近年来,中国华冶科工集团有限公司依靠自主创新的力量,积极进军超高层钢结构市场,尤其在场馆建设方面引人注目,打造出以“大连星海国际会展中心”、“大连市中心体育馆”和“ 鄂尔多斯青铜文化博物馆”为代表的场馆建设众多杰作,成为新近崛起的建筑业的精锐之师。9月28日,中国华冶集团又与宁夏恒海投资有限公司签订了承建吴忠市黄河文化体育会展中心建设项目,包括体育馆、体育场、会展中心,总建筑面积约11万平方米,总投资规10亿多元。该项目是吴忠市打造黄河金岸和沿黄城市带建设的一项重点工程,对加快“黄河金岸”建设、促进全民健身活动的开展、发展会展服务业具有积极的推动作用。

大连星海国际会展中心:法国著名建筑师的得意之作

大连星海国际会展中心(大连世界博览广场)地处大连市新开发的星海湾商务中心区北端,东依莲花山,南濒黄海,西接星海公园,北邻体育中心。山的宁静,海的奔涌,人的神怡,山、水、人合一,人与自然得以诗意地和谐与共融。她宏伟壮丽,大气简洁,阶梯式的宽广外形,舒展的大面屋顶,通体被最流行的兰灰色玻璃幕墙包裹着,在自然光的折射下,晶莹剔透中又透出内里斑斓色彩,充满着浓郁的现代气息和天地浑然的非凡气势,中国文化内涵与西方表象特质融为一体。是一座集展览、会议、贸易、信息、餐饮娱乐等多项功能于一体的豪华会堂式的现代化展览场馆。占地面积8.6万平方米,建筑面积14.2万平方米,分地下一层,地面四层,其设施先进,装饰豪华,具当今中国展馆一流水准。一层设有可提供710个国际标准展位的大型展厅,总面积为15500平方米,中央大堂两翼是室内展馆,分东西两个展厅,独特的“人”字型钢体结构设计,使得展厅内南北跨度50米,没有一根立柱,是目前国内最好的展场之一。二层国际会议区有大小会议厅4个,其中国际厅可容纳500人,并配有六声道同声传译系统。多功能厅可容纳5000人的大型会议,6500 m2餐厅可供几千人同时就餐。坐在露台餐厅,可观赏到美丽的星海湾,凭风倾听海的韵律。整个区域环境幽雅,风光旖旎。并以其宏伟的气势、完美的设计和精良的设施成为大连市的城市标志之一。2005年建成启用以来,数次达沃斯夏季论坛、G20峰会等国际会议和展事在此成功举办,几乎征服了来访的每一位参观者。她的设计者、法国EDDS公司的著名建筑师德拉里,眯起眼睛望着她说:“从外观看,她就像一个巨大的珠宝盒,里面全是珍奇异宝。”

由于设计理念的先进,星海国际会展中心在施工中有很多难题是独一无二的,只有依靠自己的科技创新独立解决。在施工中,中国华冶人始终把“科技创新、攻坚克难”作为打造精品工程的主题,以攻坚不畏难的胆略和智慧,攻克了一个又一个施工难题。

首先遇到的是受潮汐影响而致的软地基处理。中国华冶项目部组织专家分析、论证,根据其地质状况,精确测算,计算出多种技术参数,提出将原定的砼灌注桩全部边坡支护改为局部支护,将人工灌注桩改为工艺先进的机械震冲碎石桩。这不仅能更好地满足技术要求,而且可以缩短工期30天。当时,9台钻机同时开钻,43天时间,8586根直径1.1m、总进尺8983m碎石桩全部完工,这在国内民用建筑中是直径最大、根数最多的地基工程。

紧接着就是解决很高的地下水位降水问题,而且工程基础需要开挖面积5万多m2、深度8.1的大基坑,其前提就是要超前疏干,使水位降至开挖线以下。面对这一难题,华冶组织专家攻坚,用观察井24小时记录着水位的变化,计算出70多个技术参数,形成了深井降水方案。降水开始启动,7天时间,日排水量在3.68—3.85万吨之间,与之前的预计排水量4万吨仅有3%的误差。水位恰好降到规定8.1m以下,开挖后8.1m无水,8.3m就出水,其精准度令人惊叹。业主、监理称赞中国华冶了不起。仅用4个月时间,就完成全部基础,并竖立起了第一批钢柱。

大连星海国际会展中心结构设计奇特新颖,9300多根钢梁,600多根钢柱,最大构件重94吨,钢结构最大跨度达到50米。钢材重量超过3万吨。而且钢结构规格就达十几种,而且大部分都是高空作业,焊接和吊装难度很大。公司严格按照施工方案和网络计划,科学组织施工,使3万多吨钢结构按期制作成功吊装,并获得全国优秀焊接工程一等奖殊荣。

这样一座国内单体规模最大的现代博览建筑,在中国华冶的精心组织下,施工绝对工期仅用了22个月,比国内同类展馆建设周期缩短14个月,创出了国内展馆施工之最。速度之快,质量之好,受到社会各界称赞。大连星海国际会展中心的建成,不仅为浪漫之都――大连增添了一道靓丽的风景,也开创了大连及整个东北会展的新纪元。在中国冶金建设集团建筑史上树立了一座里程碑。

大连市中心体育馆:世界最大跨度的弦支穹顶钢结构

中国华冶集团2009年中标的大连市中心体育馆工程,目前即将竣工。大连市中心体育馆以其独特的造型更吸引了世人的目光。走近大连市中心体育馆,人们惊奇地发现,这座造型别致、具有世界级技术难度的工程,凝结着中国华冶智慧的自主创新成果异彩纷呈。该体育馆主体结构获大连优质主体结构工程荣誉称号,并被中冶集团、辽宁省确定为建筑业新技术应用示范立项工程,给业界带来震撼力和影响力,成为场馆建设中又一个崛起的“中国华冶”品牌,彰现了现代中国华冶自主创新的强大实力。

大连市中心体育馆上空为弦支穹顶(索支网壳)体系,圆形屋面呈螺旋形,结构屋顶最高点高度为41米,横向跨度约116米,纵向跨度约145.4米,是目前世界最大的大跨度弦支穹顶钢结构钢结构建筑工程,技术含量高,施工难度大,从完善设计方案、到结构计算、再到施工工艺和质量检验标准,由中国华冶工程总承包施工,填补了多项国内技术空白。

为保证工程的顺利实施与圆满完成,公司调集精兵强将进驻现场施工。在项目部组建的同时迅速成立技术攻关小组,他们精心编制施工方案。主体结构施工方案和张拉方案得到中国钢结构协会专家委员会主任委员陈禄如、中国钢结构协会秘书长刘毅等顶尖专家的充分肯定。为了有序推进项目各节点的正常进行,项目部细致全面地进行现场施工技术深化设计工作,制定了网络计划,有效地控制了结构吊装、焊接、异型网架施工、多索和双索张拉、测量等工作难点。主体结构屋盖系统为弦支穹顶结构,钢结构总重约2000吨,是本工程安装的核心和重点。整个结构呈不规则的椭圆形结构,上弦为倒三角的管桁架结构,下弦为张拉索,横向跨度约116.39m,纵向跨度约145.4 m,是目前国内乃至国际最大的大跨度弦支穹顶(索支网壳)结构,施工工艺复杂,索力监测难度较大。在主体结构吊装中,项目部按照方案严谨施工,制作总重约700吨的65个临时钢结构支架,结构安装时首先设定65个支撑点,然后进行各桁架吊装。共有96榀管桁架,其中径向桁架采用整体吊装,最长径向桁架为52米,最重为28吨,安装高度在35~44米。当时,施工正值冬季,北风瑟瑟,雪花飞舞。工程技术人员经过反复测算,采用整体吊装法将桁架从场外倒运至场内安装就位。此整体吊装施工技术既保证了桁架的安装精度,又节约了施工成本,缩短了施工工期,受到业主和监理的高度赞扬和好评。

多索、双索张拉是此工程安装的关键环节。屋盖系统为大跨度空间预应力结构体系,结构呈肋环形布置,由管桁架、撑杆和张拉索组成,结构形式新颖复杂。预应力结构由64根撑杆、64根径向索和三环环向索组成,整个结构东高西低,因此各索索力均不相同,且预应力施工、张拉参数的确定、张拉过程的监测都需要计算机仿真模拟、多点传输实时监控等高科技的先进技术。在屋盖弦支穹顶结构张拉施工中,严格控制各项参数,对钢索的索力进行严格的操作和控制,并结合施工模拟报告对钢桁架的起拱值和支座的滑移量逐步测量积累数据进行分析。最后逐步达到设计预定拉力值,顺利完成了主体弦支穹顶张拉。

工程涉及的材料主要为Q345B无缝钢管,管壁厚最大为24毫米,部分节点为铸钢件。经历整个冬期施工,项目部加强焊接工作的过程控制,尤其是将铸钢滑移支座的焊接作为焊接作业控制的重点。技术人员经过攻关,测算出了东北冬季寒冷气候条件下进行焊接的不同技术参数,制定出了准确科学的焊接质量验收规范。每一道工序都要经过项目部工程质量部门、技术部和焊接工程师的焊接实验、工艺评定和验收评定,全部合格后才能进入实际安装程序。在实际安装之前,要向焊工进行专门的技术交底和强化培训,并按照严格的规范在焊中和焊后进行检查。并坚持特殊工种持证上岗制度,坚持检查验收制度,进行超声波探伤检查,确保了钢构件焊接质量,焊接一次检验合格率达到95%以上。合理的工程施工流程大大节省了人力支出,体育馆工地的分期验收合格率都达到了和超过了设计要求,业主和工程监理的每次对分项工程验收都是满意地点头。

2012年8月5日,在大连市体育馆工程主体弦支穹顶结构张拉结果专题论证会上,大连理工大学博士生导师陈继祖、北京市建筑工程研究院预应力及空间结构研究所副所长秦杰博士、哈尔滨工业大学土木工程学院院长范峰教授、哈尔滨工业大学建筑设计研究院钢结构室主任李方会博士和设计人钱宏亮博士等,根据仿真模拟报告,并结合现场的实际情况,考虑外界温度、荷载等因素施工过程和施工结果的影响,对张拉的最终结果进行了分析认为:“中国华冶总承包的大连体育馆主体弦支穹顶结构张拉最终状态满足设计和使用功能要求”。

鄂尔多斯青铜器博物馆:深厚的青铜文化印记

中国华冶集团承建的鄂尔多斯青铜器博物馆,是集鄂尔多斯地区历史与文化的收藏、陈列及研究于一体的综合性博物馆。总建筑面积29789㎡,投资约2.3亿元,是鄂尔多斯市的地标性建筑。

 青铜器博物馆整个建筑结构复杂,造型奇特。从镇馆之宝“匈奴王冠”中获得灵感,以现代建筑手法重新解构,塑造独特的具有雕塑感的王者之冠主题建筑形象,表面履以金色的金属幕墙,象征着灿烂的草原文化。椭圆形主楼及裙楼形式长轴132米,短轴106米;裙楼为混凝土框架结构,主楼为H型钢混凝土结构体系。总建筑面积29339m²,建筑高度57.1米。主楼由24根钢柱内、外层均匀分布贯穿顶层,内外层钢柱截面尺寸为450×500×12×24 ,柱中心间距为7m。内层钢柱起始点标高为8.05米,外层起始标高为-9.7米(为地下室一层),内、外钢柱之间底层为钢筋框架梁结构。上层为H型钢混凝土结构。杆件相交节点复杂,一个节点在三维空间汇交多跟杆件。为营造“匈奴王冠”效果,结构形式采用错层圆柱形式分布,顶部为圆球状屋面网架结构。工程结构形式复杂,钢筋种类较多,且大部分为Ⅲ级钢。地下室及基础部分主要为直径25、28mmⅢ级钢筋。此设计为全国首例,没有类似工程实例可供参考借鉴,一道道施工难题对他们都是前所未有的挑战。

工程建设初期,项目部在制定各项施工方案时,就保持与设计人员进行沟通,对现场施工做到动态控制。该工程砼量约为20000m3。砼标号:垫层C15,构造柱、填充墙水平系梁、圈梁C25,群房C30,主楼C35(钢结构外挑部分楼板除外) ,钢结构外挑部分楼板C30陶粒混凝土,地下室基础底板、地下室外墙、地下室室外顶板抗渗等级均为P6,水池的抗渗等级P8。

由于砼种类较多,施工难度大,浇筑施工必须精心设计、严格控制。鄂尔多斯青铜文化博物馆工程主体为型钢混凝土组合结构,对于外悬挑钢结构楼板采用厚度为0.75mm组合楼板(BONGDEKⅡ压型钢板)做模板,上铺110mm厚C20陶粒混凝土。

项目部组织技术人员确定测量控制方法、脚手架搭设方案和异形钢筋骨架和异形梁模板的成型尺寸保证措施,在作业前班组长对班组的作业人员进行技术交底及安全交底。采用薄壁钢管降温及混凝土内部温度的检测技术措施,根据大体积混凝土的内部温度变化情况,适时通入冷却水,以控制混凝土的内外温差,避免了混凝土温度裂缝的发生,解决了大板块、大体积防水防渗混凝土的无缝施工技术的难点。采用大板块、大体积防水防渗混凝土无缝施工技术不仅节省时间,而且大大降低了施工成本,具有明显的经济效益。陶粒混凝土施工工法已被评定为公司工法。

为了确保交叉施工,项目部打破常规,将工作面化整为零、工序之间提前穿插、工艺上作出改进。将主楼每层再划分成两个流水段,增加工序的穿插重叠时间;钢柱一次性制作两层的高度、减少现场焊接量和焊接时间。增加临时加固措施保安全,在下层工作面正在绑钢筋支设模板的时候就开始进行上面两层的钢柱及钢梁的安装,待混凝土工程施工完后,直接可以进行上层混凝土结构的一系列的工序,将节点区钢构件开孔塞焊进行改进,大大提高了施工效率。       

博物馆顶部结构采用半球型穹顶钢结构形式,穹顶钢结构直径为32.75m,高度为12.1m。所有的径向梁及环梁设计全部为焊接矩形钢管,且节点交叉较多,对施工定位、制作及安装提出了较高要求,加之型钢主框架材料为低合金结构钢Q345B,现场焊接构件对风力、温度、空气湿度要求严格,施工难度大。施工中,技术人员用计算机完成了各梁定位,制作了精确胎具,确保了结构定位和加工精度。采用钢桁架支撑取代了满堂脚手架施工。比原计划工期缩短了近50天。安装过程中保证了从内到外、先16根JL1安装后32根JL2安装。保证了半球体的同心圆及各放射半径角度。在吊装网壳顶环梁时,严格工序管理,经过精心测量,完成了顶环梁吊装。半球型穹顶钢结构施工从进行结构计算、再到形成创新的施工工艺和施工工法,所有方面都是中国华冶人自主完成的。

在2010年10月,鄂尔多斯青铜文化博物馆项目荣获“内蒙古自治区级安全文明标准化工地”的称号。如今,中国华冶人依靠着自主创新的力量,使一座恢宏壮观、金壁辉煌的鄂尔多斯青铜文化博物馆,屹立在鄂尔多斯的高原上。整个建筑于周边环境融为一体,相映成辉,中国华冶人在鄂尔多斯留下了象征着深厚的青铜文化印记。 (侯宪台) ②