科技实力起巨筑 精雕细琢出“美玉”
点击数: | 发布时间:2012-12-05
科技实力起巨筑 精雕细琢出“美玉”
——北京城建集团“打磨”邯郸文化艺术中心工程
 
邯郸文化艺术中心,是河北省和邯郸市的重点工程,包括大剧院、报告厅、博物馆、图书馆和城市规划展览馆、地下车库及配套用房,总建筑面积119371m2。该工程被誉为“惊鸿一瞥起巨筑,古都新城怀玉珠”的“城台上的美玉”,整体外观效果融合了磁州窑文化,其中大剧院结合玉石特点,呈现出白色光韵;博物馆、图书馆与城规馆借鉴青铜城台特点,采取外挂表面镀铜处理的加强纤维GRC挂板,美玉与青铜城台在外观上形成强烈对比,玉与铜、埙与石的完美结合,轻巧圆润、厚重朴实。
邯郸文化艺术中心工程总用地面积159600m2,用地东西长度约590m,南北宽约280m,采用框架-剪力墙结构。该工程规模大、功能多,造型独特,土建结构、钢结构采用大量弧形、曲面;工程使用多种新材料、新工艺;舞台设备采用国内最先进的旋转舞台,堪比国家大剧院。本工程建成后,将成为优美、高雅、反映时代特征的文化艺术殿堂,更好的传承历史文化,丰富群众文化生活,提高市民素质,提升城市品位。
 
推敲工程特色 深虑方案周密
 
工程为标志性建筑,规模大,社会影响力大。本工程为河北省和邯郸市重点工程,投资规模大,建成后在丰富群众文化生活,提高市民素质,提升城市品位,推动经济与社会和谐发展等方面将发挥重要作用。为此,工程施工总承包单位必须精心策划、统筹安排,确保工程施工安全、质量、工期、成本等各项建设目标的完美实现。
结构复杂,工期紧。主体为解决结构受力问题,设计了部分劲性混凝土结构;大剧院屋盖为大跨度钢结构壳体,博物馆与图书馆、城市规划馆屋盖结构相对称一致,采用大跨度钢桁架结构。外围护幕墙钢结构采用曲面钢桁架,造型新颖。工程于2010年3月8日开工,要求竣工日期为2012年8月31日,施工期间跨越2个春节、2个冬季、2个雨季,对露天施工作业影响大,工期紧, 为保证工期目标的实现,加大各种投入。
 
 
专业分包多,交叉施工多,总承包协调管理难度大。本工程的精装修、幕墙、屋盖钢结构、通风空调、消防、电梯等工程为专业分包工程,诸多专业(几十个专业队伍)之间接口、施工界面多,特别是弱电系统多达十几种,协调管理工作量大,难度大,增加了管理成本。
 
 
资源需求量大,人力和材料投入量大。本工程整个施工期间需要浇筑混凝土10万m3、钢筋1.6万t、周转材料8000t、木模板11万m2及8台大型塔吊等;结构施工期间还需组织2200人的劳动力。组织上述资源顺利进场,充足的资金是保证施工顺利进行的关键。
质量目标高,创优策划和过程控制是重点。工程确立的质量目标是确保“丛台杯”(市优)、“安济杯”(省优)、中国建筑工程“鲁班奖”。在工程复杂、工程量大、施工难度高、工期紧的情况下创优,不仅需要进行周密的创优策划和施工过程中的质量控制,而且需要投入大量资源。
造型新颖,结构曲线、曲面多,施工测量控制是关键。该工程占地面积大、规模宏伟、设计新颖、造型复杂,采用了大量的曲线、曲面及扭曲形结构,且标高多,加强测量控制网统一性、精确性是施工测量管理的重点。为了确保施工进度和施工精度,提高测量效率,将工程测量工作委托给邯郸规划院测量大队。
 
桩头处理和土方施工难度大。地基桩采用了1643根钢筋混凝土灌注桩,前期桩基单位施工误差较大,桩头剔凿高度均大于1m,且有10%的桩头大于3m,施工时,因剔凿难度大,先后更换了3个施工队伍。
本工程基底标高复杂,仅垫层标高就多达十几个,图纸上不能完全反映施工难度,实际给清槽带来很大难度。特别是基底上层土质情况差,因层间滞水造成约9万m3类土(淤泥土)挖运。本工程“坑中坑”埋深-15m,施工难度大,施工方案经过专家论证,采取了诸多安全保证措施。
 
劲性结构多,钢筋施工难度大。本工程在博物馆和图书馆处设计了大量的劲性结构,钢结构的安装与土建钢筋混凝土作业互相穿插,且在劲性结构内的钢筋较大较密,施工难度大,由于劲性柱、梁混凝土浇筑和振捣困难,所有的劲性结构全部采用自密实混凝土。
结构中的钢筋大量采用了高强大直径钢筋,最大钢筋直径40mm,约160t,大直径钢筋的梁柱节点绑扎非常困难。
 
大体积超长混凝土结构施工,混凝土裂缝控制是难点。本工程整体结构东西向为339.4m,南北向长约116m,属于超长混凝土结构。另外基础承台、底板普遍厚度为1.5m,尤其是台仓大放坡基础,体积大,均属于大体积混凝土。
由于要对超长结构、大体积混凝土结构裂缝进行控制,要求挑选铝酸酸钙含量少、水泥强度富余系数大、与外加剂适应性良好的水泥,严格控制砂、石等的含泥量,选用级配良好的碎石和细度模数在2.5~2.8左右的粗中砂(邯郸当地没有中砂);优化混凝土配合比设计,掺加大比例活性掺合料、优选减水效果明显的减水剂、掺加消泡剂,确保混凝土内气泡易于排出。
 
高大空间多、超高墙体多、柱多。大剧院、博物馆的功能特点决定了高大空间多、跃层结构多,如主舞台台仓空间高约50m,观众厅及侧舞台分别高26m和18m,需要进行大量的超高墙体和柱的钢筋绑扎、模板支设及混凝土浇筑,并需要一次浇筑墙、柱结构的高度大于6m,部分超过10m。梁板施工时需要大量的高大模架支撑体系,在舞台台仓约50m高的空间和观众厅约30m高的空间,采用了北京卓良工具式脚手架,并要求通过专家论证。这些高大结构的施工,不仅增加了工人操作难度,还增加了运输难度。
 
弧形结构多。由于大剧院为椭圆形造型,在大剧院的B轴以南地下1~5层、U轴以北地下1~2层的部位设计了弧形墙梁结构,墙体厚度为300、350、400、500mm。弧形墙的模板选用可调曲线模板,此模板曲率可调,零配件少,安装方便,容易掌握,模板精度高,受人为因素影响少,整体装配,大大加快施工速度。
 
博物馆部分设置了2个高大斜柱,从基础一直延伸到顶部,斜柱的钢筋加工、模板支设和测量放线难度都很大,工人操作困难,施工效率低。
 
超大空间壳体钢结构、曲面外幕墙钢桁架结构施工难度大,施工精度要求高。工程屋盖创意于“和氏璧”和“龙台”的设计理念,为大跨度钢桁架、钢网壳结构形式,造型新颖别致,节点复杂,多杆件交汇,加工和安装难度均较大。屋顶钢结构构件种类多,特别是大剧院壳体结构安装高度高,靠近中心部位距离结构外围远,安装难度大。钢桁架节点由多个杆件焊接而成,焊缝重叠严重,局部焊接空间狭窄,焊接难度较大;钢结构分片、分榀进行空间安装,对构件的加工和组拼质量均要求较高;屋面钢结构安装经过专家论证,需要采取相应措施保证钢结构施工质量。
埋件种类多、数量大,精度要求高。混凝土结构施工阶段,给各专业预留的埋件规格达50余种,埋件安装精度要求高,特别是在梁柱节点等钢筋密集的部位,大型埋件很难安放,往往一个埋件需要七、八个工人用半天时间才能埋好。
 
预应力结构多。本工程在博物馆、图书馆、观众厅的大跨度楼板和大梁处,采用了多种预应力结构,其中,博物馆3层楼板使用了无粘结预应力空心楼板、博物馆4根大梁为有粘结预应力结构、观众厅两层悬挑梁为无粘结预应力结构,这些都加大了施工难度。
 
 
积极应用新技术 科研项目结硕果
 
针对邯郸文化艺术中心工程设计复杂、科技含量高、施工难度大的特点,作为工程总承包方的北京城建集团项目部在科技、节能(环保)方面积极推广应用了建设部十项新技术中的十大项、共25个子项目,坚持“组织健全、项目明确、责任到人、强化过程控制”的原则,取得良好效果。
地基基础和地下空间工程技术。本工程采用了灌注桩后注浆技术和复合土钉墙支护技术,其中基础全部采用钢筋混凝土桩,桩径为800mm、桩深25m,共1564根;大剧院台仓深基坑边坡支护,基坑底部标高-16.70m,护坡面积1350m2
混凝土技术。本工程分别采用了自密实混凝土、轻集料混凝土、纤维混凝土和混凝土裂缝控制技术。其中,钢骨混凝土柱和梁(劲性结构)全部采用自密实混凝土,达1200m3;轻集料混凝土应用于建筑地面做法内的垫层及找坡层,约8000 m3;纤维混凝土应用于基础底板及地下外墙的超长结构混凝土中,在混凝土中掺入28t聚丙烯纤维,共32000m3。由于台仓基础为大体积混凝土,采用单独配制混凝土配合比、增加后浇带、降低混凝土入模温度、加强养护等措施。
钢筋及预应力技术。本工程应用了大量HRB400级高强钢筋,主要用于基础梁板、型钢混凝土劲性柱、混凝土框架梁柱等强受力部位,因HRB400级钢筋良好的特点,应用HRB400级钢筋相比应用HRB335级钢筋节约钢筋5%~10%。此外采用HRB400级钢筋减小了构件尺寸,提高了使用面积,减少了工作量,由此取得巨大经济和社会效益。
大直径钢筋直螺纹机械连接技术应用于工程钢筋混凝土主体结构,降低了工人的劳动强度,节约工期和钢材,降低了工程成本。经统计和计算,采用直螺纹连接法与搭接法相比,节约钢材706t,价值257.69万元。
有粘结和无粘结预应力技术的运用。有粘结预应力技术主要应用在博物馆的大跨度混凝土梁,主要起控制大跨梁挠度和裂缝的作用。无粘结预应力技术主要应用在大跨度预应力空心板及预应力悬挑梁上,降低梁的挠度,同时提高梁的刚度,在保证净空的前提下降低层高,加大楼板的跨度,同时减轻板的自重,提高结构的承载能力。 
模板及脚手架技术。本工程危险性较大的分部分项工程有大剧院主舞台、观众厅,此部位结构支撑高度大,大剧院主舞台支撑高度为梁底47.75m,板底49.8m;大剧院观众厅支撑高度为梁底32.8m,板底35m。支撑架的搭设、使用过程危险大,本着“确保安全,施工简单,节约工期”的选型原则,针对本工程施工荷载和高大空间的结构特点,本工程选用Q345钢材,φ48系列十字盘脚手架产品作支撑架,应用于大剧院主舞台台仓顶板及观众厅顶板的满堂红支撑架,共600t。
针对艺术中心舞台台仓地下单侧墙体工程,配置了主舞台内侧一圈单侧支架部分(不包括架体连接螺栓,操作平台挑架及模板等),侧舞台台仓可倒用主舞台支架的组拼式大模板技术。
钢结构技术。对本工程所有钢结构工程所涉及的内容,包括构件连接形式、位置、节点构造做法、焊缝、螺栓、临时固定、构件表面处理等进行深化设计;对混凝土劲性柱中厚度超过40mm的钢板采用焊接技术;在主体结构内连接悬挑钢桁架的部位内应用了钢与混凝土组合结构技术,其中钢骨混凝土柱共36根、组合梁共48根。
机电安装工程应用技术。与一般公共建筑相比,邯郸文化艺术中心机电工程的复杂性、施工难度更大,而且边设计边施工,做好各专业的系统管线平衡即工程深化设计非常重要。为此,项目部通过采取管线综合布置技术保证了该工程机电安装工程的顺利进行。
绿色施工技术。通过“四节一环保”,项目部实施切实有效的管理制度和工作制度,最大限度减小施工活动对环境的不利影响,减少资源与能源的消耗,最大限度地达到施工环境的美化,不仅在施工过程中达到环保要求,而且确保工程成为使用功能完备的绿色建筑,创建“绿色现场”,建设“绿色工程”,被评为“绿色示范工程”。
 此外,邯郸文化中心工程还积极应用了聚氨酯防水涂料施工技术、抗震加固与检测技术、信息化应用技术等建设部十项新技术。
通过积极采用新技术、新工艺,邯郸文化艺术中心工程不仅施工进展顺利,而且在科研项目上大有收获。项目部编制北京市工法1项,编制1项质量验收标准(已进行专家论证),发表论文3篇;超高重型群体模架、建筑结构综合施工技术、大面积、大坡度屋面虹吸式雨水排水系统、钢管屋面桁架行走式塔吊安装等四项科技成果成功立项。本工程结构获河北省优质结构奖,钢结构获全国钢结构金奖。
2012年10月,邯郸文化艺术中心迎来第一批客人,这座“城台上的美玉”将以温润、高雅、博大的气韵传承历史文化,丰富市民生活;作为建设者的北京城建集团项目部,以强大的科技实力和精雕细作的作风献上“品相”完好的“美玉”。
文/北京城建集团有限责任公司 刘京城 王念念 李辉坚 王 军
 
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