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高强特厚板钢结构高层的破冰之旅

在超大跨度特种钢结构、超高层建筑钢结构工程中,高强钢材及特厚钢板将越来越多地得到运用。但在北京新保利工程之前,国内的建筑钢结构工程尚未有类似的工程案例。因此,北京新保利工程在高强特厚板的运用,填补了国内建筑钢结构的空白,并引起了国内材料、焊接、制造质量控制、施工等方面专家、学者和广大的同行的关注。   日前,由中国钢结构协会主办的“高强特厚板钢结构施工技术交流会”在京召开。国内钢结构领域的知名专家、学者约80余人出席了会议,并参观了由浙江精工钢结构集团参建的北京新保利大厦钢结构工程。   遥看“保利”满目新   北京新保利大厦房地产开发有限公司副总卫飚说,公司是基于“中国精神、国际视野、世界水准”的理念,在国内外选择合作伙伴,共同打造新保利大厦的。   将于2006年5月18日竣工的“新保利”由甲级写字楼、博物馆等组成,工程总用地面积为18800平方米,建筑总面积为103308平方米,其中地上24层,地下4层。“新保利”的正立面是约90米高、60米宽的单层双向点式柔索玻璃幕墙,版辐之巨目前居世界第一;东北面悬挂着一座无支撑的8层钢结构吊楼,该吊楼外观借鉴了中国传统的叠式灯笼造型,波浪型的外壳与横向、竖向线条组成了美仑美幻的“空中楼阁”;“新保利”拥有目前北京第一的摩天中庭;竖向石材百叶与玻璃幕墙保持一定角度,依据北京四季光照设置最佳角度,科学地保证了大厦夏天最佳的遮阳和冬季最佳的日照效果;建成后的“新保利”西北广场将有一个由钢柱、索网、玻璃幕墙共同构成,约30米高的立体流水雕塑,其结构体系与柔索幕墙有异曲同工之妙。   跨进“保利”神仙惊   “新保利的平面和竖向结构都非常复杂,“灯笼”结构是本工程的一个显著特点,采用大悬挑(悬挑长度22米)和钢索悬挂的结构形式已超出现有规范的范围”。参与设计的北京特种工程设计院的高级工程师黄咏政如是说。   顾名思义,“灯笼”是自大厦东北部的二层至十层设置的一个高约40米的悬挂式钢结构吊,“灯笼”结构巨型斜撑端部的内力达30000KN左右,节点上很难处理,“灯笼”将两个角支撑在大厦东南角的筒体上,还有两个角采用直径200毫米左右的预应力钢缆固定在大厦的核心筒顶部。大厦正面约90米高、60 米宽的单层双向点式柔索玻璃幕墙,在国内是首次采用,其高度和面积均居目前世界第一,如何实现世界第一的创举也是技术上的难点。在“新保利”工程中的悬挂式钢结构吊楼和双向点式柔索玻璃幕墙全部采用预应力钢缆固定,据悉,这种做法在民用建筑中是首次采用。抗拉强度725MPa、屈服强度为585Mp的建筑结构用高强铸钢节点超过日本SCW620铸钢件,保证了钢索与挂式吊楼连接的安全及摇摆功能的实现,其强度之高是国内建筑行业的首创。   设计如此多第一、首次的是美国的SOM公司,投资者认为这是一个庄重、简练的现代建筑,同时又体现了传统的中国思想精髓,并将众多复杂的功能有机地组合在一起。“新保利”采用了大量的超高强度、超规范、超标准材料,在世界范围内也是首次应用,在没有具体规范和经验可借鉴的情况下,如何把设计师美好的构想变为现实,是浙江精工钢结构集团必须考虑的问题。   “精工”铸就“保利”碑   “精于技术,工于品质”是对浙江精工钢结构集团最好的概括。“精工”制作、安装的浙江省第一幢高层钢结构建筑“精功大厦”获得首届钢结构行业最高奖-钢结构金奖;“精工”制作、安装的哈尔滨国际体育会展中心、杭州嘉华国际商务中心、贺龙体育场、温州国际会展中心等同时获取了第二届钢结构金奖的殊荣,同时,贺龙体育场工程获得2004年国家鲁班奖。据“精工”有关人士介绍,“新保利”是“精工”承担钢结构建筑以来所遇到的结构造型最复杂、制作难度最大、最具挑战性的新型智能高层建筑。   随着高层钢结构工程对钢材强度要求的提高,目前国内大部分的高层钢结构特种钢结构中采用的Q345级钢材已不能满足要求,“新保利”是国内首次采用从卢森堡进口的ASTMA913-Gr60钢(强度相当于国内的Q420钢),因此,引起了国内工程界极大的关注。“精工”以往承建的北京城建大厦、北京摩根大厦、北京财富大厦、北京银泰中心、成都高新商务中心大楼以及正在承建的上海环球金融中心大厦等工程使用的板厚在50毫米~125毫米之间。"新保利"的钢结构部分由3个核心筒暗埋的结构、核心筒之间框架结构、转换桁架结构、特式吊楼结构、主桁架结构、中庭顶部结构等部分,还采用了框架-剪力墙结构体系。国内建筑钢结构中首次采用高强Q420钢材,以及大批量特厚板(最大板厚达140毫米)的切割、复杂的节点、焊接等技术,工期短、技术要求高及工期紧等给“精工”的生产制作和安装带来了前所未有的难度。   为确保复杂节点构件的加工质量、提高加工工艺水平、完善加工方法和质量保证体系,“精工”多次组织专题研究和专家研讨会,对工序及设备的优化配置、各种工艺参数的测试比选、技术经济性能的分析比较、特别是对复杂节点的焊接及应力应变的控制进行了焊接工艺优选与评定,严把质量关,取得了良好的效果,填补了国内在建筑钢结构上应用高强度钢材如Q420级的应用和研究的空白。   有关专家一致认为,“精工”在“新保利”工程钢结构的制作与施工技术实践中,为同类工程的钢结构制作提供了科学的借鉴,也为铸钢件等行业标准的制订提供了科学实践,为建筑钢结构行业的发展提供了宝贵的科学依据和试验成果,丰富了钢结构加工产业的技术储备,有关经验值得推广。
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