[00118543]天津图书馆钢框架—支撑与空间桁架相融合结构体系施工技术研究

天津文化中心图书馆工程是天津市重点工程文化中心“博”“大”“美”“图”中的一个单体工程,地下一层,地上五层,一～三层均设有局部夹层,总高度30.2m,总建筑面积57125m2。主体结构采用钢框架—支撑与空间桁架相融合的结构体系,建筑用钢量为：15100吨。 该结构体系为国际首创,其结构传力途径复杂与施工顺序互逆。施工难度大、工艺创新点多,且业主要求工期紧、工程质量要求高。2010年7月通过天津市建交委组织专家论证将该工程确立为天津市建交委科研课题。 本课题主要研究成果有以下几个方面： 1.框架—支撑与空间桁架相融合体系结构转换技术 该工程63%钢柱不贯通,顶层形成大空间交错桁架体系,下部为吊挂、悬挑、悬吊混合桁架,形成了一种受力非常复杂的空间桁架体系。这种由上而下的桁架支承关系与施工方向完全倒置,在施工的不同阶段,各桁架、各杆件的受力状态都在变化且各不相同,存在大量的拉压杆变化。课题组为保证施工过程的构件安全,对结构不同工况下的受力状态进行了重新分析,将设计结构转变为施工结构,然后将施工结构转换为设计结构。并以此为依据展开了空间交错桁架体系安装顺序研究,空间交错桁架体系安装临时支撑研究,结构施工状态计算机模拟研究,临时支撑拆除顺序研究,临时支撑拆除结构合拢计算机模拟,辅以信息化的施工实时监控措施,形成了一整套针对此类复杂结构的综合施工技术。 2.节点深化设计研究 钢框架支撑与空间桁架相融合的结构体系,有大量连接上下、左右、前后的多向刚性公共节点和公共杆件。使得节点为多方向联通,受力大,截面小,为解决节点受力及制作焊接热影响的问题,课题组进行了大量的计算机模拟分析、制作工艺试验、足尺和缩尺节点实验,研发了大挑边隔板贯通节点,矩形交错多向铸钢节点,其中大挑边隔板贯通节点已获得国家专利。 3.钢结构制作安装技术 为了保证结构制安水平,进行了大量工艺实验和研究工作：隔板贯通节点制作工艺研究、工程施工部署研究、临时支撑设计、低温焊接技术研究,保证了结构质量、施工工期满足了合同要求。 该工程于2012年3月19日进行了工程竣工验收,2012年5月1日投入使用。工程获得第十届中国钢结构金奖、“金奖海河杯”奖,工期比原计划提前30天,人工机械投入节省约210万元。获得了良好经济和社会效益显著。