深圳会展中心钢结构工程

深圳会议展览中心拼装施工法

深圳会议展览中心是深圳市最大的单体建筑，主体结构东两长540米，南北宽282米，建筑高度60米，建筑面积28万平方米。该工程展览厅和会议厅屋盖总用钢量约3.1万吨。深圳会展在国内首次采用人跨度双箱梁一钢棒拉杆组合的弧形张弦梁结构。展览厅钢屋盖由35榀巨型双箱梁组成，其截面如图2.1所示。每榀梁结构跨度126米，一端与地面铰接，另一端与标高约30m处混凝十柱牛腿铰接。其中有22榀双箱梁下弦设有实心钢棒拉杆，与上弦刚性箱梁及撑杆组成张弦梁结构，每榀双箱梁下有6根直径140的平行钢棒拉杆为柔性下弦，三根为一组，并排的两根竖向撑杆上端与双箱梁下翼缘铰接，组成双箱梁体系，还有10榀单箱形梁，每榀设有7根落地承重钢柱支撑，每榀箱梁重达381t，带钢棒的双箱梁每榀重达553t。

图2.1双箱梁典型截面示意图

考虑到工程的施工效率、施工成本及施工安全等冈素，并结合展览厅、会议厅履盖钢结构的特点，淘汰了地面拼装、旋转就位法，单元滑移、就位拼装法等施工方案，最终采刚了“胎架支撑、分段构件高空原位拼装”方案进行钢屋盖安装。本着施工经济性和安装可靠性形”的施工方案，如图2.2所示。安装思路如下：对箱梁进行预拱设计，工厂按预拱设计值进行分段制作；现场在箱梁的分段位置搭设支撑胎架，胎架搭设高度按预拱标高确定；将分段箱梁吊装到胎架上，并进行高空调整校正、对接焊接，待吊杆、钢棒拉杆等构架安装完毕后卸载箱梁的支撑，拆除支撑胎架，让箱梁在结构自重的作用下恢复到设计状态。

图2.2箱梁高空分段拼装示意图

箱梁在工厂分段制作完成后，在厂内进行整体立式预拼装(其中腹杆及钢棒拉杆不参与预拼装)，以确保制作的精度。现场工地还要进行一次预拼装，其主要目的是对制作和运输引起的构件柔性变形进行检验并加以矫正，同时将制作运输单元焊接成吊装单元。对于各分段的拼装，采用万向调节墩按箱梁曲线搭设拼装胎架，先预拼装第一分段，调整分段使其纵向中心线定位标记对合(两纵向定位线间距比理论值大2mm作为焊接收缩量)，使特征点标高与标杆标记对合。分段调整定位后，螺栓连接临时连接件。以第一分段作为基准，采用相同方法进行其他分段的预拼装，其间若发现偏差过大，应及时予以修正。

据负责施工的广东工业设备安装公司技术人员介绍，深圳会展中心的钢结构工程多项技术难度在国内数“第一”：一是用钢量大。钢结构总重3．3万吨，是目前国内民用建筑中用钢量最大的工程；二是钢屋盖跨度大。东西跨度达540米。展览厅钢屋盖由35榀巨型箱梁组成，每榀126米；三是箱梁下设有最大直径为150毫米的实心钢拉杆，如此大直径的实心钢棒的安装在国内尚属首例；四是箱梁焊接难度大，焊缝高度达2．6米；五是工期短，钢结构工程工期只有365天。

2002年5月，深圳会展中心工程打下了第一根桩；2004年8月，会展中心第一阶段建设任务完成，举办了第六届高交会。2005年10月，会展中心全面竣工并投入使用

攻克“全国第一跨”获国家级大奖

会展中心作为高新技术交易的平台，首先向人们展示的第一项高新技术成果就是它自己，即建筑领域的高科技产品。它的设计施工，敢为人先地采用了大量的高新材料、新工艺、新标准、新技术，是一项真正的高新技术工程。

会展中心长宽各达数百米的展厅没有一根立柱，全凭凌空飞架的钢梁撑起巨大的内部空间，工程的恢宏气势让人惊叹。一般体育场馆的跨度为五六十米，而会展中心南北展厅箱梁跨度达到126米，当时被誉为“全国第一跨”。为提高跨度，一般建筑通常采用网架、桁架等轻型空间结构体系，但会展中心采用传统的钢箱梁结构，由德国GMP公司设计，国内没有现行模式可借鉴。

其次是混凝土部分。会展中心主要的会议功能，是通过在45米高空浇筑面积达22万平方米的混凝土平台实现的，分成几十个大大小小的会议室，相当于3个标准足球场的面积。钢筋混凝土的悬臂梁长达到15米，大梁高达675米，有两层多楼高。总共45米高的悬浮层，高支模也要达到45米，且不能移动、移位，要求支撑系统异常稳固。

这些难题，充分调动了所有专业人士的积极性，在全国引起了轰动。当初进行国际招标时，可谓精英荟萃，来自四面八方的业内人士跃跃欲试，认为这是自己职业生涯的一次考验，以参与这样重要的大工程为荣。正因如此，建成后的会展中心，打破一项又一项纪录，创造一项又一项奇迹，从建筑学、消防、强电、空调系统等各个方面，都各具特色。它也众望所归，赢得了“国家科技工程示范工程奖”等诸多大奖。

一举打破钢拉杆由国外生产垄断

作为当时国内同类工程跨度最大的单体建筑，会展中心采用新型空间结构――钢拉杆(钢棒)建筑，钢拉杆总量约为2800吨，每根直径达150毫米，而在此之前，世界上同类产品中直径最大的才110毫米，且只有英、法、德等少数几个国家能够生产。

当时国内因不能生产这种产品，若从国外进口，价格为5万多元/吨。为节省成本，在国内一位80多岁的钢结构老专家的建议下，市建筑工务局积极在国内寻找厂家进行研制。民营企业河北巨力集团投入巨资进行研制，先后进行600多次试验，仅报废的钢材便达两千多吨，终于研制成功，以超过德国GMP设计规定的质量要求，顺利通过专家组严格的质量鉴定。在国内外企业一起投标角逐时，巨力集团以14万元/吨的低价中标，仅此项为深圳市政府节省投资8000万元。

这种高强度的合金钢拉杆，国外厂家开始开价每吨5万元，听说国内厂家在研究，就降低到4万元，研究出来后，他们投标价是3万元，但还是在巨力集团“物美价廉”面前败下阵来。

会展中心大跨度钢结构箱梁制作和安装，均为深圳建筑史的首例，在国内也罕见。为了确保工程质量，武昌造船厂单项产品设计出图量达5200张，全部检查的27000米焊缝一次性合格率达97%，该工程质量记录用A4纸堆积起来达36米高!钢结构的铰支座安装的精确程度按设计要求间隙不能超过15毫米，就意味着跨度达126米，高26米，重约500多吨的钢箱梁，坐落在铰支座上，两边间隙只能分别放进两根头发丝，国内甚至没有相应的验收标准，安装完成后，国内才有此项的企业标准。

结构设计思考 1、展览大厅为跨度126米的双铰刚架，在屋面荷载作用下，在柱顶转弯处产生最大的弯矩，在跨中产生较大弯矩，同时在柱脚产生巨大的水平推力，此时若采用箱形截面钢梁，需要较大的钢梁截面及较厚的钢板，相应的结构用钢量也较高，同时，地基处理也较复杂，需要较高的地基处理成本。因此，在保持原建筑设计风格，保持外立面基本不变的前提下，如何采用一种适当的结构已优化方案，经多方案比较，专家论证，采用在箱形截面钢梁下，在展厅内部分增加一组曲线形下弦受拉钢棒是一种较好的解决方法，钢棒与钢梁之间设置竖杆，形成椼架，增加了刚架水平梁段的刚度，使结构的受力趋于合理，有效地减小了钢梁的截面，刚棒具有较好的抗拉刚度，施工安装简单，外形美观，在国外是一种成熟的结构件，本工程中，采用国产钢棒替代进口钢棒，实现了国产化。另外，在幕墙立面的钢梁采用立柱支撑梁，这些措施的采用明显减小了结构的用钢量。

2、两阶段施工方法的采用，为了进一步减小柱脚的水平推力，展览大厅的钢梁采用两阶段施工方法。

第一阶段为主梁及檩条的安装，在钢梁及檩条的自重荷载作用下，钢梁的上端采用滑动支座，释放掉屋面的主要荷载在柱脚产生的水平推力。主梁及檩条的安装完成后，在水平方向固定钢梁的上端，使之形成在平面内可转动的固定铰。由于屋面钢梁的刚度较大，在钢梁及檩条的自重荷载作用下，钢梁的竖向挠度小于200mm，通过与起拱，可消除此挠度的影响。第二阶段施工屋面板及玻璃天窗，基础只承受屋面板等自重荷载及压风作用下柱脚产生的水平推力。在最大吸风的作用下，其柱脚水平推力较大，但受力方向相反，在抵消部分屋面结构自重荷载后，其反向水平推力与正向水平推力值相当，使基础处理较容易且较经济。

3、箱形连续梁檩条，双钢梁间距为30米，檩条的跨度大，为本工程的主要特点之一。檩条的优化是减少结构用钢梁的重要一步，在保持原箱形梁界面的条件下，将简支檩条改为连续梁檩条，使檩条受

力更均匀，挠度较小，采用变截面檩条，有效地减少了结构用钢梁，由于檩条与钢屋架刚性连接，使屋面结构在平面内的刚度更好。

4、建筑物的独特造型决定了本工程的结构形式，展示在人们面前的是玻璃与金属材料组成的建筑物，如何协调建筑与结构的关系，结构件如何能体现建筑之美，也许是我们结构工程师要关心的问题。本工程的展厅结构，会议屋面结构为外露构件，成为建筑造型的一部分，其他结构构件入展厅檩条、水平支撑成为天花的一部分，支撑柱、钢棒等也要求外形美观，要求可见焊缝磨光处理，这些细微之处的设计有特点，我们期待最终会产生一种反映结构美的建筑精品。