G60科创云廊项目位于上海临港松江科技城,G60沪昆高速公路新桥段西侧。由国际著名建筑师拉斐尔·维诺里设计,是一条长1.5公里、宽126米的钢铝合金组合结构空中云廊,建在23座双排塔群上。G60科创云廊一期屋面工程由上海建工机械集团承建。
G60科创云廊屋顶项目建筑效果图
云朗一期项目屋面长736米,最大跨度134米,投影面积约8.2万平方米。屋面为金属杆件四边形点阵构成的单层曲面网壳,铝合金结构用量约2200吨,钢结构用量约4400吨。屋面共包含7779个四边形结构单元,其中1784个单元安装有太阳能光伏发电组件。结合辐照度分析,以塔顶为中心,向周边辐射。
G60科创云廊屋面工程采用“群塔支撑单层钢铝组合自由曲面网壳”结构体系。网壳由56根树状钢柱支撑在11座混凝土塔顶,几何形态为连续起伏的波浪,塔间波谷与塔顶波峰的交替组合,实现了力学与美学的双重平衡。网壳结构标高分布在86m至103m之间,高差较大。其中,6.6万平方米网壳处于塔间悬空区域。
云廊屋顶隔墙施工技术路线图
G60云廊整体结构特点有五点:塔盖,网壳除屋面投影面外处于塔间悬空区域;超高高度,网壳支撑于混凝土塔顶,整体结构位于100m超高高度;大跨度钢结构桁架标准图集,网壳整体长度超长,塔间净跨超大,网壳连接支撑点间最大净跨度为132m;单层曲面,网壳在结构整体施工前刚度差,施工过程中对形貌和应力水平控制要求高;复杂节点,网壳结构呈波状,多根杆件不在同一平面相交,节点连接极其复杂,对深化设计、加工制作、现场安装的精度控制要求高。
G60科创云廊屋顶项目实景
根据G60科创云廊项目结构特点,结合网壳结构施工技术,技术团队创新研发了以多台机械设备协同作业为主线,基于全覆盖、可升降、模块化高空承重钢平台体系,进行分区、分块流动吊装的施工工法。该工法解决了超高空钢铝复合网壳高精度悬挂安装难题,在保证网壳杆件安装精度的同时,大幅提高了施工效率和施工安全性。
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工程技术应用
1.网壳块体提升技术
G60科创云廊屋面项目采用钢铝复合多跨连续单层自由曲面网壳结构体系,通过钢结构树枝状结构与多座塔楼屋面连接。针对铝合金构件铆钉连接安装精度要求高的问题,充分考虑单层网壳结构成型前刚度差的技术特点,创新研发了基于全覆盖、可升降、模块化高空承重钢平台的网壳分块吊装技术,实现单层网壳组合单元快速高精度就地安装。
云廊屋顶中庭区域施工现场照片
2 高空承重钢平台实施技术
遵循施工总体技术路线,研发设计了网壳结构高空拼装承重钢平台。钢平台采用“钢桁架+主次梁”结构体系,具有模块化拼装特点,可实现分区施工时快速拆装。此外,在大跨度平台中部区域增设吊装支架,将单跨结构优化为三跨连续结构,节省平台用钢量,减少塔吊支点加固工作量。
高空承重钢平台系统组成图
3 国内首座80m级预制贝雷架格构垂直临时支撑体系
针对塔间低通廊区域临时支撑高度高、体积大的特点,本项目首创了80m级装配式贝雷架格构垂直临时支撑体系。将标准贝雷架四合一在地面组装成矩形格构段后,吊装至高空通过销轴机械连接成体系。贝雷架支撑体系采用柔性钢筋交叉支撑,增强其抗侧能力。同时在塔、通廊等既有结构附近设置加强框、扶壁等水平支撑体系,使贝雷架体系与既有结构可靠连接,大大提高其整体稳定承载能力。
80m级预制贝雷架格构垂直临时支撑体系
4.塔设备选型及布置技术
根据11座塔楼及下部裙房的空间条件和施工工序安排钢结构桁架标准图集,通过合理布置履带起重机、行走塔吊和固定塔吊等设备协同作业,全覆盖网壳结构及高空支撑临时钢结构平台的安装范围,确保了现场安装。
G60科创云廊屋顶工程机械设备布局
G60科创云廊屋顶工程机械设备布局
5 超大面积大跨度网壳结构分区卸荷技术
通过对安装、卸载两种不同工况下整个施工过程进行仿真分析,以网壳结构施工附加应力与挠度限值为目标量化,研发了基于可调支架支撑体系的超大面积大跨度网壳结构分区卸载技术,实现了整个云廊屋面网壳的分区卸载。分区卸载方案的实施,不仅可以实现卸载区域网壳结构、塔楼及下方裙房的后续施工提前实施,节省总施工工期,而且卸载后支撑网壳的施工措施钢平台可以在后续施工分区中快速拆除重复使用,节省整体施工措施。
G60科创云廊屋顶卸载示意图
6、大跨度高空钢平台结构长距离整体下降技术
通过改进提升设备和相关控制程序,首次实现了基于计算机同步控制的大跨度钢平台结构长距离整体下降,避免了网壳结构卸载后近距离、高空拆除下方承重钢平台的风险。该技术的应用也大大减少了屋面施工对大型机械设备的需求,为不同区域承重钢平台的快速重复使用提供了技术支持。
施工平台整体升降
施工平台整体升降中央控制面板
7 铝合金网壳安装工艺
G60科创云廊铝合金网壳采用不锈钢环槽铆钉的机械连接形式,安装精度极高,严禁现场修孔扩孔。技术团队基于预拱BIM模型对空间杆件进行一体化深度设计及数控加工,并通过施工模拟分析网壳与钢平台的协调变形,提取施工过程中杆件相交节点三维坐标测量控制值,最终保证了卸载成型后网壳结构几何位置的高精度呈现。
钢铝合金组合滚筒节点深化模型
铝合金板接头详细模型
云廊屋面单元吊装示意图
8. 施工全过程监控技术
在整个施工过程中,网壳结构、下方既有混凝土结构以及多处临时施工结构经历了数次结构体系变更。本项目采用施工监测技术,对整个施工过程各个阶段的关键构件内力、节点位移进行动态跟踪监测。施工过程中,将重要构件、应力最大的构件、应力变化率最大的构件纳入监测范围。通过全过程动态监测、预警控制等技术,保障施工过程中各结构体系的安全性、可控性。
钢平台应力监测点分布图
施工监控系统组成图
在G60科创云走廊项目中,上海建机集团发挥科技创新优势,组建了设备、结构、机械、机电控制、信息技术等多学科联合攻关团队,研发并综合应用了多项专项技术,在国内首次实现了超高高度、大跨度群塔支撑单层钢铝组合自由曲面网壳的高精度快速安装。
G60科创云走廊
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撰稿人:吴宜林