联发集团有限公司 福建省厦门市 361000
摘要：为支撑改造后主会场吊顶荷载，在原屋盖下方新增36米跨钢桁架并与原结构柱用抱箍柱装配式连接，便于安装、拆除且对原结构影响小，用液压整体提升安装到位，解决了空间不足吊装困难问题；新建多个媒体用房采用装配式钢结构建筑方案，通过精细化设计，将结构系统、管线与设备系统、内外装饰系统进行集成设计，各系统均工厂化预制生产，现场装配式流水施工，实现一体化建造，实现了施工速度快、绿色环保、方便安装和拆除，可循环利用等多方面要求。
关键词：抱箍柱；整体提升；装配式钢结构建筑；集成设计；一体化
1.工程概况
该项目位于厦门市思明区，原场馆建筑主体为一层局部二层，建筑面积约17500㎡，建筑高度为17.5米，主要功能为大空间展览馆。原场馆建于2015年，设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为一级，建筑结构抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为7度（0.15g），设计地震分组为第二组，场地类别为II类（特征周期为0.40s），结构抗震等级为三级，基本风压0.8KN/㎡，地面粗糙度为A类。
原场馆主体结构为钢结构，立柱采用圆钢管柱，大空间屋盖采用倒三角空间钢管桁架结构（部分为四管矩形空间桁架），最大跨度为36米。地基基础设计等级为甲级，基础采用PHC500-125-AB高强预应力管桩，桩端持力层为散体状强风化花岗岩，单桩竖向抗压承载力特征值为2100KN，单桩抗拔承载力特征值为350KN；场馆内首层地面做法为（从上而下）：200厚C30混凝土（配ф6@120双向钢筋网）、700mm厚6%水泥稳定碎石层、500mm厚钢筋混凝土楼板，地面荷载通过楼板传递给承台和桩，地面设计活荷载为35KN/㎡。
为满足会议场馆需求，需对该场馆内部空间进行改造，改造后为一个63m长、36m宽的主会场及多个媒体用房。因改造后主会场吊顶恒荷载2.0KN/㎡，原场馆屋盖无法承受改造后的吊顶荷载，需在主会场区域新增大跨度结构体系来支撑吊顶荷载；媒体用房为在原场馆内新建的多个独立单层建筑。本场馆改造为原场馆内改造装修，工期短，环保要求高，需对原结构的影响小，便于安装和拆除，节约可循环利用，因此结构方案需综合分析，以满足需求、解决难点并能够顺利实施。
图1 主会场区域改造前实景
2.主会场新增钢桁架结构设计和整体提升
（1）主会场区域原场馆地面到原钢屋架最小净高约12.5米，最大净高约14.3米，精装设计要求改造后主会场净高不小于9米，需保证36米跨大空间。经综合分析，新增支撑结构采用平面钢桁架方案（图2、图3），新增钢桁架上弦与原结构钢柱采用抱箍柱连接（图4），避免与原钢柱焊接，减小对原结构影响。具体做法为钢桁架上弦、斜腹杆与原结构柱用环柱抱箍连接，将新增桁架的竖向力荷载由抱箍传到新增格构钢柱上，再通过新增格构钢柱的柱底抱箍传递到原钢柱外包柱脚（图5），水平荷载也由抱箍柱传递给原结构柱，抱箍采用高强螺栓连接装配式拼装，方便安装和会后拆除。
（2）新增钢桁架建筑安全等级和抗震措施同原主体结构设计要求，恒荷载取2.0KN/㎡，活荷载取0.5KN/㎡，室内风压取0.3KN/㎡。采用MIDAS软件对新增桁架进行了计算，计算结果均能满足规范的要求，标准组合工况挠度为36mm（1/1000<1/250），构件综合应力比均小于1。将原主体结构和新增钢桁架整体建模计算复核，新增钢桁架结构通过环柱抱箍及格构柱做法支撑于原结构钢柱后，新增结构相关构件、原结构相关结构构件应力比、位移、挠度等各项指标均满足规范要求；36米桁架支座竖向力设计值为553KN，经计算复核原钢柱外包柱脚局部受压承载力满足规范要求（根据回弹检测报告，砼强度等级取C40），经计算复核原基础单桩竖向承载力满足规范要求（原结构计算书桩平均反力为1260KN<2100KN，且改造后会场地面活荷载为5KN/㎡<35KN/㎡，有余量）。
（3）新增钢桁架在原场馆内屋面钢架下方，新增钢桁架结构顶部与展馆原钢屋架底部距离最小约1m，最大也不超过2m，无法利用吊机进行吊装，因此采用液压同步整体提升方案。按要求编制整体提升专项施工方案，共在新增桁架上布置10个提升吊点（图6），因场地空间限制提升吊点只能距主桁架1.5米的联系梁上布置，然后进行桁架加固设计及提升支架设计，将提升吊点位置上下弦次梁全长加腹杆形成纵向桁架并与主桁架刚接，将12轴吊点附近主次桁架用桁架斜向连接，用软件进行临时加固后桁架整体计算复核（以吊点为支座），各项指标满足规范要求；安装环柱抱箍和格构柱，将主次桁架、支撑、上下弦次梁等在地面拼装成整体，安装提升支架和液压提升器等提升设施，液压同步整体提升到位，将桁架上弦、斜腹杆与安装好的环柱抱箍牛腿连接到位，然后进行分级卸载，拆除提升设施，过程中严格做好相关变形监测。施工方案经专家组论证通过后实施（图7），310吨新增钢桁架整体提升成功，根据变形监测结果累计挠度28~32mm（预起拱20mm，安装完成后竖向挠度8~12mm）与计算结果基本一致。
（2）结构系统：新建媒体用房建筑安全等级一级、抗震设防类别为丙类、抗震设防烈度为7度（0.15g），场地类别为II类，抗震等级为四级，屋面恒荷载取0.6KN/㎡，活荷载取0.5KN/㎡，室内风压取0.3KN/㎡，用3D3S软件进行整体计算；结构系统采用钢框架结构，钢柱与地面混凝土层铰接连接（地面混凝土进行冲切和局压验算，轴力较大柱底做加强撑放脚），钢柱、钢梁、支撑、檩条之间均采用螺栓连接（图8），避免现场焊接作业，钢构件全部工厂化预制生产，并给每个钢构件贴上二维码，现场装配式快速安装（图9）。
（3）管线与设备系统、内外装饰系统：内外装饰龙骨系统为工厂生产的标准化钢制龙骨，现场装配式快速安装；管线系统安装利用隔墙内部空腔及钢制龙骨已经预制专门的穿线孔，进行强、弱电的交叉施工及预埋末端的线盒，同时也进行相关设备系统安装；内外装饰面板采用标准化尺寸的金属钢板，工厂模块化预制生产并用二维码标记，现场快速进行无需螺丝的锁扣式挂装（图10），最后在预留孔位安装灯具、空调风口、末端面板等，完成一体化建造。
图10 钢制龙骨和装饰面板安装
4.结语
（1）本项目改造工期短，对质量安全、环保要求高，需对原结构有影响小，便于安装和拆除，可循环利用，通过精细化的设计、施工，灵活根据现场实际情况采用新增平面钢桁架、抱箍柱装配式连接、液压整体提升、装配式钢结构建筑等方案，并顺利实施，取得良好的效果。
（2）主会场新增钢桁架通过上弦、斜腹杆与原结构柱用抱箍柱装配式连接，减小对原结构影响，避免了与原钢柱的焊接连接，便于安装和拆除；新增桁架用液压整体提升安装到位，解决了空间不足吊装困难问题。
（3）新建多个媒体用房采用装配式钢结构建筑方案，通过精细化设计，将结构系统、设备与管线系统和内外装饰系统进行集成设计；各系统均工厂化预制生产，并用二维码标记构件规格、重量、位置，现场装配式流水快速安装，实现一体化建造。从开工到各系统完工仅两个多月，实现了施工速度快、绿色环保、方便安装和拆除，可循环利用等多方面要求。
参考文献：
[1]GB50011-2010 建筑抗震设计规范[s].北京：中国建筑工业出版社，2016.
[2]GB50009-2012 建筑结构荷载规范[s].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[3]GB50017-2003钢结构设计规范[s].北京：中国计划出版社，2003.
[4]GB/T51232-2016装配式钢结构建筑技术标准[s].北京：中国建筑工业出版社，2017.
论文作者:张恩灿
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/20
标签：桁架论文; 荷载论文; 结构论文; 场馆论文; 建筑论文; 系统论文; 钢结构论文; 《基层建设》2017年第35期论文;