中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
廣州是一個(gè)匯聚創(chuàng )新智慧的城市，在充滿(mǎn)期待和憧憬的21世紀，廣州翻開(kāi)嶄新的一頁(yè)。在新城中軸線(xiàn)與珠江景觀(guān)軸的匯合點(diǎn)，崛起了婀娜多姿的“廣州塔”。作為世界最高電視觀(guān)光塔和中國最高建筑，在第16屆亞運會(huì )開(kāi)閉幕式上，“廣州塔”綻放出璀璨的光芒，不僅成為羊城耀眼新地標，也是世界經(jīng)典鋼結構建筑中最具有時(shí)代性的標志性建筑。
敢為人先引領(lǐng)潮流
大膽設想勇于挑戰
“廣州塔”高600米，由一座高達454米的主塔體和一個(gè)高100多米的天線(xiàn)桅桿構成。其結構設計新穎、時(shí)尚，造型優(yōu)美、線(xiàn)條流暢、結構獨特。 “廣州塔”的精彩，就在于挑戰中國建筑工程綜合能力和水平。“廣州塔”整個(gè)塔身是鏤空的鋼結構框架，24根鋼柱自下而上呈逆時(shí)針扭轉，每一個(gè)構件截面都在變化。令人難以想象的是，鋼結構外框筒的立柱、橫梁和斜撐都處于三維傾斜狀態(tài)，這對鋼結構件加工、制作、安裝以及施工測量、變形控制都帶來(lái)很大的挑戰。再加上扭轉的鋼結構外框筒上下粗、中間細，結構穩定性設計和鋼結構精度計算非常復雜。廣州建筑工程監理有限公司易容華高級工程師是位曾負責多個(gè)國家級大工程的監理，他對記者說(shuō)：“象‘廣州塔’這么高難度的鋼結構建筑很特別，它有幾大難點(diǎn)，第一，塔身鋼結構外框筒的24根鋼立柱向上延伸，底部直徑在2米通過(guò)緩慢地變坡，至外框筒頂端454米處直徑為1.2米，其誤差小于5毫米。一般的空間鋼結構是整體垂直，安裝節點(diǎn)的座標相對好控制。但是，‘廣州塔’鋼結構外框筒要控制橫梁上下位置和斜撐管口中心點(diǎn)的座標。每個(gè)構件安裝定位要很精確，才能確保454米處的誤差小于5毫米，這就要求鋼結構件從落料、放樣、成形、焊接、預拼等都要達到十分精確的要求。由于‘廣州塔’造型的特殊性，外框筒鋼結構件每一個(gè)截面不一樣。”易總對記者算了一筆帳，他說(shuō)：“僅鋼結構外框筒‘廣州塔’有1104根鋼柱不一樣，1104根環(huán)梁不一樣，1104根斜撐不一樣，這么多不一樣的鋼結構件的加工、制作其難度可想而知。江蘇滬寧鋼機作為‘廣州塔’外框筒A標段及天線(xiàn)桅桿鋼結構的制造商，不僅要掌握鋼立柱在向上延伸變坡高達454米時(shí)，誤差小于5毫米，而且還要控制鋼立柱自下而上的逆時(shí)針扭轉變化系數。第二，‘廣州塔’中間混凝土核心筒與鋼結構外框筒材料上的差異，形成樓層梁和外框筒的沉降不一致。為了調整鋼構件與主體結構的相對位置的正確性，在聯(lián)接處大膽采用雙向鉸來(lái)調整上下、左右的變形因素，但是這樣一來(lái)對鋼結構的加工、制造、安裝提出新的要求，有許多節點(diǎn)必需通過(guò)三維座標來(lái)控制鋼柱本體相對位置的精確度。”
為了滿(mǎn)足“廣州塔”造型藝術(shù)的需要，鏤空的鋼結構外框筒與塔身中的核心筒有一段距離，其結構很特殊。廣州市設計院副總工程師、廣東省土木建筑學(xué)會(huì )建筑結構學(xué)術(shù)委員會(huì )副主任委員周定對記者說(shuō)：“受世人矚目的‘廣州塔’是目前世界上最高的電視塔。由于‘廣州塔’特殊的結構形式，嚴格地講它不屬于建筑物而是構筑物，一般地來(lái)講建筑物梁和柱外面是包外皮的。而‘廣州塔’核心筒的邊線(xiàn)和外筒還有距離，有了這個(gè)距離樓板就不延伸到外筒。那么就靠24根梁來(lái)跟它連接，整體的剛度就弱化，因為外筒在溫度、風(fēng)荷載、地震的影響下都會(huì )有水平的扭轉。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們作了不少的課題研究、試驗和專(zhuān)家論證，比如外筒的穩定性是在清華做的，通過(guò)穩定試驗和理論分析，使我們創(chuàng )新技術(shù)轉化為現實(shí)。”一個(gè)好的建筑設計必定要有一個(gè)與其相匹配的結構設計，而“廣州塔”在外型設計上獨樹(shù)一幟，在結構上大膽創(chuàng )新，應用許多新技術(shù)，尤其是鋼結構。廣州市設計院鋼結構設計部總工程師楊漢倫對記者說(shuō)：“可以這么說(shuō)，‘廣州塔’設計有設計的難度，施工有施工的難度。鋼結構加工、制作確實(shí)很不容易，鋼構件的接點(diǎn)都有空間座標，因為管體是扭曲的，所以在工廠(chǎng)加工需要十分精確。一般一個(gè)穩定設計是下大上小，而‘廣州塔’是中間細上下兩部分大，大部分的荷載都從上面往下傳。加上塔體自身在風(fēng)洞作用下產(chǎn)生的擺動(dòng)，和風(fēng)本身的速度，其震動(dòng)頻率會(huì )產(chǎn)生共鳴，在一定程度上加大了塔體的擺動(dòng)。‘廣州塔’鋼結構設計在許多方面超出常規，挑戰了鋼結構規范。所以我們通過(guò)許多試驗，對塔身的水平分量垂直分量等變形因素進(jìn)行精密計算，確保塔身的穩定性。‘廣州塔’還有一個(gè)是打破常規的設計，就是環(huán)梁與斜撐不是在一個(gè)平面上，從結構上講它沒(méi)有形成一個(gè)穩定結構的幾何體，這樣一來(lái)對構件節點(diǎn)的剛性約束不利，我們在同濟大學(xué)做了試驗解決了問(wèn)題。在‘廣州塔’的建造過(guò)程中我們做了很多的試驗、分析，比如：風(fēng)洞試驗、鋼結構節點(diǎn)試驗、整體穩定試驗、振動(dòng)臺試驗；穩定性分析、承載力分析、變形控制分析等，為‘廣州塔’的成形傾注了大量科技工作者的心血和智慧，大膽創(chuàng )新勇于挑戰。”
科技領(lǐng)先精益求精
打造世界經(jīng)典工程
“廣州塔”鋼結構外筒是由上下兩個(gè)橢圓平面衍生出來(lái)的不規則網(wǎng)筒結構，橢圓橫截面沿整個(gè)建筑高度是連續變化的。鋼結構外筒是結構的主要抗側力體系，主要由鋼管構件組成，包括鋼管混凝土立柱、鋼管環(huán)梁和鋼管斜撐。鋼管混凝土立柱共24根，呈傾斜狀沿直線(xiàn)至塔頂454米，鋼立柱鋼管是略帶錐度的錐形管。江蘇滬寧鋼機作為“廣州塔”A標段和天線(xiàn)桅桿這些重要鋼結構件的制造商，在總承包廣州市建筑集團有限公司、上海建工（集團）總公司聯(lián)合體的關(guān)心支持下，科技領(lǐng)先、嚴格把關(guān)、精益求精、質(zhì)量第一，為了確保24根鋼立柱向上延伸變坡至外框筒頂端454米處其誤差小于5毫米，精心加工、制作了最好的鋼結構件。同樣，上海建工集團機施公司為“廣州塔”鋼結構件的順利安裝彰顯出企業(yè)雄厚的實(shí)力。
江蘇滬寧鋼機廣州分公司周仲強總經(jīng)理對記者說(shuō)：“廣州塔是廣州市重點(diǎn)工程，第16屆廣州亞運會(huì )開(kāi)閉幕式主要區域的所在地。業(yè)主在工程招投標時(shí)有一套很?chē)栏竦某绦?，滬寧鋼機有幸承攬‘廣州塔’A標段和天線(xiàn)桅桿的鋼結構加工、制作，我們感到責任重大。為了做好‘廣州塔’的工程，特別是在加工制作錐形柱與環(huán)梁、斜撐等外框筒重要核心部件時(shí)，我們滬寧鋼機處處以質(zhì)量第一，做好每件鋼結構件。尤其是確保各連接節點(diǎn)的組裝工藝精確度，進(jìn)行鋼構件的預拼裝，確保下道工序的正常運轉和安裝質(zhì)量達到規范、設計要求，滿(mǎn)足現場(chǎng)一次拼裝和吊裝成功率，減少現場(chǎng)拼裝和安裝誤差。特別是鋼結構外筒所有構件都呈空間三維傾斜，又附帶各種節點(diǎn)分段，鋼立柱的安裝精度為1/2000，且不能大于5毫米，遠遠高于一般超高層建筑和塔桅的安裝精度要求。為了保證構件的安裝空間絕對位置，減小現場(chǎng)安裝產(chǎn)生的積累誤差，公司進(jìn)行外筒構件的預拼裝。制定合理的預拼裝方案極為重要，校正復驗、預留焊接收縮量，經(jīng)自檢滿(mǎn)足外觀(guān)質(zhì)量標準的接頭處打上焊工編號鋼印，精心打造‘廣州塔’創(chuàng )建世界經(jīng)典精品工程，而加工、制作好每一根鋼結構件。”
在“廣州塔”的建設過(guò)程中，傾注了許多設計、施工單位工程技術(shù)人員的智慧。由于“廣州塔”是一個(gè)典型的管狀塔形鋼結構，并且結構體系十分龐大，高達600米，受力十分復雜。所以“廣州塔”所選用鋼材幾乎包含了目前國內高層建筑用鋼中所有最高級別的鋼材，如Q460、Q390等系列鋼材，鋼結構件的厚板焊接難度高。要做好“廣州塔”的工程，鋼結構件的焊接是很關(guān)鍵的，就如廣州建筑工程監理有限公司易容華高級工程師所說(shuō)：“廣州塔鋼結構件的焊接直接關(guān)系到塔身的質(zhì)量，在許多鋼結構企業(yè)中江蘇滬寧鋼機的焊接水平是很高的，企業(yè)不惜代價(jià)用最好的藥芯焊絲焊接，比一般的焊接材料貴三分之一，在業(yè)內滬寧鋼機的質(zhì)量是名副其實(shí)的，他們有完整的質(zhì)量保證體系。”
為了比較全面了解“廣州塔”鋼結構部分的加工、制作的情況，記者采訪(fǎng)了廣州新電視塔建設有限公司董事長(cháng)黃家添。作為廣州塔建設的當家人，談起江蘇滬寧鋼機在“廣州塔”的建造過(guò)程中所起的作用，他對記者說(shuō)：“第一，‘廣州塔’和其它鋼結構項目不一樣，如央視、鳥(niǎo)巢等通過(guò)總承包來(lái)同業(yè)主簽合同，我們這個(gè)不一樣，鋼結構這一塊直接招標，和滬寧鋼機直接簽合同，在全國來(lái)說(shuō)也是比較少的，說(shuō)明鋼結構的重要性，鋼結構在整個(gè)電視塔的施工占了很大的比重。第二，‘廣州塔’鋼結構工程前后三年，鋼結構工程周期是比較長(cháng)的。通過(guò)‘廣州塔’這一工程，證明滬寧鋼機是遵守合同的，能把握進(jìn)度和工程的節點(diǎn)按時(shí)交貨。但是，這么大的工程在交貨過(guò)程中，還會(huì )受到各類(lèi)不利因素的影響，如鋼材的供貨、氣候的影響等等，從宜興到廣州2000多公里的運輸，可以想象受到干擾有多少。滬寧鋼機克服冬天低溫以及南方梅雨這些對鋼結構件運輸不利的因素，一件件從宜興運到廣州，沒(méi)有耽誤總包的工期，滬寧鋼機守信譽(yù)、重合同。有些鋼結構的圖紙他們在施工中發(fā)現問(wèn)題及時(shí)修改，主動(dòng)彌補施工圖紙的缺陷。第三，滬寧鋼機很重視質(zhì)量，他們不但重視工程的方案還重視材料，提高工人的素質(zhì)。滬寧鋼機是代表著(zhù)中國目前鋼結構加工、制作企業(yè)的實(shí)力。這個(gè)企業(yè)有活力、機制靈活，責任到人，有嚴格的質(zhì)量管理制度和社會(huì )責任感。滬寧鋼機在董事長(cháng)王寅大帶領(lǐng)下，為‘廣州塔’的建設作出了貢獻，受到廣州市領(lǐng)導的表?yè)P。”
在建設“廣州塔”的2000多個(gè)日日夜夜里，建設者傾訴著(zhù)太多的智慧與汗水，這座美麗的廣州新地標牽動(dòng)了太多人的心。從建筑方案國際競賽，到社會(huì )公眾投票熱議，從政府領(lǐng)導高度重視，到中國工程院院士直接參與；從國家部委專(zhuān)題調研，到行業(yè)專(zhuān)家評估論證；從材料、施工、監理、咨詢(xún)的國內外招標，到科研課題立項、攻關(guān)和高等院校聯(lián)動(dòng)；從承建企業(yè)的審慎把關(guān)，到每一個(gè)重大鋼結構節點(diǎn)難題的破解等等，體現了“廣州塔”的建設不同凡響，我們將記住建設者們?yōu)榫拇蛟?ldquo;廣州塔”創(chuàng )建世界經(jīng)典精品工程所作的貢獻。她將同廣州成功舉辦第十六屆亞運會(huì )一樣，給世人留下美好的記憶和無(wú)窮的回味。（來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)）
|
： 