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看臺膜結(jié)構施工銀獎|橫店影視城夢幻谷“暴雨山洪”看臺膜結(jié)構

時間:2020-03-20 02:25:44 瀏覽數(shù)：

項目名稱：橫店影視城夢幻谷“暴雨山洪”看臺膜結(jié)構

建設地點：浙江省金華市

竣工時間：2012年8月

獲獎等級：施工銀獎

獲獎單位：寧波萬豪空間結(jié)構工程有限公司

一、工程概況

夢幻谷“暴雨山洪”看臺膜結(jié)構工程位于東陽橫店鎮(zhèn)內(nèi)。建筑面積約為6600㎡，為國內(nèi)較大的彩色膜結(jié)構工程。看臺鋼結(jié)構屋面的幾何形狀呈扇形，以結(jié)構立柱橫向為分界線，共劃分為兩大部分：前半段為懸挑結(jié)構部分，后半段為“V”型支架結(jié)構部分。前挑結(jié)構主梁采用桁架形式，側(cè)向用弧管連接，其中主梁最大懸挑長度為32米。后半段次梁采用前半段桁架縱向延伸以“V”型支架的形式固定在看臺預埋的牛腿上。

夢幻谷“暴雨山洪”看臺膜結(jié)構

該工程由寧波萬豪空間結(jié)構工程有限公司進行設計、制作及安裝，工程于2012年8月竣工。

二、結(jié)構體系

夢幻谷“暴雨山洪”看臺為骨架支承式膜結(jié)構。骨架鋼結(jié)構由15榀主桁架和154根弧管組成，采用圓鋼管制作。

主桁架總長為62.5米，懸挑部分為32.7米，其主要承受軸向力為主，桁架上又以圓管作為拉桿連接在立柱上，從而減小梁端位移，使桁架能更好的發(fā)揮它的功能。主桁架支承著整個結(jié)構的大部分重量，同時也作為膜材的固定邊，使膜與鋼能緊密的連接在一起。

主桁架之間用弧管連接，弧管起著調(diào)整各主桁架間的內(nèi)力分配，同時作為主桁架的側(cè)向支撐，傳遞側(cè)向水平荷載、提高整體結(jié)構的穩(wěn)定性。弧管呈矢高1m~1.5m的拱形，能更好的支撐膜面，使之更具備自排雨、雪的功能。

鋼結(jié)構骨架

膜結(jié)構部分總共由28片膜材組成，每片膜材都采用M10不銹鋼高強度螺栓固定在主桁架上，膜片與膜片交接處用25cm寬的防水膜熱合在一起，使整個屋面系統(tǒng)連接成一個整體，達到實用、穩(wěn)定、美觀的設計要求。

三、技術措施

3.1 結(jié)構設計

1. 計算簡圖

該工程膜結(jié)構及相應的支承結(jié)構，均是以內(nèi)部主體結(jié)構為承載體，通過膜體及相關的結(jié)構支承。選用3S3D11.0設計軟件進行分析，計算簡圖見圖II-19-8。考慮恒荷載0.01KN/ m2，風荷載0.55KN/m2 ，雪荷載0.35KN/m2 ，活荷載0.3KN/m2。

計算簡圖 (圓表示支座，數(shù)字為節(jié)點號)

2．膜應力及驗算結(jié)果

膜材強度設計值按第一類荷載效應組合驗算取 20.0MPa，按第二類荷載效應組合驗算取 40.0MPa。

3.2 鋼結(jié)構技術措施

1．工程的特點

⑴ 看臺屋面結(jié)構為國內(nèi)較大的彩色膜結(jié)構工程，鋼結(jié)構為異形空間結(jié)構，鋼柱呈扇形分布，對測量的精準度要求很高，大大增加了吊裝難度。而膜結(jié)構恰恰對鋼結(jié)構吊裝的誤差范圍極為敏感，誤差偏大，極可能造成鋼、膜不符的情況發(fā)生。

⑵ 鋼結(jié)構距離地面最大高差達35m，同時由于現(xiàn)場條件無法滿足滿堂腳手架的搭設，這也大大的增加了膜結(jié)構的施工難度。

2. 總體施工流水和總體部署

橫店影視城夢幻谷暴雨山洪看臺膜結(jié)構工程主體鋼結(jié)構分為15榀主桁架，扇形布置，屋面呈馬鞍形高低起伏，主桁架檐口最高（+35m），綜合各方面因素，如構件重量，安裝半徑，安裝過程中的結(jié)構穩(wěn)定及抗風載能力等，將主體結(jié)構分為豎向構件（預埋件、主結(jié)構柱、“V”型支架），徑向構件（懸挑桁架、弧管）。除預埋件為散件安裝外，其余均在地面制成單元整體吊裝。為了保證施工階段結(jié)構的穩(wěn)定和安全，根據(jù)制造、起重工藝和設備能力，確定了在預埋件安裝完畢后，主結(jié)構柱與“V”型支架先行流水吊裝，次梁延長桁架與主梁懸挑桁架按單元綜合吊裝的總體施工流程。

根據(jù)工程實際情況研究了總平面布置，即“V”型支架、次梁延長桁架集中于看臺外側(cè)制作，主梁懸挑桁架、馬道在看臺內(nèi)側(cè)制作。這樣可以加快主、次梁桁架的制作速度和便于拼裝。

3. 節(jié)點安裝形式

設計合理的節(jié)點安裝形式，不僅是確保工程質(zhì)量的關鍵，也是提高功效，縮短工期的關鍵。針對該工程中大量的管管相貫節(jié)點以及管球節(jié)點，形式多樣且施焊要求高的特點，對安裝節(jié)點的功能作如下分析：即滿足結(jié)構施工階段和永久階段的受力要求，可承受和調(diào)整結(jié)構在施工過程中因溫度、結(jié)構變形等各種因素造成的累積誤差，方便構件吊裝時的臨時定位，確保焊接質(zhì)量和主梁懸挑桁架的順利吊裝。在節(jié)點焊接過程中把焊縫分為臨時固定焊縫和永久焊縫兩類，既利于吊裝過程中的快速定位，又使永久焊縫的施焊有充裕的時間和較好的操作條件。

4．次梁延長桁架與“V”型支架的節(jié)點形式

次梁延長桁架與“V”型支架的節(jié)點形式為管球節(jié)點，整個管球節(jié)點是鋼屋蓋結(jié)構中最關鍵的構件之一，與“V”型支架呈單幅式三角形。其下部“V”型支架與預埋牛腿連接，徑向次梁桁架與主立柱連接。其中，焊接空心球與“V”型支架節(jié)點先作為臨時固定焊縫使用。

由于該工程的外形特殊、桁架懸挑跨度大、節(jié)點匯交桿件多，采用普通的管管相貫節(jié)點根本無法滿足設計要求，因此在這些節(jié)點處采用焊接空心球節(jié)點。該節(jié)點匯交4根桿件，桿件數(shù)量多、直徑大，其中最大桿件的直徑為500mm，節(jié)點的幾何形狀如下圖所示。該類型節(jié)點由于鋼管根部與球面相連，空心球表面為鋼管焊縫提供了更多的施焊空間，這也是選擇焊接空心球作為臨時固定焊縫使用的原因。

焊接空心球節(jié)點

5．工程測量與校正

該工程整個平面軸線以中心呈扇形布置。鋼結(jié)構吊裝是在15根主結(jié)構柱徑向主軸線的混凝土平臺上進行，結(jié)構柱的高度相同，主、次桁架檐邊高差+10m。

測量定位的總體思路是先整體后局部，首先建立平面施工控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，對觀測結(jié)構進行平差，以消除誤差，然后進行細部放樣。

為了簡化復雜空間三維坐標的工程測量，以一個圓心點和三十個主、次梁桁架梢部設計投影點位基準，以一個平面控制網(wǎng)和三十個徑向平面組成測量控制系統(tǒng)，即以平面代替三維空間，來達到精確、快速的測量定位。并選用高精度全站儀，采用簡便有效的吊裝單元校正工藝和逐級趨近的精度控制方法，消除累積誤差以及混凝土結(jié)構不均勻沉降、位移等對鋼結(jié)構安裝不利的影響。

3.3 膜結(jié)構技術措施

1．單層屋面膜結(jié)構施工工藝流程

該看臺膜結(jié)構工程共分為28片膜材組成，按結(jié)構立柱間隔分為14個大單元，每個大單元分為2個小單元。每片膜材的固定節(jié)點都采用鋁合金壓板形式，再使用不銹鋼螺栓緊固。

膜結(jié)構的施工總體流程為：施工平臺搭設→布置膜下繩網(wǎng)→膜包就位于展開位置正下方→膜包吊運至結(jié)構屋面→膜包展開→布置膜上防風繩→周邊臨時固定→膜面周邊固定→膜面張拉調(diào)整。

2．針對該工程膜結(jié)構特點采用的特殊措施

由于主體鋼構最高達35m，致使膜結(jié)構的安裝不得不在高空進行，同時由于現(xiàn)場條件無法滿足滿堂腳手架的搭設，這也大大的增加了膜結(jié)構的施工難度。

針對現(xiàn)場作業(yè)條件考慮使用懸掛腳手架的方案。焊接式掛架利用端部的掛鉤直接懸掛在鋼結(jié)構連接板的位置。焊接式掛架現(xiàn)場安裝時必須保證掛架與地面垂直，掛架內(nèi)、外兩側(cè)各設安全防護繩, 每隔五個掛架拉一對防晃纖繩與二次部材筋板拉結(jié)，防止擺動。

作業(yè)平臺安裝步驟如下：

⑴ 準備：作業(yè)人員系雙繩安全帶及適當長度的小繩登至鋼管梁上，將安全帶在膜壓裝底板上可靠種根，人員移動時必須交替移動雙根。用小繩將吊物用的滑輪及大繩一端提上梁面，滑輪固定于壓裝底板上，大繩繞過滑輪并將繩頭送至地面。

⑵ 掛架安裝：逐個測量各掛架處的相關尺寸并用對講機通知地面加工人員立即按照需要尺寸對掛架進行最后加工；用滑輪裝置將對應掛架送至安裝位置。

⑶ 木板鋪設：按照相鄰掛架的間距及坡度需要選擇木腳手板并在其兩端綁好三米左右的短繩，用滑輪裝置將木板送到梁上，兩名安裝者分別拿住木板兩頭的短繩將木板平穩(wěn)放置在兩個掛架上，如此并排放置兩塊木架板后安裝者下到板面上用鐵絲將木板綁固在掛架上。重復以上步驟逐步推進直至整條腳手架鋪設完成，使掛架結(jié)合成一個整體，從而延拱架形成通長的安全通道。

⑷ 護欄及防晃纖繩安裝：用插接方式加高掛架外側(cè)立管并在立管上用大繩綁固兩道護身安全繩；每隔五個掛架拉一對防晃纖繩與二次部材筋板拉結(jié)。

⑸懸掛作業(yè)平臺搭設完成后由安全員檢查確認合格后才可正式使用。