摘（zhāi）要：江蘇省園藝博覽會未來花園植物園采用不鏽鋼作為（wéi）主體結構，上覆蓋透明的亞（yà）克力板，並有照明（míng）、水景等（děng）。42個傘柱狀結構單元構（gòu）成（chéng）其主體不鏽鋼結構，每個傘狀結構單元為外（wài）切圓直徑21米的正12邊形，傘單元總覆蓋麵積約15000平方米，表（biǎo）麵4K鏡麵。不鏽鋼作為大型建築結（jié）構材料使用屬於國內首例，本篇文章（zhāng）總結了不鏽鋼傘狀結構（gòu）施工的關鍵技術，供後續類似不鏽鋼結構項目施工參考。
關鍵詞：異形鋼結構、傘狀結構，不鏽鋼結構，4K鏡麵。
公司是一家集精密機械（xiè）零部件加工，北京不鏽鋼零件加工,北（běi）京鈦合金加工各類工裝（zhuāng）夾具（jù）、治具、非標設備設計製（zhì）造以及（jí）衝壓模具、注塑模具、橡膠模具加工的專（zhuān）業廠家，是（shì）中國（guó）模具協會會員企業。
圖1 傘狀樹（shù）平麵圖（tú）
圖2 傘狀樹立麵圖
1.工程概（gài）況（kuàng）
未來花園植物園主（zhǔ）體結構采（cǎi）用S31603不鏽鋼材料，整體結（jié）構形式為傘殼結構，共有（yǒu）42把傘連成一體，不鏽鋼結構表麵4K鏡（jìng）麵，造型視覺富有衝擊力，國內乃至世界範圍內均無類似案例。傘狀結構（gòu）中不（bú）鏽鋼杆件形式有矩（jǔ）管、橢圓（yuán）管、異（yì）形漸（jiàn）變橢（tuǒ）圓管。結構形式獨特（tè）、新穎，國內無類似結構標（biāo）準和案例供參考。鋼結（jié）構工程中有新材料、新型構件和節點等應用。
圖3 傘狀樹（shù）效果圖
2.項目特點、難點
1）本項目（mù）采用的S31603不鏽（xiù）鋼材料為奧氏體不（bú）鏽鋼，具有熱導率（lǜ）低、線膨脹係數大、無磁性、耐腐蝕等特性。奧（ào）氏體不鏽鋼導熱係數大約隻是低碳鋼的一半，而線膨脹係數很大，焊接後接頭部（bù）位會產生較大的焊接內應力，表現為容易出現焊接裂紋和焊接局部收縮。
2）傘狀不鏽鋼結構群橫向長度348米，***終效果要求是（shì）整（zhěng）體不留溫度收縮縫，整體（tǐ）的熱脹冷縮量非常大，溫度應力顯著（zhe），施（shī）工中的溫度應力是施工分析模擬的重點研究對象。要求施（shī）工過程中假設的初始溫度情況下傘狀（zhuàng）結構之間的施工應力***小（xiǎo）。需要分析（xī）考慮設置合理的施工（gōng）過程中的（de）溫度收縮（suō）縫，預留的（de）溫度收縮縫需要在合理（lǐ）的溫度情況（kuàng）下進行合攏。
3）不鏽鋼結構（gòu）焊接收縮變形量大，需（xū）要通過（guò）分析計算進行安裝焊接順序模擬，計算分（fèn）析出（chū）***合理的杆（gǎn）件安（ān）裝焊（hàn）接順序，實現焊接（jiē）施工過程中產生的杆件內部應力不大於設計的（de）使用要求，同時又能有（yǒu）效控製杆件的（de）焊（hàn）接變（biàn）形量。
4）本項目位於（yú）廢棄的礦坑中，地況複雜，礦坑（kēng）地勢高低（dī）起伏，需要充分合理的考慮施工機械設備及路線選擇。
5）因不鏽鋼結構上部為覆水屋麵，需要保證覆水（shuǐ）屋（wū）麵的（de）平麵度，對結構整（zhěng）體精度要求就非常高，不但要重視其空間******位置精（jīng）度，更需******控製各施（shī）工環節中杆件安裝的相對精度，以保（bǎo）證後續安裝定位的準確（què）性。
6）項目（mù）采用（yòng）滿堂的格構柱和腳手架，造成視野（yě）不通透（tòu），在礦坑內無法實（shí）施測量，需要將全站儀架設在輔助高架或者礦坑邊緣（yuán）位置，並需要高空（kōng）架設（shè）儀器和棱鏡，安裝測量難度大。
7）傘狀不鏽鋼結構既做為結構件又做為裝飾件（jiàn）的項目。加工工藝複雜，加工精（jīng）度及表麵效果要求高。不鏽鋼構件加工（gōng）涉及到（dào）圓管多曲相貫線切割、厚板折彎、大截麵厚方管折彎、激光切割、拚焊、4K拋光等多個複雜的加工工藝。構件的加工精度會（huì）直接影響傘狀樹的拚裝精度和外觀（guān）效果，甚至影響42棵（kē）樹整體體係結構安全。
8）對焊縫焊接質量驗收標準要求高，大量的現場焊（hàn）縫要（yào）求為一、二級焊縫。焊接焊縫要求打磨、拋光後幾乎看（kàn）不出來有焊縫的痕跡。
3.施工關鍵技術和工序
3.1施工模擬與試驗
1）施工模擬包括了（le）施工現場（chǎng）地況、路網、主體鋼（gāng）結構、施工器（qì）械的BIM動態施工模擬，以及施工過程中主體鋼結構施工應力的仿（fǎng）真（zhēn）分析模擬。做到合理高效的製定人員、機械投入計劃，並有效控製施工過程安全質量，確（què）定施工過程監測測（cè）點及監測內容（róng）。
圖4 BIM施工模（mó）擬
a 單顆傘狀結構杆件安裝有（yǒu）限元仿（fǎng）真（zhēn）計算分（fèn）析
b 整體傘狀結構有限元仿真計算分析
圖5 有限（xiàn）元仿（fǎng）真計算（suàn）分析
2）鋼結構工程中有新材料、新形構件和節點（diǎn）應用時，采用設計（jì）分析與試驗驗證方式是國內工程中通行方式，也是（shì）後續各種（zhǒng）審查和專家論證時（shí）的必要技術條件。試驗***終目的是和設計分析（xī）、相關規範共同構成完整設計，達到結構安全且經濟、施（shī）工可行方便，同時也要滿足建築效果。基於以上原因不鏽鋼結（jié）構需要做相（xiàng）應的試驗。
不鏽鋼結構承載力試驗共分為（wéi）三部分：
（a）1：3 整體承載（zǎi）力（lì）試驗；
（b）1：1 局部節點承載力試驗；
（c）變截（jié）麵異形橢圓交叉管承載力試驗。
圖（tú）6 試驗驗證
3.2專家論證
項目屬於國內不鏽鋼材料在建築鋼結構領域（yù）的首次（cì）使用，無類似施工案例參考，施工方法具有一定的特殊性，因此組織相關專業技術人員製定專項施工方案，並對施工方案進行專家論證。
《不鏽（xiù）鋼結構技術規程》 CECS 410:2015，針對不鏽鋼施工驗收所規定的內容並不詳盡，因此專門編製了《未來花園不鏽鋼結構施工質量驗收（shōu）標準》，並進行了專家論證。
圖7 專家論證
3.3下料加工
傘狀樹因其特殊的外（wài）觀要（yào）求，所有結（jié）構（gòu）均沒有（yǒu）現成（chéng）的型材（cái）可供使用，所有型（xíng）材均有（yǒu）不鏽鋼鋼板加工而成，主要為板變圓、圓變方、圓邊橢圓等，其主要工序如下圖：
圖8 型材加工
不鏽鋼型材加工完成後開始結構加工，主要包括：下料、拚裝、焊接、矯正、打磨拋光等工序（xù）。用******的（de）設備依據三維模型數（shù）控下料加工避免人工放樣，按照工藝參數（shù）嚴格控製焊接、打磨工（gōng）藝，開（kāi）發構件定位（wèi）、定形尺寸的模具把複雜異形（xíng）的構件標準化裝配。
圖（tú）9 構件加工（gōng）定位工（gōng）裝
3.5現場安（ān）裝
現（xiàn）場安裝焊接順序：樹柱→主肋ZL→外環杆（gǎn）件WH→次肋CL→外環交叉杆WX→中環（huán）交叉杆ZX→ 內部斜杆NX。
圖10 不鏽鋼傘狀結構安裝步驟
3.6支撐（chēng）塔（tǎ）架及腳手架安裝（zhuāng）
支撐塔架主要（yào）為不鏽鋼傘狀結構（gòu）安裝時，結構未形成（chéng）完整的（de）受力體係（xì），根據midas軟件施工模擬分析計算施工（gōng）過程中***易變形、***薄弱的點位，布置相應的支撐（chēng）塔架，為傘狀結構安裝的杆（gǎn）件提供一個穩定的支撐，同時因為傘（sǎn）狀結構形狀複（fù）雜，采用盤（pán）扣式腳手架搭設時靈活性更大些，更能結合結構特性作出適（shì）應性的變化。
圖11支撐塔架及腳手架搭設立麵圖
3.7測量
測量控（kòng）製網應遵（zūn）循先整體、後局部，高（gāo）精度控製低精度的原則建（jiàn）立。測量控製網的基準點要選在通視（shì）條件良（liáng）好（hǎo）、安全、易保護的（de）地方。相應（yīng）等級基準點的埋設要不能低於《工程測量規範》的要求。測量控製網建立（lì）後（hòu）要做好測量控製網協同（tóng）維護工作。
本工程平麵控製網分二級布設，******級四邊形邊角網作（zuò）為（wéi）整（zhěng）體控製，第二級主軸線控製網直接用（yòng）於施工放（fàng）樣。
由於兩個基準點都位於（yú）礦坑頂部的路麵上，在礦（kuàng）坑中進行測量（liàng）時，可采用後方交會（huì）法。方便傘狀樹測量，對建站位置基本（běn）無要求（qiú），能夠自由（yóu）建站；對建站地麵（miàn）無要求（qiú），不需要進行設站點的硬化（huà）與固定。可同時多個全站儀進（jìn）行建站測量，同時（shí）開展工作，加快測量進度。
圖12 礦（kuàng）坑基（jī）準點位布置
3.9不鏽鋼結構焊接（jiē）
傘狀不鏽鋼結構焊接主要采用GTAW+GMAW結合（hé）的方式進行。異形構件無法（fǎ）在焊縫根部設置（zhì）襯（chèn）墊，通（tōng）過GTAW打底，有（yǒu）效確保焊縫（féng）根部成型質（zhì）量；采用GMAW焊接中間層，提高焊接成型（xíng）效率；采用GTAW蓋麵，控製焊縫餘高及表麵成型質量，減少後續打磨拋光工作量。
圖13 結構焊接及檢測
3.10表麵打磨拋光
打磨拋光工藝流程（chéng）：表麵檢查→（焊縫及兩側（cè））粗磨→半精磨→精磨→拋光→擦亮。
打磨拋光質量控製：
1）材質表（biǎo）麵不（bú）允（yǔn）許（xǔ）有雜質點、沙孔；
2）後道（dào）工序須消除前道工序打磨痕跡；
3）製定成品保護方案，避免產品二次受損，不允許有夾傷、壓（yā）痕、碰傷（shāng）、擦花。
圖14 表麵打磨拋光
3.11健康監測
本項（xiàng）目（mù）的傘柱狀結構采用不鏽鋼作為主材，且結構造型新型，不僅（jǐn）作為植物園（yuán）罩棚的支（zhī）承結構（gòu），還（hái）承載自重和亞克力板上（shàng）部水荷載，施工過程的安裝方案也較為複雜。傘柱狀結構空間定位難度大，施（shī）工過程複雜，結（jié）構施（shī）工過程（chéng）中的（de）主要受力構件與一些關鍵（jiàn）部位的內力、位移等參數的變化情況以及結（jié）構卸載期間的受力狀態是否與初始設計相符，是否仍處於容許範圍以內，成為一個不可忽視的問題。這就要求本工程在施工階段對鋼結（jié）構關鍵構件的應力應（yīng）變、結構位移進行監測。
圖15 施工過程中監測布（bù）置及監測結果曲線
4.注意事項
1）不鏽鋼結構杆件的（de）加工、安裝精（jīng）度應符合設計、規範要求，構（gòu）件出廠（chǎng）前應進行構件的預（yù）拚裝，運輸過程（chéng）中要對杆件做好成（chéng）品保護。
2）不鏽鋼焊接收縮變形量大，焊接工人應嚴格按照焊接工藝評定中（zhōng）規定的（de）參數施焊，嚴格控製焊接電流、電壓和焊接速度。焊工需經考試合格後持證上崗。
3）不鏽（xiù）鋼（gāng）杆件在出廠前應進行打磨（mó）、拋光處理，以減少現場打磨拋光的工作量（liàng），現場安裝、焊接完成後需（xū）要（yào）對所有構件進行二次打磨拋光（guāng），以避免不同時期打磨拋光造成的（de）表麵明顯色差。
4）溫度收（shōu）縮縫處理（lǐ）應嚴格控製在25±2度的（de）情況（kuàng）下（xià）閉合施焊，旁邊放置測溫計進行溫度監測。若一天中25±2度的時段內未完成閉合施（shī）焊（hàn），應停止施焊，待第二天繼續在25±2度的時段完（wán）成（chéng）施焊。
5.結語
傘狀樹不（bú）鏽鋼結（jié）構施工（gōng）過程中（zhōng）通過BIM模擬施工工況（kuàng）進（jìn）行組織施工；通過midas軟件進行全過程的（de）施工仿真分析計算；對結構的關鍵控製部位進行施工過程的健康檢測；梳理了質量控製關鍵點，並在施工過程中進行（háng）重點把控，傘狀不鏽鋼結構的安裝精度、焊接（jiē）質量、表觀效果得到良好的控製。並編製形（xíng）成了不鏽鋼結構（gòu）施工的驗收標準和不鏽（xiù）鋼結構焊縫探傷標準。為（wéi）不鏽鋼作為主受力結構在建築工（gōng）程中的推廣應用奠（diàn）定相關技術基礎。
作者簡介（jiè）
1、 王兆東、員（yuán）浩（hào）陽（yáng）、賈連（lián）軍，南京築新建築工程有限公司
2、 羅仁軼，中（zhōng）國建築第八工程（chéng）局有限公司總承包（bāo）公司
參考文獻●●
//1
｜中國建（jiàn）築股份有限公司，中建鋼構有限公司． 鋼結構工程施工規範：GB50755-2012 [S]. 北京：中國建（jiàn）築工業出版社，2012．
//2
｜張倩（qiàn），樹狀結構找（zhǎo）形優化分析及結構性（xìng）能研究 [D] . 天津：天津大學，2013．
//3
｜張建亮（liàng）． 樹狀結構（gòu）形態分析（xī）與工程應用[D] .哈爾濱（bīn）：哈爾濱工業大學，2011．
//4
｜武嶽，張建亮，曹正罡． 樹狀結構找形分析及工程應用[J] .建築結構學報，2011（11）：162-168．
//5
｜楊石傑． 長沙南站大型樹狀柱施工技術[J] .建築施工，2010（6）:517-519．
//6
｜林暉，吳傑，陳海洲，等． 雙枝不等重（chóng）大型樹狀結構的旋轉提升法研究[J] .施工技術，2015,44（18）:177-122．
往期 ·推薦
重大改革！十（shí）大（dà）措施深化工程招投標改（gǎi）革
《民法典》建設工（gōng）程合同中，建（jiàn）築行業應重點關注要點提示與剖析（一）
坍塌！小疏忽（hū），大（dà）事（shì）故！漏寫危大說明又若禍！
圖審後（hòu）置！先按圖施工，後審圖紙問題（tí）。你怎麽看？
END
本公（gōng）眾號旨在為從事工程及相關行業的（de）同仁提供專業探討、信息交流（liú）、資源共享的平台。以信息技術、移動互聯網和大數據等協助各企業（yè）和同仁做好管理、做（zuò）好項（xiàng）目，並達到互幫互助，共同（tóng）進步之目（mù）的（de）。
本公眾號會不定期地發布工程行業的政策資訊、關注行業（yè）動態、解讀行（háng）業法律法規、分析工程（chéng）事故原因並提出解決方案、發布企業招聘（pìn）信息和個人（rén）求職信息（xī）、提供工程方麵的供需信息、推介（jiè）工程行業的相關企業（yè）等。同時歡迎各位工程界的同（tóng）仁投稿。
華（huá）東工程交流群是公眾號華東工程******線上實時交流群，現已（yǐ）有三個微信交流群，近1500名工程界同仁，歡迎各位加微信號DSAD2020投稿和進群交流。（進群請務必備注（zhù）具體行業，且需實名）
公眾號二維碼 DSAD2020二維碼
//風險提示
///
NOCITCE
本公眾號旨在溝通信息，交流分享經驗。部分（fèn）資（zī）訊信息、數據資料（liào）來源於第三方（fāng），平台無法核實信息的真實性、準確性、完整性（xìng）及原創性等（děng）。在任何情況下，本公眾號的信息和所表述的意見均不構（gòu）成任（rèn）何具體應用建議，對依據或者使用本公眾號內容所造成的（de）一（yī）切後果，本公眾號及作者均不承擔（dān）任何法律責任。本公眾（zhòng）號（hào）發布或轉（zhuǎn）載（zǎi）信息僅供工程及相關（guān）行業的同仁參考，不代表華東工程任何觀點，您（nín）自行承（chéng）擔因信（xìn）賴或使用第三方信息而導致的（de）任何損（sǔn）失（shī）。
聲明
本公眾號所有非原創文章（zhāng）版權歸原作者（zhě）所有。本公眾號內容僅（jǐn）供參考和信息分享，不被視為平台或作者對外（wài）出具的意見（jiàn）或者建議。如您有特定的問（wèn）題或者任何（hé）版權問題，請及（jí）時與本公眾（zhòng）號聯係（xì），我們（men）會核實後******時間進行處（chù）理。歡（huān）迎轉發公眾號信息，若轉載本公眾號原創內容，在獲得授權後應在顯著位置標注內容來源。本公眾號擁（yōng）有對此（cǐ）聲明的（de）***終解釋權。
法律（lǜ）顧問（wèn）：良翰（上海）律師事務所 021-62200025
特（tè）殊工程，挺有意思的！
客服