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无规则+大位移!西安丝路国际会展中心幕墙放线技术解析

来源:2020分析报告  作者:梁勇 郝乐 袁吉 丁仙 邢亚洲  日期:2020-12-18
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  摘要:西安丝路国际会展中心项目为异形建筑结构,首层全玻幕墙悬挂于大跨度悬挑钢结构,建筑四周268根超长钢吊柱呈弧形布置,距建筑外延面5-20m,最长44.0m,最短26.0m,吊柱原材为20mm,30mm,40mm厚度Q345B钢板。主体钢结构受温度和施工影响会产生较大无规则沉降变形,现场施工中,对钢结构沉降测量监控、整体吊装测量定位、结构返尺测量定位,全程使用全站仪进行实时监控,绘制测量监控数据表格,为材料下单和现场安装提供了精确的数据支持,提高了施工质量和施工速度。
  关键词:无规则,大位移,测量放线,结构返尺

  本篇文章内容由[中国幕墙网ALwindoor.com]编辑部整理发布:

  西安丝路国际会议中心位于在“一带一路”的起点——中国·西安

  新丝路、新思路|项目的立面设计从西安历史地标“钟楼”提取造型元素,以简明抽象的手笔,对中国古典建筑特征进行传承。外观融合了古代建筑的飞檐与现代建筑的简洁,其设计、施工的“思路”创新大胆,宛如一尊弯月悬于“丝路”之上。

  项目以双月牙造型和180根钢立柱诠释传统大屋檐空间造型,设计最大的亮点就是将“下月牙”通过钢吊柱悬挂在“上月牙”上,首层设计成全玻璃幕墙,创造建筑特有漂浮感,远远望去,犹如一个美轮美奂的水晶宫殿。接下来,中国幕墙网ALwindoor.com邀您一同了解,这项“无规则+大位移”的工程中,幕墙的测量放线是如何实施的。

  摘要:西安丝路国际会展中心项目为异形建筑结构,首层全玻幕墙悬挂于大跨度悬挑钢结构,建筑四周268根超长钢吊柱呈弧形布置,距建筑外延面5-20m,最长44.0m,最短26.0m,吊柱原材为20mm,30mm,40mm厚度Q345B钢板。主体钢结构受温度和施工影响会产生较大无规则沉降变形,现场施工中,对钢结构沉降测量监控、整体吊装测量定位、结构返尺测量定位,全程使用全站仪进行实时监控,绘制测量监控数据表格,为材料下单和现场安装提供了精确的数据支持,提高了施工质量和施工速度。

  关键词:无规则,大位移,测量放线,结构返尺

  一、 工程概况

  西安丝路国际会议中心位于西安市东北部浐灞生态区欧亚经济综合园区核心区世园板块,总建筑面积207112㎡,地下部分采用钢筋混凝土(词条“钢筋混凝土”由行业大百科提供)框架结构(词条“框架结构”由行业大百科提供),地上部分采用钢框架结构,建筑高度58.8米。幕墙的吊柱结构采用箱型柱结构,两端及中间均用销轴连接,两根幕墙钢吊柱之间用箱型横梁(词条“横梁”由行业大百科提供)连接。在建筑结构四角位置幕墙吊柱最长44.0m,在建筑结构中间最短26.0m。平面呈弧形布置,吊柱原材为20mm,30mm,40mm厚度Q345B钢板。幕墙吊柱共计268根。

45°仰视照片

  二、 工程技术特点

  1. 立柱采用截面高度分别为300-700mm的钢板焊接箱型结构,单根立柱长度26m-43m,重量7t-34t,加工难度及吊装难度非常大,不同于常规幕墙系统,通常主体结构已经完工的情况下再安装幕墙龙骨,而钢吊柱在安装过程中,部分区域主体钢结构仍然在施工,整个施工过程中荷载是变化的,就会导致结构的变形量难以控制,精确分析出每一根幕墙钢吊柱的变形量,测量精度的控制、构件制作变形的控制、现场拼装的变形控制。确保钢吊柱安装完成后既满足主体结构的承载要求,也满足幕墙结构的功能需求。幕墙钢结构对安装精度要求高,结构立面平整度控制,结构水平平整度控制,构件制作变形控制、构件安装垂直度(词条“垂直度”由行业大百科提供)控制,设计要求控制在5mm以内。

  2. 本工程一层外圈楼板(词条“楼板”由行业大百科提供)采用滑移支座做支撑,该项目地下室上部主体结构为钢结构,受热胀冷缩影响较大易变形。且主体钢结构及幕墙钢吊柱施工在6-8月份高温天气,玻璃幕墙、铝板吊顶金属屋面施工在12月~3月份寒冬月份,温差较大。期间的结构变形、控制网点均需重新观测,分析其变化趋势。

  3. 悬挂式钢吊柱测量定位时间段处于6~8月份高温夏季,温度最高曾超过40℃。空气中热浪很大,对测量定位影响很大。通过选取特定的测量时间段、特定的测量点位、专业的测量工具,避免温度对测量的影响,来控制测量误差。

  4. 由于工期紧,悬挂式钢吊柱施工时采用白班和夜班两班轮流制,测量也需根据现场施工进行夜间测量。

  三、 施工工艺流程

  1. 施工测量放线工艺流程

  了解现场情况→编制测量放线方案→业主移交控制点→建立控制网→贴反射片→钢结构沉降及变形观测→结构返尺及绘制返尺成果图→钢结构稳定后根据理论数据定位钢吊柱→结构稳定后进行结构返尺→建立施工模型统一下料→提取三维放样数据。

  2. 建立控制网

  1) 了解现场情况

  2) 编制测量放线方案

  3) 总包移交控制点

移交控制点

  4) 建立控制网

  5) 贴反射片

  3. 钢结构沉降及变形观测

  根据三方见证的控制网点对反射片进行观测,沉降及变形观测主要分为三步:钢吊柱吊装过程中的沉降观测、卸载后沉降观测、玻璃安装完成后的沉降观测。幕墙钢吊柱主体在安装时荷载发生变化,钢吊柱的变形也将在变化,最终采用结构分析软件SAP2000进行施工步仿真模拟,计算出每根钢吊柱位置处的主体结构沉降量。计算安装过程中主体结构受力变化,得到钢吊柱安装后前的预起拱值。在后续主体结构施工加载过程中,安装好的幕墙钢吊柱也会随受力产生沉降。

  观测需每天早中晚三次采集多组数据,并对多组数据进行分析,待结构稳定后方可进行下一步工序。沉降观测及变形观测需从测量进场开始到项目结束为止,为设计结构稳定性分析及现场无规则大位移的位移方向提供有效的数据支撑。针对钢吊柱沉降及变形观测的主要观测方法如下:

  ① 钢吊柱吊装前,应钢吊柱小横梁中心线上贴上反射片,反射片中心在小横梁中心上。

  ② 吊装时观测小横梁中心线上的贴片标高,若安装标高与加了起拱值的理论标高偏差满足设计要求,方可进行下一步。不满足要求时,进行整改调整,直至满足设计要求。

  ③ 在吊装钢吊柱时及完成后,都需对相邻的钢吊柱小横梁标高进行复测,以便对钢吊柱的受力进行分析。

  ④ 在钢吊柱整体吊装完成后,结构相对比较稳定的时候,需对整体一圈的钢吊柱小横梁的标高进行复测,将测量数据形成测量成果报告。

  ⑤ 在主体结构卸载胎架拆除的过程中,需对钢吊柱沉降动态进行观测,分析钢吊柱在卸载过程中的受力状态。

钢吊柱小横梁标高测量

钢吊柱小横梁标高测量

  4. 整体吊装测量定位

  西安丝路国际会议中心项目上月牙吊顶工程吊顶共168个板块,其中最大板块边长为9.0M*9.909M,采用吊车配合起吊,卷扬机进行提升,全站仪空间三维定点安装。

吊顶装饰图

  测量控制步骤:

  ① 测量定位前,现将控制网复测平差,在上月牙结构四个角点设置观测点。

  ② 在一层楼板面上,四个面同时施放轴线网。

  ③ 根据吊顶板块分格角点投影到水平面上,根据角点与轴线的相关关系,在一层楼板面上定位施放出来。

  ④ 吊顶板在胎架上组装时,应对板面的平整度、边长、对角线进行检查,并在四个角点贴上反射片,以便空间三维定位。

  ⑤ 当吊顶板块吊挂上去后,将全站仪架设在一层定位角点上,后视好标高后,将全站仪天顶距调至0°,利用全站仪的垂直投影功能和测距功能,将全站仪的红外线激光开启,进行垂直向上投点定位。将吊顶板四个角点调至红外线激光投点处,测定吊顶板角点标高。过程中需带线检查,吊顶板面是否发生变形。若发生变形,考虑是否增加拉结点加固。

  ⑥ 吊顶板块吊挂上去后,需对相邻已安装好的板块角点标高进行观测复测,观测其角点标高沉降变化,对后续板块吊装的影响。

吊顶板块标高沉降观测

  5. 结构返尺

  本次结构返尺主要复核钢构单位主钢结构连接板安装偏差是否影响幕墙二次钢结构安装。

  1) 大跨度悬挂式钢吊柱测量定位

  此分部工程为本项目测量放线重难点,钢吊柱定位安装时,主体结构仍在同步安装加固焊接过程中,使测量定位的精确度多了一层不确定性因素。测量定位部位选取的是与主体结构相连接的铰连接构件-耳板,若耳板的垂直度、左右、进出位置及孔中位置产生偏差可能会导致钢吊柱无法安装、倾斜不垂直、安装位置偏位影响玻璃安装及钢吊柱变形。当钢吊柱安装后,需分析它的受力状态(受压或受拉),是安装前的变形、还是安装后的形变,所以必须每日跟踪测量。

  针对此重点部位测量放线采用的方法如下:

  ① 在主体钢结构-幕墙连接点处贴反射片,易于测量观测及后续的复测工作。

  ② 返尺现场已施工好(支撑加固连接好,满焊完毕的)结构,将返尺点位导入结构图并校核结构的平面位置偏差、高程偏差,满足幕墙钢吊柱施工需求后才可以验收,不合格要求钢构单位进行整改。

  ③ 提取铰连接构件—耳板的中心线坐标及铰连接销轴孔中坐标,将放样点坐标施放在主体钢结构上部。将中心线分别向左、向右偏移100mm,做好标记,以便后续测量观测,分析安装偏差是否为主体结构变形,还是钢吊柱安装偏差。

  ④ 复测铰连接构件—耳板安装垂直度及孔中标高,耳板安装偏差不满足吊柱安装要求时,应进行整改,合格后方可进行下一步施工。

  ⑤ 钢吊柱在吊装前应进行检查验收,复核钢吊柱的垂直度,外观质量是否满足要求。并在箱型钢吊柱外表面弹上中心线,以便吊装安装完毕后,对吊柱受力变形分析和吊柱安装变形量。

  ⑥ 钢吊柱安装焊接好后,需对钢吊柱平面位置、垂直度和标高进行复测。

  ⑦ 将测量反尺数据导入CAD图中,绘制钢吊柱反尺图。将偏差较大不满足要求的标识出来,做出钢吊柱偏差分析,针对偏差产生原因及偏差部位进行整改,直至合格为止方可通过验收。

  ⑧ 胎架卸载过程中,应对钢吊柱沉降、位移进行复测,对钢吊柱的受力状态进行分析。

  ⑨ 待结构状态稳定后,钢吊柱的垂直度、平面位置、标高进行观测。对比先卸载前的观测数据,并做出测量返尺报告,对每根钢吊柱的卸载变化做出说明。

钢吊柱定位测量

吊柱连接方式示意图

  2) 结构返尺及测量定位

  根据过程中沉降及变形观测,发现现场钢结构随着钢结构荷载加重,钢结构跟随滑移支座和自身变形发生较大位移且不规则的变形且标高无较大变形,主要影响为上下月牙吊顶及钢吊柱部位对幕墙按理论下料、安装质量控制以及施工进度带来了极大的困难,经过分析后针对这种无规则大位移变形采用的施工方法如下:

  钢吊柱部位:对每根钢吊柱安装时粘贴的反射片进行观测,每天保证至少两组数据,连续观测多组数据后,对钢吊柱相对位置变化进行分解分析,得到各立面进出为同一方向变化,左右位置变化为中间部位变化较小,角部成渐变的方式变化,将此规律绘制成图汇总至BIM软件,交由设计进行结构稳定性及垂直、相对位置分析,并计算是否满足要求。待采集相对位置变化稳定在一定范围后,且满足设计需求,对现场结构进行统一测量放线及统一下料。结构反尺及控制线施放需同时进行,控制线施放为每一根钢吊柱至少需两条控制线,标高施放要求每根钢吊柱层间一米线进行施放,保证施工便利性及保证相对位置的准确性。

全站仪瞄准贴片返尺

  上下月牙吊顶:此部位难点在与圆吊柱变形,以及安装误差导致无法按理论施工,需项目技术牵头组织监理、总包及钢构进行多方验证。通过三点画圆的方式对圆吊柱进行进出左右偏差及变形进行分析,待多方确认后,由设计对图纸进行调整,测量人员根据调整后的图纸进行现场定位,吊顶定位需与钢吊柱玻璃安装定位同部进行,保证外观效果的美观。

上下月牙吊顶测量

  一层及屋面幕墙系统放样与上下月牙测量定位一致,均为一次性统一测量放线,统一下料。为幕墙工程施工的顺利履约打下坚实的基础。

  四、 结束语

  西安丝路国际会议中心为异形结构。首层玻璃幕墙,使用大跨度悬挑钢结构作为受力结构,在建筑结构四角位置幕墙吊柱最长44.0m,在建筑结构中间最短26.0m。平面呈弧形布置,吊柱原材为20mm,30mm,40mm厚度Q345B钢板,幕墙吊柱共计268根。不同于常规幕墙系统,主体结构已经完工的情况下再安装幕墙龙骨,在外部钢吊柱的安装过程中,主体钢结构部分区域也在进行施工,导致主体钢结构发生沉降。

  同时,由于主体钢结构及幕墙钢吊柱施工在6-8月份高温天气,玻璃幕墙、板吊顶和金属屋面施工在12月~3月份寒冬月份,温差较大,建筑整体变形呈现出无规则、大位移的趋势。因此在施工过程中精确的测量监控对于幕墙系统的安装是十分重要的。现场施工中使用全站仪,对施工全过程进行实时监控,绘制返尺成果图、建立施工模型进行统一下料。以其极高的精确度,为现场的每块玻璃、钢吊柱安装提供了技术支持,保证了材料下单准确性和快捷性,缩短了施工周期。

第16届AL-Survey(词条“AL-Survey”由行业大百科提供)门窗幕墙行业大型读者调查活动

  本项目由幕墙承建企业——中建深圳装饰有限公司,选送入围2020-2021年度“我最喜爱幕墙工程”工程奖评选活动。建筑为营造特有的悬浮感,首层设计成坐立式玻璃肋幕墙,中层玻璃幕墙通过180根钢柱和260根幕墙组合钢吊柱,悬挂在主体钢构上,组合吊柱长度25m-43m,重约7T-34T,创下了国内跨度最大的钢结构组合吊柱玻璃幕墙、国内首例主体与幕墙结构共用最大幅全悬挂式幕墙系统两项“国内之最”。“下月牙”全部悬挂于“上月牙”,颠覆了幕墙的传统定义,为幕墙行业的创新发展,注入了新“丝”路。期待项目在工程评选活动中,再展新风采,取得好成绩!

项目相关信息:

  所属城市:西安

  建筑设计:GMP 同济院

  幕墙承建:中建深圳装饰有限公司

  高度:58.8米

  建筑面积:20万平方米

  幕墙类型:玻璃幕墙

  幕墙面积:14万平方米

  幕墙造价:2.9亿元

  型材品牌:兴发

  玻璃品牌:耀皮 中玻

  密封胶品牌:硅宝

  五金品牌:坚朗 恒安 远驰

  隔热材料品牌:泰诺风(隔热条)

  参考文献:

  [1] 中华人民共和国建筑部,JGJ 80-2016建筑施工高处作业安全技术规范[S],中国计划出版社,2016

  [2] 中华人民共和国住房与城乡建设部,JGJ59-2011 建筑施工安全检查标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2011

  [3] 中国国家标准化管理委员会, GB50017-2003 钢结构设计规范[S].北京:中国标准出版社,2003

  [4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,TSG Q5001-2009起重机械使用管理规则[S].中国标准出版社,2009

  [5]中国国家标准化管理委员会,GB/T 21086-2007 建筑幕墙[S].秦皇岛:中国标准出版社,2007

  中国幕墙网工程库gck.alwindoor.com正式收录西安丝路国际会议中心工程,敬请关注对该工程进展、幕墙技术、材料应用等相关资讯的动态更新!
西安丝路国际会议中心
西安丝路国际会议中心项目位于西安浐灞生态区灞河之滨,毗邻欧亚经济论坛永久会址和世博园,建筑面积20万平方米,是一座集生态化、国际化、智能化为一体的国家级会议中心。作为西北地区面积最大、功能最齐备的综合

  [6] 中华人民共和国建筑部.JGJ 102-2003,J 208-2003 玻璃幕墙工程技术规范[S].北京:中国标准出版社,2003

  [7] 中国国家标准化管理委员会,GB 50009-2012 建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012

  [8]中华人民共和国住房和城市建设部.JGJ/T 104-2011 建筑工程冬期施工规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2011

作者单位:中建深圳装饰有限公司

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