论文摘要

2017年12月23~24日,CMEG2017总决赛在重庆忠县举行,作为本次比赛的主场馆——忠县三峡港湾电竞馆随之投入使用。该场馆由中国建筑第二工程局有限公司西南分公司(以下简称“中建二局西南分公司”)承建,是亚洲首个专业性电子竞技综合场馆。电竞馆总用钢量近4万t,仅用时7个月建造完成,用“数字”创造了世界场馆建设新速度。它坐落长江边,傲视两岸景物,恰似一只飞舞的彩蝶,其设计概念为“比翼双飞”,寓意电竞“公平、公正、公开、竞赛、共创佳绩”的体育精神。

 

忠县三峡港湾电竞馆位于重庆市三峡库区腹心地带——忠县,毗邻长江,南侧为新加坡生态城,东、西、北三侧为市政道路,由电竞主场馆及综合孵化中心组成,占地110亩(见图1)。主场馆采用钢框架-组合钢板剪力墙结构,建筑面积11.4万m2,共5层,建筑高度72.86m,总用钢量约4万t,为全国首个全钢结构电竞馆(见图2)。场馆内采用全数字内通系统、无线设备兼容及音视频转换系统等,四通八达,联系世界,通过加强科学前瞻布局,致力将忠县打造成一座以电竞产业为支撑,辐射全国的电竞小镇。

 

该工程采用设计-采购-施工一体化的EPC工程总承包模式,项目包含钢结构、金属屋面、幕墙、室内精装修、机电安装、园林景观市政等工程。按国家体育总局要求,依托本项目实现国家电竞场馆弱电系统标准化建设的探索。

忠县三峡港湾电竞馆总建筑面积114117m2,其中地下19158m2(1 层),地上94959m2(4 层),最大层高13m。为遵循装配式建筑的设计理念,主体结构采用全钢结构,幕墙采用单元体幕墙,屋面为金属屋面(见图3)。结构、屋面、幕墙全部在工厂内预制加工,现场整体拼装。主场馆内筒设置3层看台和1个中心舞台区,共有6096个观众座位,并设有1个八面形LED,用于赛事直播,场馆除用于电子竞技大赛,还举办篮球、羽毛球、网球等专业体育赛事(见图4)。

1)钢结构主体 场馆钢结构主要分为楼层框架梁柱、钢楼梯、穹顶桁架结构、支撑筒结构、屋顶蜂窝梁结构及金属屋面,主要结构形式为圆管柱、H形钢梁、箱形钢梁、钢板墙、大跨度管桁架、巨型异截面蜂窝梁等,楼板为钢筋桁架楼承板。总用钢量约4万t,接近国家体育场“鸟巢”钢结构总用钢量(见图5)。

2)钢结构穹顶 穹顶呈空间圆柱形,直径为95.8m,重达2000t,主要由管桁架和水平支撑组成,主次桁架共28 榀,环带桁架7 榀。其中,4 榀主桁架高6m,单榀长95.8m,重100t,24 榀次桁架高6m,单榀重20 t(见图6)。

3)屋顶结构支撑筒 屋顶结构通过支撑筒作用在穹顶和主场馆四周的钢柱与钢板墙上。支撑筒为空间弯扭结构,主要由钢柱、水平支撑和斜腹杆组成,杆件全部为焊缝直缝钢管。最大截面为φ800mm×30mm,最小截面为φ402mm×14mm,最大安装高度为61.632m。

4)施工总平面布置 项目主体结构施工共布置7台塔式起重机、8个钢结构拼装区(约19000m2)、1个钢筋加工棚、8个灯塔、3个工地大门,且市政道路已形成环道。总平面布置合理区分了生活办公区和作业区,避免了其互相影响。利用市政道路作为场馆便道,节约建筑材料和土地资源。灯塔的合理布局保证了场馆照明,又避免了强光外泄(见图7)。

 

根据该工程特点及现场条件,提出以下技术难点及应对措施。

1)施工场地狭窄,材料运输车辆多,加工制作场地不足 应对措施:①疏通市政道路,形成环道,实行单向行驶(见图8);②平整可利用的周边场地作为加工制作场地;③场地实行高效转换,做完就转,转完就换。

2)钢板剪力墙高度高,重量大 钢板剪力墙高度为57.3m,宽度为5.975m,最大重量为225t。采用分段分节吊装施工,合理布置机械,使单段钢板重量在塔式起重机起重性能范围内(见图9)。

3)穹顶辐射状主次桁架吊装及安装难度大 穹顶主次桁架共28榀,单榀主桁架重约100t,高6m。将单榀主桁架分成2段,在场外地面拼装成单元,下部架设胎架支撑进行安装(见图10)。

 

“数字”技术应用新思路

 

BIM技术应用。项目组建BIM团队,采用BIM技术对钢结构、机电安装、装饰装修、园林铺装等专业进行深化设计、优化排版、能耗分析、可视化交底、综合管理,减少了材料浪费,提高了施工质量,降低了返工率,实现了加工预制化(见图11)。

钢结构深化。采用Tekla软件进行钢结构深化,按照深化排版图及构件节点深化图,导出构件尺寸,反馈到钢构件加工厂,实现工厂加工预制化。据统计,工厂加工材料损耗率约为3.8%,较预算定额有较大节约(见图12)。

钢结构虚拟拼装。本工程穹顶结构、屋面蜂窝梁结构、双曲面支撑筒结构形式复杂,在施工前进行钢结构虚拟预拼装,发现空间碰撞问题,实现结构安装可视化,避免施工误差,减少返工率和材料浪费。通过钢结构预拼装技术,解决了高空作业难题,通过胎架支撑和临时支撑代替了满堂操作架,节约钢材120t(见图13)。

管线综合布置。本工程地下室及地上管线均采用BIM技术进行管线优化布置,发现管线碰撞1345处,调整管线走向,节约管道材料,实现各楼层管线排布美观实用(见图14)。

 

 

“数字”技术应用之超长主次桁架安装

 

本项目穹顶结构形式复杂,空间定位难度大,节点多,构件重,施工困难(见图15)。

施工模拟分析。通过BIM技术模拟施工,对各段桁架提前起拱,模拟超长桁架安装过程,优化施工工序,保证施工安全,减少累积偏差(见图16)。

合理拆分,精确安装。由于主次桁架超长,采用Tekla软件进行深化,合理分段,出具深化加工图纸,严格按照尺寸进行加工生产,保证构件精度要求,同时提取三维空间坐标,根据三维坐标测量放样并设置定位板,保证安装精度(见图17)。

地面拼装。将构件运至现场,在穹顶下设置28组临时支撑胎架,采用定型胎架支撑桁架弦杆并通过三维坐标设置定位板和固定板,超长主桁架分6段进行地面拼装,使用全站仪精确控制拼装尺寸(见图18)。

桁架吊装。采用塔式起重机分段吊装,通过穹顶中心钢柱连接节点将分段桁架连接成整榀桁架,形成稳定受力体系(见图19)。

胎架分区、分级、同步卸载与监控监测。穹顶桁架安装完成后,根据胎架支撑点受力不同,采用千斤顶从外向内分3个阶段进行分区、分级、同步卸载。根据施工模拟分析结果,结合现场实际安装测量数据,确定各胎架点位的卸载量,设置测量点位,通过监测穹顶结构变形量、胎架变形量、楼板沉降变形量等对卸载过程进行控制(见图20)。

 

“数字”技术应用之弧形看台定位与安装

 

场馆内共设置6096个座位,座椅下方设有独立送风口。场馆内3层看台采用弧形阶梯式钢架看台,平台高度各异。看台基础为钢结构+混凝土组合结构形式,2、3层看台为悬挑桁架结构,其中,主体看台悬挑于钢板剪力墙上,悬挑长度12m(见图21)。

施工模拟分析。采用Tekla软件对钢结构进行深化,明确各构件长度、辅件尺寸及数量,然后对钢构件进行编号,便于下料,同时在深化计算时,确定钢构件吊点位置(见图22)。

桁架安装化散装为拼装。3、4层看台钢结构为悬挑桁架结构,若采用散装方式,端部连接部位存在安全隐患。因此,在地面拼装完成后再进行吊装,人员无需到端头处作业,施工安全性大大提高。同时,化散装为拼装可减少作业面冲突,减少吊次,加快施工速度(见图23)。

混凝土楼板采用压型钢板。看台斜面模板采用肋形镀锌薄钢板,采用栓钉与钢梁直接与看台钢结构焊接固定,无需单独设置支撑体系,施工方便,解决了桁架看台支模困难的问题。同时,便于看台风口孔洞预留(见图24)。

弧形看台空间定位。通过高精度无棱镜全站仪,改进传统施测程序及方法,采取“先用无棱镜模式测程、全站仪测量出弧形看台纵向中心线和弧形切线,计算出每个测量弧点与中心线及弧线切线的距离,用钢尺测量出每个点的位置”,保证弧形看台定位测量的准确性,加快了测量速度。

看台座椅采用钢架+混凝土。将混凝土实心看台改为钢架看台,在满足功能要求的前提下,节约了混凝土用量,减轻了看台钢结构基础负荷,保证结构整体安全性,满足观众视野要求(见图25)。

忠县三峡港湾电竞馆采用EPC工程总承包管理模式,从2017年5月动工建设到12月正式投入使用,项目用时仅为7个月,创造了世界场馆建设新速度。场馆建设过程中,采用装配式施工工艺,所需钢构件采用工厂化加工制作,运输至场地拼装,最后进行吊装,节省了大量原材料,减少了焊接工作量,加快了施工进度。同时,施工过程中采用大量节能绿色建筑材料,包括节能式玻璃幕墙、节能式天幕玻璃等,墙面采用斜式设计,避免了阳光直接照射,从而减少光污染。此外,整个场馆温度调节系统所用能源全部采用江水源热泵能源,江水作为冷热源,取代空气成为空调能量交换的介质,使热泵机组干更少的活,而达到电能等其他能源同样的供能效果。

作为该项目的建设方——中建二局西南分公司,始终坚持以“拓展幸福空间”为使命,以“品质保障,价值创造”为核心价值观,秉承“诚信 创新 超越 共赢”的企业精神,外拓市场,内强管理,走出了具有自身特色的跨越式发展道路。未来,公司将凭借雄厚的技术实力,优化人才结构,提升市场竞争力,统筹业务发展,以优质的服务、优质的建造逐步成为西南区域建筑市场最具行业竞争力、社会吸引力和价值创造力的标杆型企业。

 

 

文/中国建筑第二工程局有限公司西南分公司 易 操 向 峰 郑琳琳

 

 

 

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