北京某大型篮球馆综合施工技术介绍

北京某大型篮球馆综合施工技术介绍北京**篮球馆总建筑面积6．3万m2,其结构复杂，施工难度大。施工中采用抗渗混凝土、倒挂脚手架、台车模板、多点顶推高空累积滑、单元式立肋玻璃幕墙、PRC轻质复合隔墙板、虹吸式屋面雨水回收利用系统等新工艺、新材料、新技术，保证了工程质量，满足了使用要求。北京**篮球馆(原名**体育馆)是2008北京奥运会篮球比赛场馆，位于北京市**桥东北角，是**文化体育中心的重要组成部分。作为国际一流的现代化综合性篮球馆，其功能齐全，节能环保，科技含量高，能容纳1．8万名观众，在奥运比赛之后还可以进行排球、手球、拳击、艺术体操和室内足球等国际比赛项目。**文化体育中心主要由三部分组成：北京**篮球馆、棒球场和文化体育产业及公共服务设施，占地52hm2，为2008年北京奥运会提供篮球和棒球比赛场地，还是北京西部地区大型文化体育活动场所。1工程概况北京**篮球馆包括一个比赛馆和一个单层热身训练馆。总建筑面积为6．3万m2，设计为下沉式建筑。比赛馆的东西向和南北向轴线长度均为120m。在比赛馆的外围，沿建筑物的周边设有环形车道。车道的外侧是约11m高的挡土墙。跨过环行车道设有6座天桥。南面是一个约4万m2的广场。篮球馆建筑±0当于绝对标高50．150m，位于自然地面下10．000m处，檐高37．360m。地下一层，从±0以下埋深10m，主要是设备用房、管道沟和土建风道：地上6层，分别为竞赛层(比赛场地和运动员用房等)、竞赛夹层(管理人员办公用房)、首层(观众休息大厅、卫生间及售卖处等)、二层(包厢层，共有45个大小包厢)、三层(观众休息大厅、卫生间及售卖处等)及四层(控制室)，见图2、3。热身训练馆位于比赛馆的南侧，训练馆的顶板与室外地坪相连，成为比赛馆南侧观众出入口的通道。二层以下采用现浇钢筋混凝土框架一剪力墙结构，二层以上至屋顶桁架的下弦沿建筑周边布置了8道柱间支撑，柱顶用一圈槽形梁联系，形成现浇钢筋混凝土框架一剪力墙一钢支撑结构体系。屋盖采用跨度为120m×120m的双向鱼腹式钢桁架结构体系。桁架间距12ITI，共26榀，双向对称布置，呈上弦水平、下弦鱼腹式变高度双向桁架，从支座处到跨中高度为6.3～9．3m不等。屋面防水为PVC防水卷材系统，包括防水、隔音、吸音、隔热等9种材料。外墙采用单元式带肋玻璃幕墙及穿孔装饰铝板。具有动感的金色铝板，波浪造型体现出体育建筑的视觉效果。室内装饰也极具特色，顶棚有石膏板吊顶，竹木吊顶、吸音板吊顶及铝合金方管吊顶等；墙面装饰有洞石、澳洲砂岩、吸音板、瓷砖、木丝吸音板、烤漆玻璃及铝板等材料；局部梁柱为清水混凝土墙面；地面有瓷砖、彩色水泥自流平地面、亚麻地面、PVC地板、水磨石地面等。电气及设备安装系统复杂，本工程水系统包括生活热水给水、排水、中水、虹吸雨水、空调水及地板采暖等；消防系统包括消火栓、自动喷洒、水喷雾、气体灭火、消防水炮等；通风空调包括送风、排风、空调风、防排烟、热回收等系统。强弱电包括供配电系统、动力系统、照明系统、防雷与接地系统、电梯等；智能专业主要有楼宇自控、有线电视、综合布线、安防、通信、广播、扩声、消防报警、赛时记分系统等。场地中央的斗形屏系统采用目前国内独有的全彩高清LED显示系统，具有精彩瞬间捕捉、奇特镜头回放、实时直播同步、赛况信息播报、计时记分统计、工商广告播出等功能。该套系统由漏斗屏、环形屏及计时记分控制系统三部分组成。钢屋架上沿看台周圈设有12个消防水炮，可以在瞬间“捕捉”到火源，并自动进行灭火。2主要施工特点和难点2．1混凝土结构(1)耐久性要求高：本工程结构设计使用年限长达100年(耐久性要求)。(2)超长结构抗裂。(3)20根清水混凝土柱，单层高度最大为10m，要求一次浇筑完成。(4)构件截面尺寸大且钢筋密集，最大柱子截面尺寸达1200mm×4350mm。(5)有大量的悬挑预应力混凝土结构，最大挑出尺寸达4．7m(图4)。(6)比赛馆中有大量弧形墙体、弧形梁、斜梁和三维空间斜向构件。2．2屋顶钢桁架鱼腹式双向正交钢桁架的体型大，深化设计及现场安装难度高，且无类似工程施工先例。2-3玻璃幕墙采用带肋单元式玻璃幕墙，且使用夹胶、彩釉、low—e玻璃等复合材料，属国内少见的玻璃幕墙形式，其深化设计和加工制作难度大。2．4屋面系统因采用PVC防水卷材做屋面面层。在钢桁架上有9种材料形成一个屋面系统。2．5机电安装复杂各系统间及与其他专业系统间存在大量接口。在施工中与土建等专业存在大量的交叉作业，协调配合难度较大。2．6装修材料种类繁多施工标准高，特别是屋架上静压箱由多层石膏板封闭而成。由于穿过钢结构、距地面高，材料的运输和安装都很困难，施工难度较高。3主要施工技术3．1联合总承包部技术管理本工程结构施工阶段按后浇带分为A、B两个区。A区由中关村建设集团施工，B区由城建集团**项目部负责，两方组成一个联合总承包部共同进行施工。(1)施工方案审批实行双签，须由双方都签认后方能生效。因此结构施工时主要分项工程双方都采用一个方案，统一布置，合理衔接。资源共享。当出现有争议的做法和措施时，双方技术人员共同讨论。求同存异，选择最终施工方案统一执行。(2)由于同一个工程有不同分区，资料按区进行编号，洽商统一编号，所有资料的归档由专人负责，对两个区域及相关分包单位的资料进行搜集和编目。(3)洽商的提出须经双方认可后方可按规定的流程办理，每一份洽商均由双方技术人员签字，监理认可后方能作为施工依据。(4)测量实行互检制。即测量放线完成后，由双方测量人员和技术人员进行互检。特别是主控轴线及楼层标高，双方采用共同的控制点。对各方的测量成果进行校验。使整个篮球馆结构工程各种测量成果均在控制误差范围内。3．2群塔方案篮球馆是一个120m×l20m的正方形结构，南侧还有一个训练馆，因而塔吊布置也是一个难点，又涉及两个单位的施工，经比较最终确定采用4台塔吊，一个单位分别在各自施工区域内布置2台塔吊。虽然不能做到全覆盖，但基本上能够满足结构施工需要。4台塔吊分别布置于篮球馆四面靠近边角的地方，东南面各用1台QTE6516型，臂长65m，分别编为1号、2号塔，西北面各立1台H3／36B型塔，臂长60m，编号为3号、4号塔。塔吊基础均位于基础面上(图5)。3．3抗渗混凝土的防裂措施抗渗混凝土主要用于防水板、地下外墙(最长段达57m)、挡土墙外墙等，共49150m3。主要采用以下技术措施：(1)在地下结构中采用60d强度进行评定，其配比中掺加粉煤灰及矿渣粉，取代部分水泥，以降低水化热(根据论证确定，胶凝材料不大于420kg]m3。可不使用膨胀剂)：(2)优选原材料，优化配合比，对钢筋绑扎、模板拼装、混凝土浇筑和养护等环节实行有效控制，避免发生裂缝。(3)混凝土施工中严格抽查坍落度，大体积混凝土采用电子测温仪控制入模温度，在钢筋上标注标高。浇筑按50cm一层进行，采用浇水养护，墙柱外表挂麻袋片保持湿润。3．4清水混凝土模板设在周圈的20根截面3．5m×1．2m、高10m的大柱设计为清水混凝土柱，其颜色、表面气泡数量、光洁度、密实度等观感效果及耐久性等都比普通混凝土要求高。为保证清水混凝土柱的施工质量，对混凝土原材料的优选、配合比的优化、生产过程的有效控制以及现场施工过程中的钢筋绑扎、模板拼装、混凝土浇筑、养护等施工质量严格把关，从而确保了清水混凝土柱施工质量达到最佳的预期效果。清水混凝土的表面观感与模板面板及脱模剂的选择有极强的关联性，为此提前选择3根柱做试验。用不同的模板面板和脱模剂进行优选。(2)模板面板选择了三种形式：15mm厚多层板配PVC塑料板、双层15mm厚多层板、进口18mm厚Wisa板。经过试验柱的观感效果比较，三种板材成型混凝土柱面观感质量略有差别：其中PVC塑料板的混凝土表面气泡较多，接缝不易处理，且在大体积混凝土内部升温后会产生翘曲变形，造成接缝较明显，不顺直；Wisa板虽混凝土表面观感较好，但造价偏高；双层多层板的混凝土表面观感与Wisa板基本一致，且造价较低，因此决定选用双层多层板模板。采用双层配置一是为增加模板自身的刚度，二是为避免模板板面阴角拼缝处跑浆，内层多层板采用八字硬拼，切口处涂刷两遍BD一01环氧保护剂；外层多层板采用直角硬拼方式处理(表2)。(3)脱模剂选用三种，在柱的四个柱面分别采用不使用脱模剂和涂刷水性脱模剂、食用色拉油和地板蜡四种作法。效果比较如下。涂刷地板蜡成型柱面最光滑，且有光泽；涂刷色拉油成型柱面光滑，气泡少且均匀；涂刷水性脱模剂柱面和不涂刷脱模剂的柱面均出现局部麻面和较大气泡。综合考虑经济因素，决定选用食用色拉油作为清水混凝土柱的脱模剂。(4)养护方式也很重要。在柱顶四周混凝土人为抹出3cm高的八字斜坡，中间蓄水养护，同时防止钢筋锈污随水流到柱侧面。柱侧模在混凝土浇筑1d后松扣，4d后拆模。柱子采用两层养护，紧贴柱子用一层5～8mm厚纯白无纺布，外包一层塑料薄膜，并用透明胶带临时粘紧，灌水养护柱混凝土，以确保柱子不出现裂缝；冬施期间外裹一层矿棉被保温。(5)拆模后对已浇柱子进行保护。柱四角全高范围内均贴覆膜多层板(阳角膜)，并用铁丝绑扎牢固。通过对混凝土原材料、配合比优化和施工各环节的有效控制，保证了清水混凝土柱外观质量优良。表面平整光滑，颜色基本一致，无蜂窝、麻面、露筋、露石、夹渣、粉化、锈斑和明显气泡，无缺棱掉角等缺陷。经两次结构长城杯检查，均得到好评。3．5倒挂式脚手架在钢屋架空间内主要安装排风机、消声器、排烟风管、空调风管、消火栓管道、电缆桥架、电气镀锌钢管、灯具、风口、消防水炮、烟雾探测器等设备。由于安装时没有施工平台，需在钢桁架之间搭设临时操作脚手架，经论证决定，采用倒挂式脚手架方案(图6)该方案系采用扣件式钢管脚手架在钢桁架上弦设置一道钢管桁架，在待安装风管和设备处用钢管和脚手板搭设临时操作平台，平台悬挂在钢管桁架下方，主要以钢管和卡扣的摩擦力承重，并用钢丝绳作为安全防护．施工前先在地面搭设样板。3．6台车模板篮球馆外地下环形车道墙壁为钢筋混凝土挡土墙结构。挡土墙高9．60m，要求立面装饰随混凝土浇筑一次成型达到清水饰面效果。针对本工程工期紧，浇筑质量要求高，混凝土墙身高、体量大、不设模板运输设备、结构特殊等特点，经多次论证，采用单侧支模液压驱动钢模台车技术完成了部分挡土墙的施工。台车模板的基本工作原理是，由自稳支撑台车承载模板支拆移位，并通过架底滚轮、轨道，由液压爬轨器驱动前行施工．即通过模板、支撑台车、液压驱动装置、轨道4部分的组合，完成本项目从绑钢筋、支拆模板到浇筑混凝土的全部任务。3．7屋盖钢结构**篮球馆屋盖结构采用跨度为120m×l20m的双向正交鱼腹式空间钢桁架，共26榀，高6．3～9．3m不等，钢屋架总重3500t，最重桁架重达163t，最轻为48t。整个屋架坐落在周边20根钢筋混凝土柱上，距地面37m。针对本工程工期、场地、结构等特点，经多次论证，确定采用三滑道、六滑轨、高空组装、多点顶推高空累积滑移施工方案(拉百叶窗式)，即在篮球馆结构外搭设一个12m宽的高空组装平台，在平台上分别组装每个滑移单元(2榀东西向的完整桁架)，通过同步控制滑移，将每个滑移单元依次从北向南滑移到位，从而完成整个屋架的安装。该技术的创新点如下。(1)首次将滑移技术应用于大跨度双向受力结构体系。通过对施工方案进行优选，创造性地提出并实施了三滑道、六滑轨、多点顶推高空累积滑移施工技术，为双向受力结构体系采用滑移法施工开创了先河。(2)采用计算机模型进行深化设计。由于滑移时与设计时的受力状态不同，造成支座附近的杆件变号，因此深化设计时对156根杆件进行了加固。(3)针对鱼腹式桁架的特点，创造性地在中滑道加设不同高度的滑移托架，有效地解决了桁架下弦不在同一个标高的滑移难题。(4)自行研制了多种形式的柱脚荷载转换支架，将支撑结构的荷载传递到下层混凝土墙、柱上。(5)利用东西两端混凝土柱顶槽形梁作为边滑道，并对其进行刚度加强，形成了4条滑轨。此法可减少边滑道的架设，充分利用现有结构，简化施工措施，提高滑移施工过程的安全性。(6)采用工厂预拼装、现场地面预拼装、高空组装、双向起拱控制、温度影响控制、焊接收缩影响控制等综合技术，实现了大跨度钢桁架高空边滑移边组装的方案。(7)采用8台“爬行机器人”进行顶推累积滑移，实践了多点位同步控制的技术成果。(8)通过对钢桁架结构支撑体系采用分区域、分步骤、等距和等比联合卸载技术，实现了钢桁架结构的成功落架，经检测其应力和变形均满足设计要求。(9)在主要受力杆件上采用光纤一光栅传感装置对钢结构内的应力一应变进行即时监测，并结合电脑软件设定预警值，为钢结构施工提供了安全保障。3．8屋面体系本工程屋面系统由25个锥体组成，每个锥体之间被天沟分开，屋面材料共有9种(包括支撑结构、吸音层、隔气层、保温层、隔离层、防水层等)。屋面底板安装时需搭设临时施工平台，采取在钢结构主体桁架上铺设钢制跳板的方法，即在相邻的两根主钢梁之间架设跳板形成施工平台。施工时随搭随拆，依次根据施工的进度向前延伸(图8)。屋面面层(即防水层)采用PVC卷材，通过焊接进行拼接。自动焊接机能确保焊缝的质量。特别是对边角和管洞的处理，有专门的措施保证拼缝的严密和牢靠。25个锥体按流水进行施工，逐层安装各种屋面材料。施工顺序为：屋面基层验收交付→屋面清理→铺设PE膜→施工隔音层→固定保温板和无纺布→固定PVC防水卷材→屋面天沟→屋面防雷系统配合安装→清理、成品保护→竣工验收。3．9单元式立肋玻璃幕墙体系本工程外围装饰为单元式玻璃幕墙带悬挑密排玻璃立肋，玻璃立肋悬挑距离为300mm，属较少见的幕墙形式。悬挑玻璃立肋采用12+1．9PVB+12(mm)钢化彩釉夹胶玻璃加纳米易洁涂层，在阳光和水的作用下即可达到玻璃的自清洁。由于篮球馆的外玻璃幕墙采用low～E中空玻璃，该玻璃的可见光反射率为70％，进入室内的可见光仅30％，大大减少了热量进入。整个幕墙系统设计安全可靠又环保节能，充分体现了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念，其技术上具有以下特点。(1)通过采取一系列的断热保温设计措施，隔断了室内外金属直接连通的路线，保证了幕墙系统对隔热保温的要求。(2)通过采取多重防水设计措施．详细地设计了排水路线，对幕墙实行了极严密的密封防渗措施，从系统上保证了设计的幕墙不会发生渗漏。(3)由于玻璃肋外挑尺寸长，自重大，固定在单元框内，并要求不能有任何的拉接加固零件外露，只能对玻璃肋嵌入单元部分进行固定。针对这个难点，设计了一个内部全包的U槽结构。这种U形槽夹持玻璃肋的做法，可使玻璃肋的受力均匀地传U形槽上，U形槽则与铝立梃整体开模成型，从而解决了玻璃肋固定困难的难题。该单元系统经幕墙专家多次论证，最终优化方案得到一致肯定。幕墙安装采用分区流水进行，1868块单元板块用吊车和卷扬机吊架逐块拼装而成，吊装架采用160×80×4(mm)钢方管固定定滑轮，上加钢丝绳斜拉，侧向加8mm加劲板(图9)。3．1OPRC轻质复合隔墙板PRC轻质复合隔墙板芯体采用轻集料混凝土，双面采用UAC植物纤维增强水泥面板。具有实心轻质、绿色环保、隔音保温、易切割等特性。(1)针对超高、超长隔墙，提出钢结构辅助分层安装法(图l0)，即通过加设钢横梁、钢柱等辅助设施安装PRC墙板。有效地解决了超高、超长隔墙的安装难题。该项技术已申请国家发明专利。申请号2006102012935。(2)针对一般墙板在接缝处容易产生裂缝的通病，提出了一种有效的板缝处理措施。即先用填缝砂浆填实，待缝隙之间的砂浆干透，28d后再用建筑胶粘剂或聚合物砂浆粘贴纤维网格带封闭板缝。采用该方法解决了板缝裂缝的施工难题(图11)；隔墙板与结构顶部缝隙处，在隔墙两侧加装L型钢件，加固钢件的间距为1220mm.(3)通过对PRC轻质复合隔墙板施工技术的研究和应用(特别是对超高、超长隔墙的安装方法、板缝的处理措施、各种连接节点以及开槽开洞等做法)的研究，并借鉴类似工程的施工经验，形成了有特色的PRC轻质复合隔墙板施工工艺及施工工法，该工法已被批准为国家级工法。(4)与采用双面双层石膏板中间加重磅岩棉相比，采用PRC轻质复合隔墙板可缩短工期15d，节约资金22．5万元，工程质量、施工进度、安全生产、文明施工、现场管理等受到业主、现场监理、主管单位等部门肯定。工程应用表明，该技术成熟可靠，具有明显的创新性和独特性，有较好的社会和经济效益，推广应用前景广阔。3．1l虹吸式屋面雨水回收利用系统虹吸式屋面雨水回收利用系统由雨水斗、悬吊管、立管和排水管组成，其中雨水斗是系统的重要组成部分。**篮球馆屋面被横纵雨水天沟分隔成25块．每块均四面找坡，纵、横向各6条天沟。雨水回收系统l4个。屋面计算汇水面积16796m2每年可收集雨水量约8645m3。雨水斗分布在屋面横向4道主天沟及四周四道边天沟内。雨水流程：雨水经屋面主天沟、边天沟汇水至屋面雨水斗进入钢结构层悬吊管内，再经过暗埋于混凝土柱内的立管流至室外雨水井，最后进入室外蓄水池。虹吸式屋面雨水排水系统优点是泄水能力大，立管少，流速大，有自洁能力，且悬吊管无需做坡度，使设计安装有更大的灵活性。系统立管暗埋在结构主体之中。针对此特点，施工中采用不锈钢管并用环氧煤沥青冷缠带进行防腐，管道焊口采用着色渗透探伤法进行检测。具体作法如下。3．11．1不锈钢管在混凝土柱内的固定及焊接混凝土柱内埋设DN150和DN125不锈钢管作为虹吸雨水立管，每根立管长度约18m，立管顶部及底部的转向弯头转角均为90°。应在浇筑混凝土前固定不锈钢管。固定方法是在间距约6m内用4根ф12不锈钢棒做支撑，一端与不锈钢管材焊接，另一端与混凝土附加钢筋焊接。管道连接采用氩弧焊接，支撑件与管道的连接采用El一23一l2—16(A302)不锈钢焊条手工电弧焊。混凝土浇筑前，预