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学术报告
上海重大工程技术报告会
发布时间:2011-05-23 11:18:40      

上海市科技节活动项目

上海市土木工程学会

2011.5.19

1、世博中国馆施工----上海市第四建筑工程有限公司  张 铭

2、上海世博会主题馆工程主要技术特色----上海市第二建筑工程有限公司  刘亚涛

3、上海世博会世博轴及地下综合体工程----上海华东建筑设计研究院有限公司  方 卫

4、上海同步辐射光源工程-----上海建筑设计研究院有限公司  王平山

5、上海青草沙水源地原水工程介绍----上海青草沙投资建设发展有限公司  沈庞勇

世博中国馆施工技术

上海市第四建筑工程有限公司  张铭副总经理

世博中国馆是2010年上海世博会的核心场馆,同时也是永久场馆。中国馆由国家馆、地区馆和港澳馆三部分组成,总建筑面积约16m2。国家馆高69.90m,地下一层(局部两层),地上五层,建筑面积约为5.5m2;地区馆高13m,地下一层,地上一层,建筑面约为10.6m2。中国馆建筑外观以东方之冠的构思主题,表达中国文化的精神与气质。

锚固于劲性钢柱上。

国家馆结构体系示意图

 国家馆底部挑空,展区部分向上层层展开,呈四棱台斗冠状,平面尺寸由底部的69.9m×69.9m扩展到屋面的138m×138m。采用钢筋混凝土劲性筒体加组合楼盖结构体系,四个落地钢筋混凝土筒体作为抗侧力结构,除承担竖向荷载外,还承受风及地震等水平荷载。每个核心筒的四个角部设置截面为箱形(800×800,壁厚自25mm~50mm不等)的劲性钢拄,劲性钢拄从底板起始(-7.9m)至+60.3m,与屋顶桁架顶标高同高。利用建筑的倒梯形造型设置20根800mm×1500mm的矩形钢管混凝土斜撑,支撑起整个大悬挑的钢屋盖,巨型钢斜撑底部与核心筒内的劲性柱连接,中间通过层层楼层钢梁与核心筒连接,顶部通过钢桁架与核心筒连接,锚固于劲性钢柱上。

地区馆结构位于国家馆的南、北和西面区域。地上结构主要为+13m屋顶层,局部地区存在+5m、+9m楼层。整个地区馆地下钢结构为25根钢管柱,地上钢结构由钢柱、主桁架和次桁架以及檩条组成的钢屋盖体系。地区馆主桁架为两个单片桁架通过水平联系系杆组成的空间桁架,主桁架最长达200m左右。

工程主要创新施工技术如下:

1、超大地下空间与运营地铁间接近施工技术

 针对中国馆项目超大基坑紧邻运营地铁M8线的特征,利用有限元模拟、现场实测分析等多种手段,研究了近接运营地铁的超大地下空间施工理论和实施工艺。

    针对中国馆超大基坑的特点,提出了面向多环境保护基准的基坑分区设计理念和划分方法,并针对背景工程的环境强保护区和弱保护区的基坑开挖导致环境变形效应进行分析。结果表明,世博中国馆基坑工程采用的分区设计方法,在满足周边环境控制要求的基础上,最大限度的节约了建造成本和工期,集中体现了集约化、环保型的现代施工理念。

 针对近接地铁车站和区间隧道的基坑开挖施工展专项研究,采用分块开挖技术和新型扶壁柱支撑体系,解决了复杂工况条件下基坑支护换撑难的问题。

针对工程中遇到的特殊结构进行了专项研究,提出了托换梁的施工技术,解决了跨越地铁车站的特殊结构的施工难题。

针对地铁车站在近接基坑施工中的附加变形展开信息化施工研究,得到地铁保护区基坑分块开挖条件下车站和区间隧道的变形规律,为总结近接工程的变形特点积累了工程经验。2 利用自有结构临时稳定大悬挑钢屋盖的无支撑施工技术

通过对中国馆大悬挑钢屋盖的吊装特点、难点分析研究,并辅以有限元模拟分析、现场试验、监测分析等手段,形成针对性的关键施工技术,最终确保钢屋盖顺利吊装完成:

国家馆钢屋盖吊装

国家馆太阳能分布

利用自有结构临时稳定的无支撑施工大悬挑钢屋盖的施工方法,顺利解决国家馆和地区馆同步施工的技术难题,满足了施工工期要求,降低了施工成本,确保了施工安全。

于国家馆四个核心筒布置四台大型塔吊覆盖整个国家馆施工解决了起重机械的选择难题,在国家馆四个核心筒之间预留结构洞口解决三面均有地区馆环绕的国家馆巨型构件堆场和起吊难题。

将国家馆巨型斜撑对接处设置为施工过程临时铰接,结构完成后再终固固接的施工技巧,合理的控制住了国家馆施工状态关键受力结构巨型斜撑的变形和应力,而且使原设计结构进行了优化,降低了钢材使用量。

选用的隔跨布置行走式塔吊行走于已施工完毕混凝土楼层上,安装地区馆重型钢屋盖结构的施工工艺,顺利解决了在地区馆大面积混凝土楼层之上安装钢屋盖的施工难题。

采取灵活布置并转换滑移支脚的整体组装滑移施工技术,解决了无施工机械布置条件下的不平屋顶上钢屋盖施工难题。

3、异型内倾斜幕墙体系施工技术

经过对国家馆异型内倾斜幕墙体系的设计优化、施工优化和重难点攻关,最终形成了适用于实际施工情况的专项技术,成功解决了诸多设计及施工难题,取得如下成果:

玻璃幕墙的节点设计优化既保证了中国馆外幕墙的立面效果,又满足了玻璃幕墙本身对结构要求,节省材料的同时达到设计效果;

红色肌理铝板设计优化的进行,使中国馆外幕墙红板进行内安装手施工从变得可行;

大范围移动技术的实施使得无悬挑脚手施工从设计上可行变为实际可行,解决了在异型结构中倾斜玻璃幕墙的移动难题,即保证了施工安全性,又满足了施工进度的要求;

采用植钉技术优化幕墙和结构之间的连接,材料得以节省,施工更加简便、快速。

4、绿色节能施工技术

中国馆在其独特造型下面,隐藏着各种形式的绿色理念和节能技术,起到完美地展示作用。在建筑形体层面,国家馆造型层叠出挑自然遮阳、地区馆屋顶“九洲清晏”运用生态景观措施实现隔热、建筑表面使用低耗能双层玻璃,实现建筑自身的减排降耗;光伏发电技术完美地融入到建筑和周边环境中,国家馆的60米平台以及69米屋顶、地区馆的屋顶四周都装有太阳能电池光伏版,两套太阳能发电系统发电容量约540KWh,真正做到了光伏建筑一体化;在建筑地下空间内利用冰蓄冷技术调节用电高峰,“削峰填谷”,在夜间用电低峰时的电能制冰,白天释放冷源,大大降低用电负荷及运行费用;建筑泛光照明和视觉效果在LED技术下完美实现,真正做到绿色节能照明。

         上海世博会主题馆工程主要技术特色

              上海市第二建筑工程有限公司  刘亚涛工程师

 

工程概况

“中国2010年上海世博会主题馆”为世博会三大永久场馆(世博会中国馆、世博会主题馆及世博公共中心)之一。

世博会主题馆总用地面积11.5公顷,总建筑面积接近13万㎡,其中地上建筑80820㎡,地下建筑面积48589㎡。工程主体结构为地上二层,由南、北入口大厅、中央休息大厅、一号、二号、三号和四号展厅、贵宾接待区和服务管理办公用房构成;地下一层(局部夹层)主要设有一个地下展厅以及会议用房、洽谈用房、设备用房、后勤管理用房与停车库。工程外立面采用挂铝蜂窝板、穿孔金属装饰板、金属复合保温墙板、中空玻璃幕墙、局部铝型材与百页等组合。

主要工程技术如下:

1、卸土放坡结合重力坝基坑围护形式

本工程东展厅地下室占地面积约4.2m2,基坑长290m、宽200m,挖深约10.2m,总出土方量约62m3,周边场地环境较好。

根据本工程工期极为紧张的情况综合分析各种影响因素,结合上海地区原有成熟设计与施工经验的类似基坑围护工程案例,在安全、合理、快速、经济、可行的指导原则下,本工程采用两级放坡+重力坝的无支撑基坑围护形式,从而缩短了围护施工的周期,同时由于采用无支撑围护形式,免除了今后因多次换撑造成的工期影响,使整个绝对工期提前了约2~3个月,为整个工程工期总节点的实现创造了条件。

从经济方面分析,由于省却了大量支撑所耗用的造价。使得整个围护造价较其它围护形式大大降低。

2、东展馆屋面桁架滑移施工

本工程出地面以上均为钢结构,钢结构总投影面积达6.2m2,钢结构总量达1.7万吨。±0.000以上钢结构需在3个半月内全部完成。本工程屋面结构分别采用了张弦桁架结构和普通钢桁架结构,其中东展厅(926轴)为管桁架结构,共11榀,跨度为144m。东区屋面桁架采用滑移进行安装。滑移跨度达到144,居全国第一。

3.西展馆屋面桁架拉索张拉施工

本工程西展馆屋面采用了张弦桁架结构(1-9轴),共9榀,跨度为126m,间距18m,上弦为三角管桁架,下弦索采用两根1670级高强钢丝束索,规格为PES C5409,外包双层PE。如此大跨度的双弦张拉目前在国内尚属首次。

 

 

 

 

 

 

 

上海世博会世博轴及地下综合体工程

上海华东建筑设计研究院有限公司  方卫高工

世博轴及地下综合体(以下简称世博轴)位于2010年上海世博会,浦东世博园区核心区的主轴线上,是园区最大的单体项目,占地面积约13m2,总建筑面积约24.2m2;世博轴横跨4条城市道路,南起耀华路,跨雪野路、南环路、北环路、及浦明路,北至滨江庆典广场,东侧与M7周家渡车站,南侧与M8耀华路站相通,连接2条轨道交通线、园区主出入口广场、滨江庆典广场等交通设施;并且其与中国馆、主题馆、演艺中心、世博中心相连通,与它们共同组成了一轴四馆的园区永久核心建筑。

世博轴是一个半敞开式、多功能的超大型商业、交通综合体建筑,为浦东世博园区主入口,承担了约20%以上的客流入园,是世博会立体交通组织的重要载体。世博轴南北长1045m,东西宽地下99.5m~110.5m,地上80m,由地下两层、地面层、高架步道层及顶篷结构组成,各层标高分别为-6.5m-1.0m4.5m10.5m,其中-6.5m标高楼层和10.5m标高平台层作为入园人流到达-等候-排队-安检-验票-入场的主要层面。在世博会期间满足大规模人流安全、舒适地出入园和安检的需要,同时为游客提供就餐、购物和观景休闲等功能,是世博园区重要的交通、商业和景观建筑。

世博轴顶棚结构包括两个不同类型的结构体系:6个建筑造型独特、极具视觉冲击力的钢结构- 玻璃“阳光谷”和超大跨度索膜结构,6个阳光谷(SV1~SV6)提供给索膜结构18个支撑点,将两者结合为一体。膜顶棚覆盖了10.5标高平台层的大部分上空,起到遮阳挡雨的功能,满足大量人流安全、舒适地从地上出入园、等候、安检、票检、休憩餐饮的需要。“阳光谷”从顶棚贯通至地下二层,为地下空间引入阳光和新鲜的空气,同时将雨水收集至地下雨水渠中,实现对雨水的回收利用。

阳光谷钢结构采用的是近年来国际上十分流行的“自由形状”的构形技术。其结构体系是由三角形网格组成的单层空间曲面钢结构组成,类似于单层网壳结构。每个阳光谷的上端均为近似椭圆形的“喇叭口”。阳光谷钢结总高度约为41.5m,上下开口为圆形或椭圆形,底部直径(长轴长度)15~20m,顶部直径(长轴长度)60~90m;网格体系的形状复杂,悬挑跨度大,由21m40m不等。阳光谷网格内侧面覆盖玻璃,形状为三角形单元体系,钢结构杆件大多采用矩形截面的空心焊接钢管,为取得较好的建筑效果,大多数截面尺寸为65mm×180mm,材料为Q345B钢。阳光谷的成功建造可以代表,阳光谷钢结构的设计和制作技术已达到当今国际上相关领域的较高水准。

世博轴索膜顶棚采用的是连续张拉式的柔性结构体系,由脊索、谷索、边索和张拉膜构成,一根边索、两根脊索和膜形成了三角形倒锥状的膜面单元,边索和脊索支承于外桅杆,每个单元中分别设有一个内桅杆,膜面中有三根谷索与之相连,一个个连续的膜面单元形成了整个顶棚面。棚面总长度约840m,最大跨度约97m,膜面总投影面积约61000㎡,展开总面积约65000㎡,单块膜最大展开面积约1800㎡。其支撑体系由31个外侧桅杆(高点)、19个下拉点(低点)以及18个与阳光谷的连接点(高点或低点)与索膜张拉形成。边索单跨最长约80,脊索最长约115。膜材采用APTFE膜。对这样超大跨度、超大规模的张拉式索膜结构,国内外没有先例,许多方面国内外尚无规范可循。本项目通过对多国索膜结构设计规范的探讨、关键技术问题进行深入研究、一系列膜结构的试验和测试,为世博轴超大规模索膜结构的分析设计提供科学依据与理论保障,确保世博轴索膜结构的安全可靠,同时为发展与完善国内的索膜结构设计规范、验收标准、施工控制提供了可靠依据,填补国内外相关技术规程的空白,其的成功设计和建造可以表示,国内对于超大的张拉式索膜结构,从设计、施工到验收都得到较大的发展与完善。

 

 

 

 

 

 

 

上海同步辐射光源工程

上海市建筑设计研究院有限公司  王平山副院长

上海同步辐射光源工程(英文简称SSRF)是一台高性能价格比的中能第三代同步辐射装置。上海光源是我国最大的科学工程,由中科院和上海市政府共同建议和建设,由中国科学院上海应用物理研究所承建。上海建筑设计研究院有限公司承担了从建筑方案原创到施工图实施的全过程设计,其中公用设施设计由上海建筑设计研究院与中国科学院上海应用物理研究所联合设计完成。

上海光源是国家级重点工程,是多学科前沿研究和高新技术开发应用的大型综合平台,是我国创立国家知识创新体系的必不可少的国家级大科学装置。由主体建筑、动力设备用房和35KV变电站组成,总建筑面积43817 m2。主体建筑为直径213m的圆形建筑,建筑面积为39048.6m2,高18.54m。工程于20041225开工,2007529完工。

上海光源工程主体建筑主要由一台能量为150MeV的电子直线加速器,一台周长为180、能量为3.5GeV的增强器,一台周长为432、能量为3.5GeV的电子储存环和实验大厅、光束实验站等装置组成。由于其特殊的工艺要求,给工程结构设计与施工带来了特殊的挑战,其难点是由设置在主体建筑内部的同步辐射装置极为严格的工艺要求提出的,土建结构如何满足工艺的光束线稳定性要求,主要包括基础不均匀变形控制、基础微振动控制、具有射线辐射防护功能要求的超长环形混凝土工艺隧道的混凝土裂缝控制、大跨度异形钢屋盖结构以及其屋面外围护系统的设计与施工实现“鹦鹉螺”的建筑外形等。具体来讲主要有以下几个方面:

1、光束线稳定性对基础微变形、微振动提出了严格的控制要求;

2、作为辐射防护的屏蔽体,工艺要求隧道墙体不得有垂直墙面宽度大于0.15mm的贯穿裂缝;

3、同步辐射实验装置对室内温度、湿度有特殊要求,工艺设计要求实验大厅室内温度稳定度需达到±2℃;

4、主体建筑“鹦鹉螺”状钢结构屋面属于超大型空间钢结构屋盖系统,屋面形状为不连续的多重曲。

    针对上海光源工程的特点与难点,借鉴以往国内外同类工程的建设经验,有针对性地开展科技攻关,形成了基础微变形和微振动控制技术、同步辐射装置结构防护关键技术、异型钢屋盖设计、制作加工、安装技术以及异型屋面防水保温一体化设计施工技术等四项创新技术。

    通过技术创新,工程设计满足了工艺要求,为上海光源工程全面、按期、优质建成奠定了坚实的基础,已申请专利11项,其中发明专利7项,公开发表了12篇以上专业论文。光源工程的建成,不仅得到了工程建设方及有关单位的一致肯定,经光源国际评审委员会评审确定——上海光源工程建设达到国际一流水平。

 

上海青草沙水源地原水工程介绍

上海青草沙投资建设发展有限公司  庞勇副总经理工程概况:

    青草沙水源地原水工程位于崇明的长兴岛、浦东新区和南汇区。由三大主体工程组成:青草沙水库及取输水泵闸工程、长江原水过江管工程、陆域输水管线及增压泵站工程。陆域输水管线及增压泵站工程又分为七个项目:长兴岛域管线工程、五号沟泵站工程、严桥支线工程、金海支线工程、凌桥支线工程、南汇支线工程、黄浦江上游引水系统改造工程等。工程建成后,原水经水库输水闸井进入长兴岛岛域管线,再经长江原水过江管自流过江后,由浦东五号沟泵站提升进入各个输水支线到达12个自来水厂。工程于2007年6月5日正式开工。

青草沙水库位于长江口南北港分流口下方,包括长兴岛头部和北部外侧的中央沙、青草沙以及北小泓、东北小泓等水域。青草沙水库及取输水泵闸工程主要由中央沙库区、青草沙库区、水库弃泥区、取排水泵闸(包括上游泵闸和下游水闸)以及输水泵闸等工程组成,工程等级为Ⅰ级。水库库区总面积约70km2,最高蓄水位7.0。设计有效库容约4.38亿m3。水库工程需要新建围堤32.45km,加高固长兴岛海塘15.96 km,堤线总长48.41 km。为满足水库运行要求,水库上游新建200 m3/s大型取水泵站和70 m宽引排水闸,下游建20 m宽引排水水闸。正常工况下,通过上游水闸引水使水库维持2.7 m左右的运行水位,并通过下游排水闸排水加强水体流动,提高供水水质。取水泵站安装633.3 m3/s混流泵,泵站的主要工程是在咸潮初期提水预蓄满水库避咸和咸潮期抢蓄合格淡水。通过科研论证,青草沙水库在咸潮期最长可确保68天连续供水。

    长江原水过江管工程起自浦东新区五号沟,在上海长江隧道工程东侧穿越长江南港江底,止于长兴岛新开港西侧,该工程采用盾构法施工,建造2根内径5.84 m、长度均为7.23 km的原水输水隧洞。

    陆域输水管线总长度约179 km,管线管径最大3.6 m。泵站工程包括五号沟泵站、金海泵站、南汇北泵站等3座泵站。

1、五号沟泵站工程包括五号沟原水增压泵站(输水规模为708m3/d)及从五号沟工作井至

   五号沟泵站的2根φ5500盾构隧道,单管长度约1.2km

2、严桥支线自五号沟泵站至严桥泵站,2DN3600钢管,单管长度27.069km,输水规模为

   440m3/d

3、金海支线自五号沟泵站至金海泵站,2DN2800钢管,顶管长度8.7km 埋管长0.3km

   输水规模为208m3/d

4、凌桥支线自五号沟泵站至凌桥水厂,1DN2200,单管长度约19.10km。输水规模为

   70m3/d

5、南汇支线包括:

   自金海泵站至川沙水厂,1DN1600,单管长度约6.4km

   自金海泵站至南汇北泵站,2DN2000,单管长度约18.6km

   自南汇北泵站至南汇泵站,2DN1800,单管长度约10.74km

   自南汇泵站至航头水厂,1DN1600,单管长度约7.21km

   自南汇泵站至惠南水厂,2DN1800,单管长度约7.31km

6、黄浦江上游引水系统改造工程包括严桥泵站、临江泵站、长桥泵站、曹行分支井以及渠

   道检修等改造工程。

项目当前进展情况:

    截至当前为止,青草沙原水工程主体部分已基本完工。青草沙水库初具规模;岛域和过江管直径5.5、总长近25公里的输水隧道全面贯通并顺利通水;五号沟泵站已正常运行,并向金海、严桥、凌桥三个方向输送原水;承担输送原水重任的金海、严桥和凌桥三大支线、总长88公里的管道也全面竣工,并于2010121向金海水厂、20101231向杨树浦水厂、南市水厂、居家桥水厂、陆家嘴水厂、2011421向临江水厂、425向凌桥水厂、426向闸北水厂等八个水厂输送青草沙原水,日供水规模近400万吨,惠及上海市浦东新区(除南汇地区)、杨浦区、虹口区、黄浦区、卢湾区、静安区、闸北区等7个区和宝山区、闵行区(浦江镇)部分约800万市民。

    今年6月初,青草沙将向长桥水厂供水,日供水规模140万吨。届时,徐汇区、长宁区的全部地区,以及普陀区、闵行区和青浦区的部分地区将享用到青草沙水,惠及人口约300万。

涉及世界银行贷款的南汇支线工程,于今年421日举行了开工仪式,12个管道标全线开工,计划明年上半年完工。

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