“好钢用在刀刃上”减少造价 减钢量改进施工节约七千万
在减少建筑造价上,“水滴”的上部钢结构屋架设计很值得大书一笔。“水滴”的钢结构屋架是由一榀一榀V字形平行弦主行
桁架支撑,通过大量分析,仅此一项就使用钢量从
中标设计所需的17000吨降到13000吨。
“用钢量少了但分布更均匀了;更重要的是结构性能在提高,比如结构线性
屈曲特征值由2.7增大到5.1,这个数字变化的意义是:‘水滴’钢结构原来
荷载加到2.7就会失稳,通过对日方方案优化修改,最大荷载可增到5.1,对增强
抗震性意义重大。另外,
钢材厚度也由24公分降到20公分。”副总工程师宋彻告诉记者。
好钢用在刀刃上”的钢材合理分布最明显的效果是:“钢材用量缩减了4000吨,节省了5600万元;日方确定方案时用的钢号是Q390,最后我们用的是Q345,钢的标号也降下来了。2004年招标时国内还没有Q390钢材,国家也提出举办节约奥运。钢号降下来用国产的钢材意义很大。”
宋彻说,“‘水滴’总造价是14.2亿,钢结构屋架本身中标时用钢造价是1.95亿,若全部靠进口得2亿左右,选用国产钢从加工、运输、调装上就能节省40%到60%。”
天津土质不好,特别是场馆地基在水洼地带,“我们打桩就选用
预应力管装,2003年开工打桩就选用此方法又节约了资金。原来中标时打桩预计需投资3000多万,改成预
应力管装后预算是1952万,又节约了1000多万。”
水滴奇异无规律可循 进场傻眼一坐一天半
2005年9月2日,负责“水滴”屋面施工的沈阳远大
铝业工程有限公司项目经理李莹从沈阳赶到天津,当天进入现场,他马上就傻眼了。“整个屋盖根本无规律可循,我第一感是无从下手。来之前在家里研究了好多方案,到现场发现全部是纸上谈兵。”
2003年8月28日天津奥林匹克中心体育工程正式开工。“水滴”在土建、看台、钢结构屋架逐项完工后,这个呈不规则椭圆形的“大水滴”设计和施工难度最大的另一块“硬骨头”——屋盖施工“粉墨登场”。
据了解,承担屋盖工程施工的3家单位分别是:华方幕墙装饰公司承担屋盖最内圈
阳光板施工;
澳大利亚来实承担整个屋盖
防水板施工;屋面
装饰板加
玻璃幕墙由沈阳远大铝业工程有限公司承担,占屋盖工程量50%。
李莹面对这个陌生的“庞然大物” ,在球场中心点(整个场馆只有一个坐标圆点,不管是看台施工还是钢结构、土建结构施工全用这一个坐标点,这个点位于球场的正中心)整整坐了一天半,“我想怎么测啊!对我的挑战首先是测量放线。”
现场放线条件和想象的完全是两回事儿,“水滴”整个屋盖是不规则的双曲面。李莹先观察地形,想上到屋面,“但上不去,我突然发现钢结构施工结束后有一架没卸走的垂直扶梯可通到屋面,赶紧爬上20多米,下到地面后,又到看台最高点观察,有了点想法。”
但回到场心圆点,放线问题还是没有解决。“我坐到圆点上想怎么测,打电话到公司总部咨询,但不到现场谁也不知道该怎么测。坐在那里,我一抬头发现对面土建墙体有几个
窗洞口,一共大概是八个洞,线能直接打出去吗?我那时脑子里一闪。‘全站仪’是否能解决此问题?我赶紧咨询使用过这种仪器的同行,把想法一说,OK,可以测了。”
把点引出去的放线问题两天后解决。
全站仪”解决拦路虎 大
型钢结构会“飘移”
“全站仪”在这时承担了极其重要的角色。它的使用原理是——已知一个点通过远红外线就可以测到任何空间一点的坐标值。李莹承认,“我们公司以前也干过大型体育场,但结构都不一样,对‘全站仪’也很陌生。一开始我只想到用普通的测量方式比如经纬仪、水平仪等,但这些仪器对异形测量完全无效。我在那儿坐了一天,想出用‘全站仪’,之前仅听说过却没使用过。”
大型钢结构普遍存在的问题是“动”——飘移。李莹说,“不像土建楼,因为
热胀冷缩金属
建材早中晚三个时间段温度值都不一样。”记者采访当天室外温度零下8摄氏度,李莹指了指工地,“现在去测也是变值,本身它的结构非常大,测量以后发现是‘动’的,而这种‘动’通过理论计算加上先进的节点处理可以消化热胀冷缩的温差变化值,保证玻璃的安全性。”
水滴“皮肤”是
铝板玻璃 前期测量两万五千个点
沈阳远大铝业工程有限公司总工程师崔庆辉的声音从电话里清晰地传过来,对于“水滴”的不规则几何造型,这位总工告诉记者,“用几个数字就能形象说明:‘水滴’经线曲度半径最大是350米,最小是50米;纬线最长是215米,最短是35米。没有任何几何规则。”
“从难度上讲,设计上的难点是深度变形和荷载重量的
铝合金板热胀冷缩和
硬度。经纬采用电脑的三维照排版技术,精确到每一个板块的。‘水滴’需使用大块铝板23000块、玻璃5300块,要把所有这些材料组合成一个水滴状。”
要把面积达48000平方米的“金属装饰板”和18000平方米的“双钢化夹胶”玻璃覆盖到“水滴”上。设计上的难点落实到施工时,项目经理李莹遇到的第二个“拦路虎”是,如何让这些材质各异的“皮肤”安全妥帖地覆盖好。
李莹:“我们首先测量钢结构的误差率。按理论在异形钢架上覆盖玻璃幕墙时,可能会出现包不过来或包不顺溜的情况,本身钢结构完工后与施工标准就有很大偏差,比如,实际钢结构和土建允许误差值在2公分,而玻璃最大允许偏差值是3毫米,超过3毫米就装不上。”
进场之前初步设计已形成,深化设计时把误差值消化掉,沈阳远大前期测量投入14人,历时一个半月,于2005年11月结束测量工作,李莹说,“我们共测了25000多个节点。”
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