中建三局大跨度空间交互式丝绸状钢飘带质量创优策划

全过程管理，精益策划，打造精品工程大跨度空间交互式丝绸状钢飘带质量创优策划中建三局安装工程有限公司苏州湾文化中心项目部目录1工程概况3质量管理实施策划2策划背景5实施效果4质量策划实施6思考与总结1工程概况1.11、工程概况苏州湾文化中心项目位于苏州市吴江区，西临太湖，总建筑面积21万㎡，总造价约48亿元。该建筑包分为苏州大剧、吴江博览中心两部分，其大剧院为1600座，为苏州地区容纳观众最多的剧院，建成后将成为集城市体育赛事、文化活动为一体的综合性场所。1.11、工程概况大剧院博物馆规划展示馆会议中心IMAX影院钢飘带结构

大剧院与博览中心由漂浮于空中的两条钢飘带结构扭转交织联通，建成之后将成为环太湖区最瞩目建筑景观。1.12策划背景2、策划背景质量目标绿色施工目标项目整体确保鲁班奖钢结构质量目标中国钢结构金奖全国建筑业绿色施工示范工程2.1创优策划背景

本项目为我司在华东市场承接的首个大综合体、大场馆类项目，公司希望以此项目作为质量管理标杆，打造在华东地区场馆项目的质量名片，通过“以现场促市场”的营销模式，为后续工程项目的市场营销提供业绩支撑。博物馆钢结构规划馆钢结构会议中心钢结构规划馆大跨度梁I-MAX影院舞台钢结构观众厅钢结构柱、梁结构屋面钢结构1.3大剧院整体钢结构用量约为8500吨，主要为全钢框架结构、钢桁架结构。其中跨度最大桁架为观众厅桁架达41.3m。博览中心整体钢结构用量为6300吨；各单体主要为全钢框架结构和劲性钢结构。2、策划背景2.2创优课题选择2、策划背景2.2创优课题选择

钢飘带结构总重量约3000吨，上下两条飘带在空中形成交互式丝绸状，每条都呈不规则复杂双曲面，由双曲弯扭管桁架渐变构成。

飘带建筑造型特殊、结构复杂，施工质量控制主要以下几项难点。两端扭转角度180°最小矢弯半径约为6米2、策划背景2.3难点分析一：双曲弯扭杆件精度控制飘带结构双曲面造型最大扭转角度达到180°，下飘带双向弯管最小弯曲半径小于6m，弯扭钢管构件总长度达3120m，约240件，对于实现最大连续长度达380m不规则曲面飘带结构的整体顺滑效果造成极大难度。因此，对于飘带桁架截面对应的四条主弦杆弯曲制造精度、安装精度等质量控制要求极高。1.4飘带人行步道观光桥区域具有跨度大、支撑点位少、桁架厚度小等结构特点，且支撑人行步道两端的三叉柱自身高度大、形成整体结构前稳定性较差，为确保该极限结构连接可靠性，飘带结构要求全熔透焊接，焊接质量要求高；超百米跨的人行步道飘带区域为保证稳定性和舒适性，动静荷载情况下其变形控制质量要求极高。飘带三叉柱超100m跨度人行步道区域，桁架厚度约5m2、策划背景2.3难点分析二：大跨度结构变形控制1.4复杂节点类型1复杂节点类型3复杂节点类型2复杂节点类型4飘带管桁架结构上存在多种类型复杂节点，包括异形截面杆件相贯节点、多杆件相贯节点、截面不匹配相贯节点的情况。对采购材料的品控质量要求高、放样切割相贯线准确度要求高、相贯线对接焊接的质量要求高，需以高质量标准对多道施工工序连续控制。2、策划背景2.3难点分析三：多管相贯节点连接质量控制1.42、策划背景2.4课题确定大跨度空间交互式丝绸状钢飘带双曲弯扭桁架精度控制百米跨人行步道提升多管相贯节点连接大跨度空间交互式丝绸状钢飘带质量创优策划课题确定1.52、策划背景2.5创优目标设定

根据该项目的整体定位，内外部环境对质量提升的管控需求，并结合双曲线弯扭管桁架施工管理过程中存在的诸多通病，为做好风险管控，明确了以下目标，作为飘带结构施工的质量管控的总体目标。目标设定进行多专业的系统深化复核，发现设计缺陷，优化接口节点；设计目标确保双曲弯管对接一次合格率不低于95.2%，安装精度误差不大于5mm，整体曲线流畅顺滑，建筑效果质量优良。建造目标钢飘带施工质量达到“鲁班奖”标准，钢结构金奖，一次成优；质量目标钢飘带施工过程，安全保证措施到位，确保安全零事故；安全目标措施投入，机械台班投入的降低率10%；经济目标完成《大跨度空间交互式丝绸状钢飘带建筑建造关键技术研究与应用》课题研究，形成核心竞争力，申报科技进步奖。技术目标3质量管理实施策划站在全过程管理角度，邀请项目各参建方（总包、各专业分包单位等）参与组成创优小组。1.51.43、质量管理实施策划3.1创优组织架构1.51.43、质量管理实施策划3.2创优管理制度序号名称序号名称1质量责任制度15质量检测仪器管理制度2质量教育培训制度16质量检测仪器周检制度3工程质量验收程序和组织制度17关键工序施工质量控制旁站制度4隐蔽工程验收制度18质量交底制度5工程质量检查制度19工程质量预控制度6工程质量例会制度20工程质量检验试验制度7全面质量管理制度21工程资料收集、整理制度8工程质量样板引路制度22工程竣工验收制度9工程成品保护制度23工程质量整改制度10工程质量奖罚制度24工程质量竣工验收制度11工程质量监督制度25工程质量事故报告制度12三检制制度26工程质量事故调查处理制度13实测实量制度27工程质量回访制度14工程质量创优制度28工程质量保修制度

根据质量创优制度管理体系深化编制了交互式飘带施工质量创优策划书，对现场施工质量管理专项会议、工厂质量检查、现场质量检查等工作做了明确安排，确保创优制度充分执行。1.51.43、质量管理实施策划3.3创优策划内容设计管理建造管理采购管理1.51.43、质量管理实施策划3.3创优策划内容创优策划内容创优策划坚持以设计出发，侧重事前管控，将质量风险控制在策划阶段。杆件截面归并优化复杂组合节点设计优化复杂相贯节点设计优化双曲弯管拼装深化设计BIM三维模型校核采购前置，保障精益建造检测先行，严控材料质量劳务甄选，提高人员素质设计管理采购管理建造管理构件加工质量控制单元拼装质量控制单元安装定位控制测量精度控制焊接质量控制4质量策划实施1.51.44、质量策划实施

钢结构设计管理的关键点在于节点优化设计，节点设计是钢结构自身以及与其他专业的接口。节点优化需考虑与采购联动、与建造契合，通过设计管理串联各阶段工作形成质量控制多推手。蓝图优化节点优化深化优化4.1设计管理1.51.44、质量策划实施4.1设计管理——杆件截面归并优化序号截面形式规格统计原设计种类归并后种类1φ102×6、φ102×4222φ180×5、φ180×6、φ180×8313φ203×6、φ203×8φ203×10、φ203×12424φ219×6、φ219×8φ219×12、φ219×14φ219×16、φ219×18625φ245×6、φ245×8φ245×12、φ245×14φ245×16、φ245×18636φ325×8、φ325×12φ325×14、φ325×16φ325×18、φ325×20637φ351×16、φ351×18φ351×20、φ351×25428φ377×12、φ377×16、φ377×18φ377×25、φ377×30539φ402×20、φ402×25φ402×30、φ402×3542

原设计中不同圆管杆件截面种类多达40余种，通过与设计院沟通、共同复核后，将杆件截面种类归并到20余种，可为材料采购提供极大便利、降低材料混用风险，有利于提高构件加工一次性合格率。1.51.44、质量策划实施4.1设计管理——复杂构件焊接可行性优化工人60度夹角长度约732mm环板焊接-操作模拟分析飘带三叉柱为100m跨人行步道区域支撑点，其施工质量保证极其关键。通过BIM建模模拟该多腔体组合柱加工过程发现存在焊接作业盲区。1.51.44、质量策划实施原始设计设计变更节点优化之后

对此推动设计院进行节点优化变更，更改牛腿连接节点及节点环板布置，解决了部分焊缝难以焊接的问题，保证了飘带支撑柱节点的焊接质量。实现了对复杂节点优化设计。4.1设计管理——复杂构件焊接可行性优化1.51.44、质量策划实施4.1设计管理——复杂节点优化铸钢件

对BIM模型中多杆件相贯且相贯杆件夹角较小的复杂节点进行筛选，其存在焊接施工不可实施、焊接质量难以保证的问题。对此项目部与各方沟通，经业主、设计的复核并同意后，采用铸钢件对该部分复杂节点进行替换，确保飘带结构关键节点的连接质量。1.51.44、质量策划实施4.1设计管理——双曲弯管深化设计深化设计加密弯管控制点，提高弯管弧度精度

针对本工程双曲弯管深化设计，发明一种新型的空间三维双曲弯扭管桁架结构深化设计施工图的表示方法，分别提供构件单元的安装坐标值、加工坐标值，带贯口的弯扭杆件加工坐标值以及大样图，根据控制点坐标及有关大样图，能够使加工出来的弯扭构件精度符合设计要求。1.51.44、质量策划实施4.2采购管理通过信息集成化对原材料采购形成可追溯性全信息管理。由BIM模型生成材料采购清单，各个构件对应的材质要求，Z向性能等特殊性能要求均逐一对应。待完成复验、加工等工序后所有信息重新集成至BIM模型中，形成原材料炉批号、材质性能、检验复验结果、对应构件编号的全过程可追溯性的管理平台系统。1.51.44、质量策划实施4.2采购管理——劳务招采管理

本工程飘带结构空间结构复杂，对劳务水平要求极高。劳务招采管理阶段为保证施工质量，先后对国内多个劳务进行比选，最终选择具有大量空间结构施工经验的劳务进行施工，人员进场后立即型技术质量交底，确保施工质量。进场施工质量创优交底BIM关键质量控制点交底可视化质量控制措施讨论1.51.44、质量策划实施4.3建造管理根据钢飘带结构特点，建造阶段拟采用“桁架散件到场，地面分段拼装，临时胎架支撑、高空原位安装连接”的施工方案。钢飘带施工流程1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——冷弯管质量控制原顶弯控制点增加顶弯控制点原顶弯控制点苏州湾文化中心钢飘带采用了圆管构件形式，由于设计效果的需要，钢飘带需要采用弯扭构件，由于同一个构件存在“弯”和“扭”，在单一平面内无法表达清楚，加工制作难度较大。对此，我们专门开发研究了新的制作加工、焊接工艺，使用新型的顶弯千斤顶，仿形顶弯模具，且每500mm设置一个定位控制点，有效地保证了冷弯管构件的制作质量，一次性弯管合格率大幅提升。1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——中频热弯管质量控制对于弯曲半径过小，弯曲弧度过大的弯管采用中频热弯技术，有效地提高了弯管精度，确保了弯曲质量。大弧度弯管热弯施工中频热弯管成形构件弯管精度质量检查1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——相贯线构件制作质量控制项

目特征数值切管直径ф60～800mm切管壁厚5～50mm切割种类等离子最大切管长度12000mm六轴四联动数控管相贯线切割机采用工艺成熟、目前最先进的六轴四联动数控相贯线切割机进行相贯线的下料切割，确保贯口成形质量。1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——拼装质量控制

制定专项拼装方案，针对每榀桁架搭设专用拼装胎架。将双曲弯管节点的三维坐标转换为地面的平面坐标和高程标高，简化操作流程，降低了操作难度，可对每个控制点坐标全数检查，确保每榀桁架的拼装精度质量。地面拼装精度质量检查支持胎架整体模型建立1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——安装支撑胎架定位措施

在BIM模型中将支撑胎架模型与飘带结构进行整体建模，准确定位支撑胎架顶部每个撑点的坐标位置，控制好每个支撑节点的定位精度，从而确保整条飘带的安装精度，控制线型流畅性，满足建筑效果的质量。构件定位精度质量控制措施1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——百米大跨度段施工质量控制

制定提升方案:大跨度区域整体跨度100m，总重约380t，高度53m。高空拼装精度控制难度较大，采用整体提升方案后将90%的工作转换到地面实施，可将三维坐标转换为地面的平面坐标和高程标高，为该重难点施工区域的拼装精度控制和焊接质量控制提供了有利条件。1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——百米大跨度段施工质量控制

100m大跨度整体提升段经提升到位后，与两端三叉支撑柱连接，安装精度误差小于5mm，跨中最大下挠度67mm，符合国家规范以及设计院给定变形控制要求，施工质量达到优良标准。1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——吊装施工质量控制1、分段桁架拼装完成2、桁架脱离胎架3、翻身90°至吊装状态

单榀桁架外形尺寸约为40m×30m，重量达70吨。桁架构件在拼装完成后，首先要采用多机抬吊将桁架平稳地脱胎，再同样使用多台吊机将桁架翻身至安装就位状态，最大翻转角度达90°。极其容易造成桁架构件局部受力过大而变形，施工质量控制风险大。1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——吊装施工质量控制

针对吊装施工过程对桁架局部节点位置和整榀桁架的变形控制，项目采用以下质量控制措施：1、Midas计算软件计算出每个吊点受力大小，确保吊装节点质量受控；2、根据计算结果选择吊绳规格及长度，是桁架各点荷载分布均匀；3、通过有限元分析桁架吊装过程变形情况，确保变形量在质量控制允许范围之内。吊装构件Midas模拟计算现场根据计算结果指导施工分段桁架吊装就位1.51.44、质量策划实施4.3建造管理

飘带分段构件安装就位施工过程中，采用虚点实化跟踪测量法，以全站仪对构件表面标记的测量坐标点进行跟踪定位，确保构件安装定位精度。BIM模型转换中心线坐标点至圆管表面全站仪跟踪测量定位桁架高空原位安装精度质量控制1.51.44、质量策划实施4.3建造管理——焊接施工质量控制焊接施工质量控制：严格遵守焊接质量控制程序及质量保证措施。对高标号钢材对接焊接、铸钢件焊接进行了焊接工艺评定，明确焊接施工参数，提高焊接质量。同时安排多个焊工班组同时进行多个单体的拼装，制定奖励措施，通过召开质量例会，对优秀焊工给与奖励，形成良性竞争机制，提高焊工积极性。1.51.44、质量策划实施4.4效果展示最大长度达380m的两条飘带全部安装完成后