深圳国际会展中心地处粤港澳大湾区, 集展览、会议、商务、餐饮、娱乐等多功能于一体, 建成后将以会展为核心驱动和战略性节点, 引领空港新城发展。

中廊贯穿深圳会展中心项目南北总长约1800m, 由变形缝划分为120～299.5m的11个单体。中廊结构形式为钢框架+树杈柱+单层箱形网壳体系。网壳跨度约42m, 结构标高呈34.670～41.260m曲线变化。中廊结构如图1所示。

中廊屋盖网壳由箱形杆件组成, 杆件间距6m, 材质为Q345B。中廊屋盖采用“地面拼装、胎架支撑、原位吊装”的安装方法, 采用150t履带式起重机退装施工 (见图2) 。网壳最大分片尺寸为30m×9m, 重约24t。

支撑胎架主要由顶梁胎帽、底座胎帽、竖向花窗片、横向花窗片、贝雷片阴阳头连接件组成。2片贝雷片通过连接销连接, 连接销必须与保险销配套使用;花窗片与贝雷片通过安装螺栓连接;胎架支撑与底座、顶梁胎帽通过标准化阴阳头连接件连接, 阴阳头连接件与胎帽通过焊脚高度>7mm的角焊缝连接。贝雷架支撑胎架立面如图3所示。

中廊边跨胎架采用单层5排的形式, 中跨胎架采用双层3排的形式 (见图4) 。

根据中廊屋盖分片形式, 中廊胎架每排设置4组, 每段中廊设置8～9排胎架, 胎架间设置连系支撑, 保证整体稳定性, 顶部支撑采用H型钢或圆管, 中廊各施工段设置不同支撑点。由于中廊每排支撑胎架高度不同, 所以顶部结构支撑措施各不相同, 根据不同的结构标高设计顶部工装。顶部工装采用H型钢或圆管焊接组装而成。胎架支撑点设计如图5所示。

本工程胎架支撑高度>30m, 在标高25.000m处四角拉设缆风绳, 缆风绳应采用不小于17.5mm的钢丝绳, 结构稳定后, 缆风绳不拆除且拉结可靠, 下端可拉设在相邻地面钢柱柱头上。遭遇极端天气时, 在胎架中部约15.000m标高四角增设1道缆风绳。

边部胎架采用不小于H250×250型钢将胎架支撑顶部与展厅钢柱焊接连接, 每个胎架不少于2道型钢连接, 2道型钢呈八字形, 角度≥45° (见图6) , 型钢与胎架、钢柱搭接长度≥500mm, 型钢与胎架搭接范围内满焊, 加强胎架稳定性。当胎架搭设在2个展厅间, 型钢支撑连接在展厅间大箱形钢梁上。

中部胎架采用不小于H250×250的型钢, 将2排胎架与相邻中廊钢柱焊接连接。型钢支撑在胎架立起后及时进行焊接固定 (见图7) 。

中部相邻2个胎架支撑设置纵横向水平连系支撑, 横向第1道水平连系支撑约13m高, 第2道约20m高, 可根据现场架体实际情况上下微调。顶部采用不小于H250×250的型钢将2组胎架支撑连接在一起, 同时设置水平通道及防护栏杆, 施工人员可在2个支撑胎架顶部安全通行。纵向在20m高处设置1道水平连系支撑。

边部胎架支撑南北向采用水平连系支撑连接, 根据胎架支撑高度, 在15m高处设置 (见图8) 。

连系支撑长度模数与支撑实际距离不对应时, 使用型钢 ([15槽钢双拼或H150型钢) 制作成桁架作为调节段, 与连系支撑和胎架体通过销轴连接。

胎架各构配件应配套使用, 安装前首先应对贝雷片、花窗、连接销等进行清理, 去除其上残留的混凝土等杂质。

胎架拼装应逐列、逐排和逐层进行, 首先在地面作业层拼装成结构单元, 后整体吊装。为保证吊装安全性, 拼装单元以不超过5个标准节为宜。

胎架拼装如图9所示。

支撑体系拆除按照先顶部工装和操作平台后支撑胎架的顺序, 支撑胎架采用汽车式起重机整体拆除, 有效加快拆除进度。

胎架拆除应按以下要求进行: (1) 胎架支撑结构拆除应从上而下逐层进行, 严禁上下同时作业; (2) 同层构配件必须按先上后下、先外后内的顺序进行拆除; (3) 连系支撑和附着支撑应随同桁架单元逐层拆除, 严禁先将支撑结构整层或数层拆除后再拆架体; (4) 拆除作业顺序应按组拼相反顺序, 严禁乱拆、乱卸、乱堆放, 应及时归类整理。

利用Midas软件对吊装过程中胎架受力和变形进行计算分析, 计算模型如图10所示。

胎架底部支座设置为铰接支座, 上部结构梁与胎架连接设置为刚性连接, 八字撑与立柱连接设置为固定支座。

荷载包括顶端反力L, 风荷载w_x, w_y, 自重D。荷载组合分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。

根据有限元分析结果, 胎架最大应力为180.4MPa, Q235钢的许用应力为205MPa, 满足要求。最大位移为16.4mm, 位移值小于L/400 (L为胎架高度) 。临界荷载系数为4.52>1, 满足稳定性要求。

每个中廊施工段设置1个垂直通道, 垂直通道设置在胎架支撑旁, 具体位置根据现场施工条件设置在第1榀屋盖网壳吊装单元的胎架支撑旁, 并与展厅钢柱、相邻胎架支撑连接固定。垂直通道如图11所示。

在连接垂直通道的屋盖网壳梁上设置水平通道, 水平通道底部采用└75×50×5间隔1.2m横向放置, 角钢长1.2m, 角钢与屋盖梁上翼缘焊接固定作为通道底部支撑, 在焊接牢固的角钢上并排铺设3块钢跳板, 钢跳板与底部角钢连接固定, 两侧设置1.5m高防护栏杆及扶手, 采用└50×5设置, 扶手上设置防护网。现场可通过切割底梁角钢的肢高调整钢跳板平整度。水平通道布置如图12所示。

每个中廊区段设置1个垂直楼梯, 供施工人员上下通行, 同时在胎架上设置爬梯作为临时上下操作平台的垂直通道, 支撑攀登时, 在胎架设置2～3个防坠器。防坠器交换处每隔8m设置1个休息平台。

对于边部5排单层胎架, 休息平台设置在胎架内部水平花窗上, 水平花窗上铺设└75×5, 角钢上铺设钢跳板, 角钢、钢跳板与花窗、贝雷片绑扎牢固, 在两侧贝雷片0.6, 1.2m高处拉设安全绳, 外围设置安全防护网, 休息平台外挑600mm, 挑出端部设置1.2m高└50×5的防护立杆, 外围满铺安全网。休息平台在胎架支撑地面拼装时同步搭设。边部休息平台如图13所示。

对于中部3排双层胎架, 休息平台设置在2两组胎架间水平连系支撑上。在两端连系支撑上设置48mm钢管或更大规格方管、槽钢, 用作底部支撑, 与连系支撑焊接或捆绑牢固, 每隔600mm设置1道。在底部支撑上铺设钢跳板, 钢跳板与底部支撑绑扎牢固, 外侧0.6, 1.2m标高处拉设安全绳, 并满挂安全网。在休息平台旁挂设钢爬梯。在休息平台下方的水平连系支撑上满铺安全网。中部休息平台如图14所示。

中部操作平台焊接固定于顶梁节上, 底部铺设钢跳板。防护立杆与屋盖梁位置冲突时将防护立杆移到屋盖梁两侧, 水平横杆根据屋盖梁标高调整。防护立杆采用48mm钢管, 钢管底部与顶梁满焊固定, 高度≥1.5m, 中间设置2道48mm水平横杆, 750mm设1道。中部操作平台如图15所示。

边部操作平台因中廊屋盖梁倾斜就位, 在胎架支撑顶部分配梁上搭设高、低2个操作平台。高位操作平台防护立杆采用48mm钢管, 钢管底部与顶梁满焊固定, 高度≥1.5m, 中间设置2道10mm安全绳, 安全绳高度需与屋盖梁错开。低位操作平台防护立杆同中部操作平台。边部操作平台如图16所示。

每个胎架支撑外围1.5m处设置铁马进行围挡, 防止过往车辆碰撞, 在胎架体2m高处设置反光条作为行人及车辆警示标识。

为保证网壳结构安装过程安全, 避免胎架失稳、倾覆或倒塌, 对其进行现场监测。选取吊装和卸载过程最不利工况进行监测, 掌握控制点变位和控制截面应力变化, 确保支撑措施结构安全和控制点变形满足要求, 以达到网壳结构安装施工满足规范设计要求。

在主要承重立柱和顶部分配梁上贴反射片, 检测立杆变形。施工监测流程为:布置监测点→布设反光棱镜→位移沉降观测→数据成果误差分析→编写监测报告。如发现有较大变形或监测数据有突变及与理论值有较大出入, 应及时查找原因, 分析问题, 制定解决方案。

深圳国际会展中心中廊网壳安装采用贝雷架临时支撑, 充分利用了贝雷架拆装方便、可循环利用的特点, 保证了现场施工进度。本项目针对中廊结构形式, 进行了贝雷架埋件、底座、顶座、顶部支撑设计, 提高了贝雷架在建筑领域应用的广泛性、实用性。同时针对性地进行了胎架安全防护和防台风设计, 保证了施工安全和胎架在恶劣天气的稳定性。