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央视新台址钢结构主楼成国内用钢量最大的单体钢结构建筑物

作者：建筑钢结构网    
时间：2010-09-02 15:42:00 [收藏]
    央视新台址主楼是国内用钢量最大的单体钢结构建筑物。它以超前的设计理念、独特的建筑造型和双向倾斜的结构体系令世人瞩目。这种连接节点之复杂、构件形体之巨、施工难度之大的特大型高层重
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        央视新台址主楼是国内用钢量最大的单体钢结构建筑物。它以超前的设计理念、独特的建筑造型和双向倾斜的结构体系令世人瞩目。这种连接节点之复杂、构件形体之巨、施工难度之大的特大型高层重钢结构举世罕见。

        作为世界最具特色的建筑之一，它的建造过程受到人们的关注。建造这项建筑，施工技术和质量要达到世界先进水平。这无疑是对我国钢结构施工企业技术水平的一种挑战，考验着建设者的智慧。

        超高空跨度悬挑的力学考验

        央视新台址主楼由两座整体向内双向倾斜的塔楼通过底部裙楼，和顶部的L型悬壁连成一体，形成一个折角门式建筑。工程总建筑面积47万平方米，建筑高度达234米。钢结构占地面积为1.5万平方米，用钢量达12.5万吨，钢结构数量4.2万多件，主要构件为重型钢柱、钢梁、斜撑和巨型转换桁架。

        由于主楼钢结构建造规模宏大，构件重、节点构造复杂，对构件吊装、测量定位、变形控制以及施工管理的要求非常高，需要有与之相匹配的特大型垂直运输设备、施工平面管理水平以及先进的建造施工技术。为了满足建筑美观、结构承力和使用功能要求，悬臂结构的体型庞大、外挑距离长、超重。因此，只有形成整体受力，才能确保结构的整体稳定性和安全性。施工过程面临严峻的建筑力学考验，具有很大的难度和风险。为了使两座塔楼的悬臂能在空中顺利实现转角合龙，确保结构安全，需要采取特殊的施工措施。

        针对央视新台址主楼钢结构的双向倾斜和三角型单元结构受力的特征及巨大的施工难度，特别是超大悬臂结构的超高空跨度悬挑施工，施工单位中建钢构有限公司研制了特大型塔吊在纯钢结构中的爬升施工技术、大型临时栈桥解决吊装受限的施工技术、预应力锚栓张拉技术、施工预调值处理与结构变形控制技术、倾斜钢结构智能测控技术、高强超长超厚板安装技术等一系列针对性强、科技含量高、先进的施工工艺和技术用于钢结构建造。

        蝶形节点催使焊接技术的创新

        随着钢结构工程逐渐大型化，技术要求越来越高。结构施工计算分析和误差调整分析越来越重要。作为进行这类工程施工最关键的技术措施之一，首先要保证结构施工计算的正确性；其次要确保施工误差调整的可控性。同样，央视新台址主楼钢结构各项施工方案在实施前就运用SAP、ANSYS、CAD等技术进行了大量的结构施工计算分析，确定了施工的措施。

        建筑设计为追求别致造型，大胆创新，对局部应力大、传力路径复杂、杆件多角度交汇受力部位，大量采用了蝶形节点和复杂箱型截面。体型较大，焊接环境和位置复杂多变，有横焊、立焊、斜焊、爬坡焊、仰焊等多种形式。多向构件焊接后的焊接残余应力无法释放，极易产生裂纹。针对这些特点，项目部采用了二氧化碳气体保护焊接技术，利用先进的焊接设备和材料，采取严密的防风雨措施改善焊接环境。

        钢结构现场焊接中，最有难度的要算厚100毫米、长达14.88米的超长立向焊缝连接。由于没有先例可借鉴，焊接的不可预见性太多，极易产生巨大的焊接应力，造成柱体变形和焊缝冷裂纹。

        项目部创造性地使用抗风挺度的药芯焊丝进行二氧化碳气体保护焊接与电加热技术相结合，按照分段退焊、多人同时对称焊接、昼夜连续焊接的方法进行。

        “空中楼阁”变空中平台

        施工较大的考验超大悬臂钢结构超高空安装。从两座塔楼延伸出的外框结构和桁架共同构成在空中相互作用、相互依存的受力体系，宛如一座空中楼阁。针对超大型悬臂的结构特征，最大限度利用塔吊的空中移位后的起重性能，先以尽可能少的构件和自重逐步阶梯延伸合龙，形成空中平台，创造安全的施工环境。

        悬臂安装的合龙是工程最大的技术难题，两段悬臂需以最小自重在短时间内迅速完成合龙。项目部选择“两塔悬臂分离安装、逐步阶梯延伸、空中阶段合龙”的安装方法，即在平面上以跨为单元，在立面分三阶段，用大型动臂塔吊进行高空散件安装，两座塔楼阶段安装成型。分三次合龙完成悬臂最关键部位——转换层结构。

        随着大楼的成功合龙和最终落成，在施工过程中产生的一系列钢结构工艺、技术和预调值反形控制措施以及优秀的钢结构施工管理模式，是对我国复杂重型钢结构技术的有力补充，这一实践也为特大型钢结构工程大量运用高强超厚板提供施工技术支持，可进一步推动国产高强度超厚度结构钢的运用，对国内建筑钢结构行业的持续发展，具有积极的创新意义。
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