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央視新臺址鋼結構主樓成國內用鋼量最大的單體鋼結構建筑物

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時間：2010-09-02 15:42:00 [收藏]
    央視新臺址主樓是國內用鋼量最大的單體鋼結構建筑物。它以超前的設計理念、獨特的建筑造型和雙向傾斜的結構體系令世人矚目。這種連接節(jié)點之復雜、構件形體之巨、施工難度之大的特大型高層重
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        央視新臺址主樓是國內用鋼量最大的單體鋼結構建筑物。它以超前的設計理念、獨特的建筑造型和雙向傾斜的結構體系令世人矚目。這種連接節(jié)點之復雜、構件形體之巨、施工難度之大的特大型高層重鋼結構舉世罕見。

        作為世界最具特色的建筑之一，它的建造過程受到人們的關注。建造這項建筑，施工技術和質量要達到世界先進水平。這無疑是對我國鋼結構施工企業(yè)技術水平的一種挑戰(zhàn)，考驗著建設者的智慧。

        超高空跨度懸挑的力學考驗

        央視新臺址主樓由兩座整體向內雙向傾斜的塔樓通過底部裙樓，和頂部的L型懸壁連成一體，形成一個折角門式建筑。工程總建筑面積47萬平方米，建筑高度達234米。鋼結構占地面積為1.5萬平方米，用鋼量達12.5萬噸，鋼結構數(shù)量4.2萬多件，主要構件為重型鋼柱、鋼梁、斜撐和巨型轉換桁架。

        由于主樓鋼結構建造規(guī)模宏大，構件重、節(jié)點構造復雜，對構件吊裝、測量定位、變形控制以及施工管理的要求非常高，需要有與之相匹配的特大型垂直運輸設備、施工平面管理水平以及先進的建造施工技術。為了滿足建筑美觀、結構承力和使用功能要求，懸臂結構的體型龐大、外挑距離長、超重。因此，只有形成整體受力，才能確保結構的整體穩(wěn)定性和安全性。施工過程面臨嚴峻的建筑力學考驗，具有很大的難度和風險。為了使兩座塔樓的懸臂能在空中順利實現(xiàn)轉角合龍，確保結構安全，需要采取特殊的施工措施。

        針對央視新臺址主樓鋼結構的雙向傾斜和三角型單元結構受力的特征及巨大的施工難度，特別是超大懸臂結構的超高空跨度懸挑施工，施工單位中建鋼構有限公司研制了特大型塔吊在純鋼結構中的爬升施工技術、大型臨時棧橋解決吊裝受限的施工技術、預應力錨栓張拉技術、施工預調值處理與結構變形控制技術、傾斜鋼結構智能測控技術、高強超長超厚板安裝技術等一系列針對性強、科技含量高、先進的施工工藝和技術用于鋼結構建造。

        蝶形節(jié)點催使焊接技術的創(chuàng)新

        隨著鋼結構工程逐漸大型化，技術要求越來越高。結構施工計算分析和誤差調整分析越來越重要。作為進行這類工程施工最關鍵的技術措施之一，首先要保證結構施工計算的正確性；其次要確保施工誤差調整的可控性。同樣，央視新臺址主樓鋼結構各項施工方案在實施前就運用SAP、ANSYS、CAD等技術進行了大量的結構施工計算分析，確定了施工的措施。

        建筑設計為追求別致造型，大膽創(chuàng)新，對局部應力大、傳力路徑復雜、桿件多角度交匯受力部位，大量采用了蝶形節(jié)點和復雜箱型截面。體型較大，焊接環(huán)境和位置復雜多變，有橫焊、立焊、斜焊、爬坡焊、仰焊等多種形式。多向構件焊接后的焊接殘余應力無法釋放，極易產生裂紋。針對這些特點，項目部采用了二氧化碳氣體保護焊接技術，利用先進的焊接設備和材料，采取嚴密的防風雨措施改善焊接環(huán)境。

        鋼結構現(xiàn)場焊接中，最有難度的要算厚100毫米、長達14.88米的超長立向焊縫連接。由于沒有先例可借鑒，焊接的不可預見性太多，極易產生巨大的焊接應力，造成柱體變形和焊縫冷裂紋。

        項目部創(chuàng)造性地使用抗風挺度的藥芯焊絲進行二氧化碳氣體保護焊接與電加熱技術相結合，按照分段退焊、多人同時對稱焊接、晝夜連續(xù)焊接的方法進行。

        “空中樓閣”變空中平臺

        施工較大的考驗超大懸臂鋼結構超高空安裝。從兩座塔樓延伸出的外框結構和桁架共同構成在空中相互作用、相互依存的受力體系，宛如一座空中樓閣。針對超大型懸臂的結構特征，最大限度利用塔吊的空中移位后的起重性能，先以盡可能少的構件和自重逐步階梯延伸合龍，形成空中平臺，創(chuàng)造安全的施工環(huán)境。

        懸臂安裝的合龍是工程最大的技術難題，兩段懸臂需以最小自重在短時間內迅速完成合龍。項目部選擇“兩塔懸臂分離安裝、逐步階梯延伸、空中階段合龍”的安裝方法，即在平面上以跨為單元，在立面分三階段，用大型動臂塔吊進行高空散件安裝，兩座塔樓階段安裝成型。分三次合龍完成懸臂最關鍵部位——轉換層結構。

        隨著大樓的成功合龍和最終落成，在施工過程中產生的一系列鋼結構工藝、技術和預調值反形控制措施以及優(yōu)秀的鋼結構施工管理模式，是對我國復雜重型鋼結構技術的有力補充，這一實踐也為特大型鋼結構工程大量運用高強超厚板提供施工技術支持，可進一步推動國產高強度超厚度結構鋼的運用，對國內建筑鋼結構行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，具有積極的創(chuàng)新意義。
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