項目名稱：橫琴國際科技創(chuàng)新中心屋面鋼網(wǎng)殼及ETFE氣枕工程

建設(shè)地點：廣東省珠海市

竣工時間：2017年12月

獲獎等級：廣東省建設(shè)工程優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)獎

獲獎單位：寧波萬豪空間結(jié)構(gòu)工程有限公司

一、工程概況

  橫琴國際科技創(chuàng)新中心位于廣東省珠海市橫琴新區(qū)。本工程一期用地面積22119㎡，總建筑面積63486.63㎡。其中1#樓（中拉經(jīng)貿(mào)園）建筑高度為36.5m，結(jié)構(gòu)形式為骨架式氣枕膜結(jié)構(gòu)，上部為鋼結(jié)構(gòu)單層網(wǎng)殼+氣枕ETFE膜覆蓋，如下圖所示。氣枕膜總面積約8000平方米，共計730個氣枕，93個開啟式天窗，3000多根桿件組成，總用鋼量達(dá)1700余噸，單體構(gòu)件大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)最高點標(biāo)高為45.68米，中心最大跨度約90米，整個建筑結(jié)構(gòu)新穎，造型美觀，采用多項新技術(shù)，此項目的建立為橫琴國際科技創(chuàng)新中心及中拉經(jīng)貿(mào)園建設(shè)增添一抹亮彩?？⒐ず螳@得建設(shè)單位及政府機(jī)構(gòu)的高度認(rèn)可。

  該項目由寧波萬豪空間結(jié)構(gòu)工程有限公司深化設(shè)計、加工及安裝完成；工程于2017年12月竣工。

橫琴國際科技創(chuàng)新中心現(xiàn)場圖

二、結(jié)構(gòu)體系

1.鋼結(jié)構(gòu)體系

  本工程鋼結(jié)構(gòu)為大跨度單層雙曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，表面覆蓋氣枕ETFE膜結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)最高點標(biāo)高為45.68米；屋面鋼結(jié)構(gòu)投影面尺寸為82m*76m，整個屋面鋼結(jié)構(gòu)依靠V形圓管支撐于屋面上，V形支撐與屋面鋼結(jié)構(gòu)通過銷軸連接。屋面鋼結(jié)構(gòu)的鋼梁均為箱型結(jié)構(gòu)，各箱型梁通過米字形鑄鋼節(jié)點相互連接。

  鋼結(jié)構(gòu)形式包含十字勁性鋼骨柱、箱型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、鑄鋼節(jié)點、抗拔球形鉸支座等，結(jié)構(gòu)形式多樣且復(fù)雜。

屋面鋼結(jié)構(gòu)三維模型示意圖

  本工程主體結(jié)構(gòu)用鋼量約1055噸，其中鑄鋼節(jié)點160噸；膜二次鋼結(jié)構(gòu)用鋼量約190噸。

2.屋面膜結(jié)構(gòu)概況

  本工程包含730（如圖10：下部364個，上部366個）個ETFE氣枕，每個三角形區(qū)域有一個氣枕。氣枕總面積約8000㎡，其中最大的約12.08㎡，最小的約1.64㎡。本工程全部氣枕采用雙層ETFE。經(jīng)驗算，雙層氣枕可以滿足本項目的各種荷載組合。

ETFE氣枕建筑軸測圖

膜內(nèi)最大應(yīng)力分布圖（負(fù)風(fēng)壓作用下）

膜結(jié)構(gòu)與屋面次桿的連接節(jié)點示意圖

  膜結(jié)構(gòu)龍骨（鋁合金型材）是在單元膜面展開后，在膜繩邊處穿入相應(yīng)長度的鋁合金扣件，然后利用螺栓、自攻釘將鋁型材固定在二次構(gòu)件上。

膜結(jié)構(gòu)與屋面主桿的連接節(jié)點示意圖

膜結(jié)構(gòu)以屋面結(jié)構(gòu)每個三角為一個單元示意圖

屋面膜結(jié)構(gòu)仰視效果圖

三、施工難點

  本工程根據(jù)總體工期要求時間緊迫，鋼結(jié)構(gòu)工程總工期不超過60天。鋼結(jié)構(gòu)重量約1700噸，包含曲面網(wǎng)殼、V型支撐、鑄鋼節(jié)點、萬向支座等加工周期長；雙曲面結(jié)構(gòu)體系，部分結(jié)構(gòu)采用向心關(guān)節(jié)軸承連接，在安裝過程中無法保持自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，需要增加臨時豎向支撐影響安裝進(jìn)度；構(gòu)件數(shù)量多、規(guī)格多，合理的發(fā)貨順序也是工期的保證；珠海地區(qū)風(fēng)大雨多，影響工期的不確定性因素較多；膜材為進(jìn)口材料采購周期長。雖然困難諸多，但萬豪都順利的逐一解決。

四、網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)施工方案

1. 安裝方法簡介

  主鋼梁利用現(xiàn)場C7052行走塔吊的性能和吊裝半徑，先安裝1/1-J和1-10軸主箱型鋼梁及網(wǎng)殼小拼單元，然后塔吊行走至過中線位置安裝1-A、1-2軸主鋼梁及斜向主鋼梁，形成穩(wěn)定體系后依次安裝屋面網(wǎng)殼。

  網(wǎng)殼先在地面拼裝成單元后用塔吊進(jìn)行整片吊裝，網(wǎng)殼安裝由角部向中間依次安裝，確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

2. 安裝步驟

（1）屋面支座、鑄鋼件及鋼柱安裝

鋼柱安裝時，應(yīng)注意先把鋼柱的下插板與埋件安裝焊接后，再進(jìn)行鋼柱安裝焊接。

屋面鋼柱布置圖

（2）屋面主梁安裝（共33段）

  屋面主梁安裝順序根據(jù)網(wǎng)殼的安裝焊接順序相同

五、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

  本工程主體結(jié)構(gòu)用鋼量約1100噸，鑄鋼節(jié)點160噸；膜二次鋼結(jié)構(gòu)用鋼量約190噸，氣枕膜總用量面積約8000平方米。

六、工程照片