针对本工程力与形同步控制的结构特征,项目团队研发了基于拉压控制支架的轮辐式索网施工技术。该拉压控制支架在径向索张拉前支架承托中压环,在径向索张拉后可通过支架中的竖向控制索拉住中压环。整个张拉过程中压环始终位于设计初始态标高。待次结构和部分屋面施工完成,释放支架中的竖向控制索,完成结构整体卸载,达到力与形的双控要求。
屋盖钢结构施工主要分为六个阶段。(1)采用拉压控制支架安装46榀径向梁、V撑外肢、压环梁、外侧圈梁下的立柱。(2)16段环索地面展开首尾相连,形成8根环索,并与索夹固定。利用已安装的屋盖结构提升索夹以及与之相连的环索,就位后索夹与已经安装的V撑外肢通过销轴固定。(3)径向索一端与索夹相连,另一端通过张拉工装与径向梁外端的耳板连接。同步张拉径向索,就位后穿销轴固定。(4)补缺压环梁外侧的次环梁形成完整圈梁,安装屋面支撑和柱间支撑。(5)安装V撑内肢、径向悬挑梁及压环梁内侧的圈梁和屋面支撑等次结构,至此屋盖钢结构形成。(6)待部分屋面施工完成,释放支架中的竖向控制索,进行结构整体卸载。
屋面施工技术
屋面工程由上下两个面层构成,面积共约5万多平方米。上面层主要由聚碳酸酯阳光板采光带、铝蜂窝板双层金属屋面系统(阶梯区)、铝蜂窝板双层屋面系统(曲面区)组成、中天沟及外天沟系统;下面层主要由铝复合板内外檐口系统、膜结构及环向装饰带组成。
本工程钢屋盖为柔性张拉结构,对屋面荷载较为敏感。屋面设计时,充分考虑屋盖钢结构施工过程中产生的动态变形量,设计可进行匹配变形幅值的可调整连接节点;屋面施工时,采用分区对称安装,均衡施工过程中持续施加的屋面荷载,消除屋面荷载对主钢结构产生的不利影响。
下层膜结构为反吊张拉膜,是体育场屋盖的吊顶结构。考虑到施工安全及膜材成品保护等因素,待金属屋面闭水后再进行膜结构吊顶的施工。膜结构吊顶采用单元式安装。膜材与单元框架在地面组装成膜结构单元,通过特殊设计的提升设备送至安装位置,与主体结构通过螺栓连接。
立面幕墙施工技术本工程外立面幕墙面积约4万多平方米,主要为曲面单元式复合板、肌理板等系统。外立面整体效果呈碗状,其分格横向水平、纵向垂直檐口边缘,使外立面幕墙板块呈现单曲与双曲交错分布。
为确保曲面单元板的建筑效果,项目团队创新运用信息化模型模拟技术和钢结构幕墙一体化施工技术,在“深化、加工和安装”各个阶段的质量和精度进行施工全生命周期的数字化管控。
在深化设计阶段采用参数化建模和钢结构幕墙合模技术,分析空间关系和优化系统布局,并根据幕墙外表皮与板块的建筑分格,快速生成钢系统骨架、铝型材龙骨、单元板块和三维可调的转接件系统,并根据算法自动提取材料规格和数量,精准下单。在构件加工和单元组装阶段,采用信息化模拟预拼装技术,通过对单元板块控制点位理论与实测值偏差检测和控制,确保单元板块加工精度。在现场安装阶段,通过模型提取三维控制坐标对从内至外的各工序进行空间测量定位,并在单元板块施工前对已经安装完成的龙骨系统和后续安装的单元板块进行大数据模拟预拼,确保单元板块的施工质量。
另外,为确保曲面复合单元板的外观效果,跟随曲面板块的弧线变化,立柱及横梁龙骨系统均采用弧度一致的拉弯铝合金型材,用精准的工艺控制提升了工程品质。
上海浦东足球场设计首创了中置压环轮辐式张拉结构体系以及瓷碗造型立面幕墙。面对工程建设难题,上海建工机施集团科技团队发挥两个一体化的优势,创新研发了基于拉压控制支架的轮辐式索网施工成套施工技术、钢结构装配式看台体系施工技术、双层屋面施工技术以及曲面铝塑板幕墙施工数字化成型控制技术等一系列专项施工技术,实现了浦东足球场钢结构屋面幕墙工程的精益建造。