆除第一道支撐，見右圖。8、施工地下室頂板，待結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，密實(shí)回填周邊土體，拆除地下結(jié)構(gòu)內(nèi)部換撐。演藝中心在2009年年底必須竣工投入使用，因此必須緊抓施工進(jìn)度，確保如期完工。由于其主體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以及基礎(chǔ)形式的特殊性，最后選用了128m直徑的環(huán)形支撐圍護(hù)體系，將主體結(jié)構(gòu)從128m直徑環(huán)撐中直接穿出，不受支撐體系的影響；且精心設(shè)計(jì)了底板換撐的形式，直接利用底板原有反梁形成換撐反梁，將中間主體結(jié)構(gòu)的底板結(jié)構(gòu)施工也完全獨(dú)立于支護(hù)體系，支撐的拆除只和周邊裙房結(jié)構(gòu)存在關(guān)聯(lián)，和中間主體結(jié)構(gòu)的底板施工沒有任何的聯(lián)系。大直徑圓形環(huán)撐的選用，確保了上海xx演藝中心工程主體結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵線路的順利進(jìn)行，不受環(huán)撐影響，大大的節(jié)約了施工工期。四、勁性結(jié)構(gòu)施工（一）勁性結(jié)構(gòu)施工工藝本工程的主體結(jié)構(gòu)由108根斜鋼管柱組成，其中內(nèi)、外圈上的共72根鋼柱外傾斜，鋼管柱與水平方向存在夾角，管內(nèi)橫向勁板又都與管壁垂直，夾角位置在澆搗過程會產(chǎn)生空洞；按照設(shè)計(jì)要求橫向勁板上允許開孔大小只有Φ200mm，且管壁內(nèi)側(cè)打滿栓釘，澆搗混凝土?xí)r無法將泵管與振動泵插入鋼管底部，混凝土澆搗的密實(shí)性難以得到保證；澆搗過程鋼管內(nèi)會形成一個密閉空間，造成砼空洞。經(jīng)過與設(shè)計(jì)多次協(xié)商，最終設(shè)計(jì)同意在勁板的四個角上增開4個四分之一的圓孔，孔徑50mm。另外要求鋼結(jié)構(gòu)加工單位在工藝板對應(yīng)位置也相應(yīng)開孔，確?；炷翝矒v過程中透氣。在以上條件情況下，為保證鋼管柱內(nèi)混凝土澆搗的密實(shí)，鋼管柱內(nèi)采用C60強(qiáng)度自密實(shí)砼。此種工藝無施工先例、施工經(jīng)驗(yàn)，特現(xiàn)場制作1：1小樣進(jìn)行試澆搗，并進(jìn)行檢測，以確保砼澆搗的密實(shí)性。1、實(shí)驗(yàn)柱檢測內(nèi)容及檢測依據(jù)。超聲波檢測，按設(shè)計(jì)要求在試驗(yàn)柱鋼管外用超聲波探測七個斷面（具體位置見附圖1），提供這七個斷面鋼管內(nèi)混凝土的澆筑密實(shí)情況。矩形鋼管柱沿縱向剖開后，按設(shè)計(jì)指定的位置進(jìn)行抽芯檢測現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度值（具體位置見附圖2）。按DG/TJ08-2020-2007“結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測技術(shù)規(guī)程”和CECS21：2000標(biāo)準(zhǔn)“超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程”進(jìn)行分析計(jì)算。2、實(shí)際檢測結(jié)果。超聲波檢測：澆搗后5天探測，共70個檢測點(diǎn)，砼與鋼管均結(jié)合緊密，澆搗密實(shí)；澆搗后13天探測，共70個測點(diǎn)，僅其中5點(diǎn)出現(xiàn)縫隙。抽芯抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：共10個芯樣，抗壓強(qiáng)度實(shí)測值均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3、結(jié)論。經(jīng)對試驗(yàn)鋼管混凝土柱超聲波探測，從柱七個斷面二個方向超聲聲速和信號首波幅度情況分析，鋼管內(nèi)混凝土澆筑密實(shí)。對鋼管柱內(nèi)混凝土抽芯取樣10個芯樣抗壓強(qiáng)度值均達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度要求。4、實(shí)驗(yàn)柱切割后實(shí)物圖片。5、工程中鋼管柱檢測結(jié)果。超聲波探測：工程施工過程中由設(shè)計(jì)選取了最重要部位的柱子21處（從-6.7m處16根柱；9.63米～11.25米處5根柱），對其進(jìn)行超聲波探測。結(jié)果除2/E軸柱和13/E軸柱部分區(qū)域混凝土與鋼管壁已有縫隙（混凝土干縮原因）無法探測外，其余柱所測范圍鋼管柱內(nèi)混凝土全部密實(shí)。同條件養(yǎng)護(hù)試塊：共制作同條件養(yǎng)護(hù)抗壓試塊11組，測試結(jié)果數(shù)理統(tǒng)計(jì)合格。砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C60試塊組數(shù)n＝11λ1＝1.7λ2＝0.90mfcu＝65.65fcu,k＝60fcu,min＝60.40Sfcu＝4.949Cv＝109.41％mfcu－λ1Sfcu＝57.24≥0.9fcu,k＝54合格fcu,min＝60.40≥λ2fcu,k＝54標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊：共制作標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊39組，測試結(jié)果數(shù)理統(tǒng)計(jì)合格。砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C60試塊組數(shù)n＝39λ1＝1.6λ2＝0.85mfcu＝63.016fcu,k＝60fcu,min＝59.9Sfcu＝3.39Cv＝105.02％mfcu－λ1Sfcu＝57.594≥0.9fcu,k＝54合格fcu,min＝59.9≥λ2fcu,k＝51（二）勁性節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量控制本工程存在大量勁性節(jié)點(diǎn)，且連接形式多樣，鋼管柱、鋼骨柱、勁性梁、普通框架梁相互連接均有出現(xiàn)。保證勁性節(jié)點(diǎn)施工的質(zhì)量是保證主體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。1、鋼管柱與混凝土梁連接節(jié)點(diǎn)。為了保證現(xiàn)場混凝土梁的鋼筋和鋼管柱間能很好的連接，我們要求鋼結(jié)構(gòu)加工單位，出廠前在鋼管柱的牛腿上預(yù)先焊接好800mm長的短鋼筋（一段已鐓粗直螺紋，用于現(xiàn)場連接）。施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場梁的實(shí)際尺寸斷料連接，確保鋼筋連接的施工質(zhì)量。2、鋼骨柱與混凝土梁連接節(jié)點(diǎn)。鋼骨柱節(jié)點(diǎn)鋼筋的連接根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要有兩根貫通，因此我們要求鋼結(jié)構(gòu)加工單位，預(yù)先在型鋼的腹板位置開孔（具體尺寸由鋼筋翻樣確定，技術(shù)部門復(fù)核）?，F(xiàn)場施工時(shí)，確保兩根鋼筋貫通，兩根鋼筋錨入柱子內(nèi)，最側(cè)邊的兩根鋼筋彎折后貫通。3、鋼管柱與型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)。為保證鋼梁上鋼筋的連接質(zhì)量，所有型鋼梁上的鋼筋均要求鋼結(jié)構(gòu)加工單位在工廠內(nèi)焊接后，隨鋼梁一起運(yùn)輸置現(xiàn)場。施工現(xiàn)場吊裝就位后只進(jìn)行鋼管柱與型鋼梁的焊接工作。4、鋼骨柱與型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)。型鋼梁與鋼骨柱連接時(shí)，在鋼筋較多又不能全部焊接到鋼梁面時(shí)，通過現(xiàn)場彎折鋼筋錨入型鋼柱內(nèi)。同時(shí)為了保證箍筋在鋼骨柱節(jié)點(diǎn)的閉合，我們通過要求鋼結(jié)構(gòu)加工單位，預(yù)先在鋼梁腹板上開洞的措施（具體尺寸由鋼筋翻樣確定，技術(shù)部門復(fù)核）保證此處節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量。鋼骨柱節(jié)點(diǎn)一鋼骨柱節(jié)點(diǎn)二5、鋼管柱與鋼骨柱間型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)鋼管柱與鋼骨柱連接時(shí)，由于兩側(cè)鋼筋配置數(shù)量不一，我們預(yù)先在鋼管柱兩側(cè)各留下一根800mm長的短鋼筋，在現(xiàn)場用套筒連接，其余全部在工廠焊接到鋼梁上。五、飛碟形超大屋蓋空間自平衡鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)（一）屋蓋鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)。屋蓋結(jié)構(gòu)由通長桁架、徑向桁架、屋蓋中心環(huán)向桁架相互連接，形成一個自平衡受力體系。長向桁架跨度135.7m，重達(dá)70t，數(shù)量眾多的徑向桁架每榀重達(dá)25t，且施工作業(yè)投影面積達(dá)到近2.6萬m2。采用普通的吊裝設(shè)備根本不能滿足施工要求，為此現(xiàn)場采用2臺1000噸米、2臺2000噸米，共4臺大型塔吊及1臺550噸履帶吊來吊裝鋼構(gòu)件。針對構(gòu)件的大小、重量、吊裝位置，采取不同吊裝方案，或單機(jī)吊裝就位、或雙機(jī)雙肩抬吊、或雙機(jī)接力吊裝。通過事先對吊裝工況的設(shè)計(jì)，與構(gòu)件加工廠協(xié)調(diào)，在構(gòu)件合理位置安裝吊耳，確保構(gòu)件的起吊及一次就位成功。（二）不同施工階段的空間自平衡屋蓋加載比例控制技術(shù)。屋蓋施工分為滑動支座支撐、支撐柱鉸接兩個階段，由于邊界約束條件不同，桁架的撓度及內(nèi)力變化很大。因此，需要研究不同施工階段的加載比例，以找到減小屋蓋對支座產(chǎn)生水平推力及保證桁架剛度之間的平衡點(diǎn)。在鋼屋蓋施工階段，在屋蓋中心區(qū)域設(shè)置豎向支撐系統(tǒng)，先完成環(huán)向桁架區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)安裝，屋蓋徑向桁架在地面立拼后由塔吊整段吊裝到位，內(nèi)側(cè)擱置在內(nèi)圈結(jié)構(gòu)上，外側(cè)擱置在鋼框架柱頂上；徑向桁架對稱安裝，桁架間的連系桿件和剩余的環(huán)向桁架構(gòu)件后補(bǔ)。臨時(shí)支撐編號臨時(shí)支撐由于巨型懸臂桁架與屋蓋桁架施工中均設(shè)置了豎向支撐，為了使這些結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)的使用狀態(tài)，在結(jié)構(gòu)安裝完成后需進(jìn)行卸載。卸載的順序及相關(guān)工藝根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬及計(jì)算結(jié)果確定。為選擇合理的加載順序，將支撐內(nèi)力安全快速的傳遞給永久支撐，并保證屋蓋在加載過程中的變形合理、強(qiáng)度安全，對臨時(shí)支撐系統(tǒng)拆除過程進(jìn)行全過程計(jì)算機(jī)仿真模擬，對支撐進(jìn)行了反力和穩(wěn)定性驗(yàn)算，并在加載同時(shí)對整體屋蓋鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形驗(yàn)算。加載原則滿足以下原則：須保證臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)，保證不會發(fā)生整體失穩(wěn)；須保證鋼結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)；在滿足上述條件基礎(chǔ)上，步驟次數(shù)盡可能少、每步幅度盡可能大。根據(jù)所確定的加載原則，采用有限元計(jì)算，通過大量計(jì)算，最終確定一條拆除臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的路徑，首先分步加載8-11榀桁架的8道支撐，然后再分步依次按照從內(nèi)向外的加載順序逐步進(jìn)行加載，第二步在進(jìn)行到一定程度的加載后，拆除最外圍的臨時(shí)支撐。在調(diào)節(jié)過程中對于支撐反力較小或者接近于支撐自重的桿件在下一加載步中予以直接拆除，至第22步完全拆除所有支撐，加載結(jié)束。六、負(fù)風(fēng)拉力下非典型節(jié)點(diǎn)直立鎖邊系統(tǒng)受力測試本工程上、下殼幕墻采用直立鎖邊系統(tǒng)作為屋面底板。但通過深化圖紙發(fā)現(xiàn)，因金屬幕墻的分塊，直立鎖邊系統(tǒng)中的鋁合金夾具并沒有全部直接固定于鋁合金固定座上，部分夾具直接固定在了直立鎖邊鋼板之上，造成了屋面?zhèn)髁w系上的不明確。同時(shí)固定與直立鎖邊鋼板上的受力節(jié)點(diǎn)在設(shè)計(jì)荷載時(shí)并沒有考慮。為此特別將實(shí)際出現(xiàn)的各種節(jié)點(diǎn)樣式，通過施加模擬風(fēng)荷載的方式，對連接節(jié)點(diǎn)及傳力系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，以保證實(shí)際使用時(shí)幕墻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安全性能。（一）屋面板模型A。試驗(yàn)加載方法：施加50％的設(shè)計(jì)荷載，加壓過程不少于3秒，荷載持續(xù)3秒，記取相應(yīng)荷載取值和荷載位移；依次施加500N的荷載，加壓過程不少于3秒；拉力達(dá)到最大值后記錄位移，繼續(xù)施加荷載，直到無法施加荷載為止，荷載持續(xù)10秒，無明顯變化后記取相應(yīng)荷載取值和荷載位移曲線。設(shè)計(jì)荷載：單點(diǎn)受力測試模型A（兩個夾具）允許的設(shè)計(jì)荷載一為7.2KN，拉力最大值9KN，允許的設(shè)計(jì)荷載二為8.3KN，拉力最大值10.38KN，測試模型如下：試驗(yàn)結(jié)果：首次加載至7.7kN時(shí)，由于測點(diǎn)1和測點(diǎn)2與加載鋼梁相碰，停止加載，取消測點(diǎn)1和測點(diǎn)二。加載至11.2kN時(shí)，板肋明顯折彎、板面已屈曲。卸載后的殘余變形量：測點(diǎn)3為2.89mm；測點(diǎn)4為2.09mm。滿足設(shè)計(jì)要求。（二）屋面板模型B。試驗(yàn)加載方法：施加50％的設(shè)計(jì)荷載，加壓過程不少于3秒，荷載持續(xù)3秒，記取相應(yīng)荷載取值和荷載位移；依次施加500N的荷載，加壓過程不少于3秒；拉力達(dá)到最大值后記錄位移，繼續(xù)施加荷載，直到無法施加荷載為止，荷載持續(xù)10秒，無明