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绍兴国际会展中心一期B区工程为浙江省重点工程 ,是 绍兴市在建投资最大、体量最大的公建项目 ,占地12.38万m 2 ,总建筑面积约17.35万m 2 ,主要由1号展厅、2号多功能展厅、会展廊、会议中心等构成。
1号展厅 地上总建筑面积4.8万m 2 ,展厅建筑方案融入 绍兴水乡建筑连绵错落 的屋面元素,6 个相似单元屋面由东向西倾斜并呈韵律错台,屋面斜率9.5%,垂直错台高度为6m,如图1所示。
a 鸟瞰图
b 内部透视
图1 1号展厅
1号展厅主 体采用 全钢结构 ,辅房为多层钢框架,辅房、展厅上空为大跨钢屋盖,飘带为倒锥形空间网络结构,主体总用钢量约1.5万t,采用TPO+直立锁边铝镁锰板双层防水金属屋面,总面积约4.2万m 2 (见图2) 。
图2 1号展厅纵向剖面
大跨钢屋盖 采用 平面桁架结构体系 ,根据屋面起伏分6个单元,并与飘带结构连为整体。( 见图3,4) 。
图3 1号展厅钢结构总体效果
图4 1号展厅钢结构布置
金属屋面系统采用底板-檩条分离承重构造 ,底板采用1.2mm 厚钢承板,穿孔率25%,跨度 4. 5m,正打于钢屋盖次梁上表面。1号展厅金属屋面标准构造如图5所示。
图5 1号展厅金属屋面标准构造
1)1号展厅为韵律错台屋面造型,无柱跨度72m, 造型不规则,钢结构及屋面系统施工难度大。
2)项目采用 EPC模式 ,总工期720d,且要求1号展厅当年开工、当年投用,工程量包括1.5万t钢结构、4.2万m 2 金属屋面、3 180m 长机电管沟等, 施工工期异常紧张 。
3)传统模式下, 钢结构、金属屋面专业一体化施工水平较低 ,存在如下问题: ①大跨钢结构施工完成后,金属屋面系统仍有大量支承部件需高空散装;②专业间信息不畅,错漏碰缺问题频繁;③需大跨钢结构施工完成、整体卸载后再系统施工金属屋面,专业间等待周期长、闭水时间晚。
根据工程特点,1号展厅采用 大小流水结合、专业分组穿插 的思路,由东向西组织流水穿插施工 (见图6) 。
图6 1号展厅各专业流水穿插施工
钢结构-金属屋面系统协同深化由钢结构-金属屋面系统深化设计团队在BIM软件中进行建模深化,实现2个专业LOD400精度BIM 模型的实时融合,统一2个专业接口界面。操作步骤及要点如下: ①钢结构-金属屋面专业联合组建深化设计团队,应用Tekla Structures多工模式进行协同建模; ②协同建模过程中,应用BIM软件可视化及碰撞检查功能排查系统间的错漏碰缺,前置解决该问题。
本工程金属屋面系统包含6 468件檩托与底板支托,为提高工效,在协同深化基础上,利用BIM软件按需组合部件功能, 将金属屋面系统支承部件虚拟焊接至屋面大跨钢结构,生成屋面系统支承部件与钢结构构件集成一体的加工详图 ,在钢结构制造工厂内完成一体化加工后运至现场进行 一体化吊装 (见图 7) 。
图7 钢结构-屋面系统支承部件集成加工示意
技术实施步骤如下:
1)将展厅屋盖划分为6个单元,采用分段吊装方式由东向西顺序施工,钢结构分段部位采用临时支撑系统。当1单元大跨钢结构满焊后,保留2单元及1,2单元分界部位临时支撑不变,卸载1单元内部临时支撑,卸载后1~2单元钢结构与保留的临时支撑构成新的平衡体系,此时1单元金属屋面底板开始插入施工(见图8)。
图8 大跨钢结构半成形状态阶梯卸载 1
2)2单元大跨钢结构满焊后,保留3单元及2,3单元分界部位临时支撑不变,卸载2单元内部临时支撑,卸载后1~3单元钢结构与保留的临时支撑构成新的平衡体系。此时2单元金属屋面底板开始插入施工,1单元金属屋面开始铺装构造层(见图9) 。
图9 大跨钢结构半成形状态梯卸载2
3)3~6单元钢结构按上述步骤完成本单元满焊后,保留本单元与下一单元分界部位临时支撑,逐步逐区阶梯卸载各单元,卸载后金属屋面系统即插入施工,与大跨钢结构施工形成流水穿插。