大连国际会议中心深化设计难点与施工关键技术

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　　摘要：大连国际会议中心为多支撑筒体大悬挑大跨度复杂空间体系，其复杂节点深化设计是难点之重，本文详细介绍了铸钢件节点、钢板焊接节点、钢板和钢管组合的三种节点的深化设计。施工中采取重点突出、有序推进的施工方案，着重介绍了幕墙钢柱及屋盖结构施工中的关键技术。

　　关键词：大连国际会议中心,复杂节点,幕墙钢柱,屋盖合拢

　　1 引言

　　大连国际会议中心建筑方案的设计理念是追求反中心、反权威和反二元对抗的解构主义，具备明显的地标性，以行云流水般的建筑形态，完美呈现出“城市中心建筑，建筑中的城市”的设计方案。却也完全脱离了建筑设计的正统原则和标准，导致结构方案极其复杂，形成了多支撑筒体大悬挑大跨度复杂空间体系。

　　2 工程概况

　　造型独特的大连国际会议中心位于大连市海港东部海边，见图1，总建筑面积14万m2，由14个平面不规则筒体支撑2.5万m2钢平台，在平台周边悬挑7个500人以上的会议厅和多功能厅，被形象的比喻为“桌面上建房子”。筒体及组合柱相当于桌腿，水平桁架相当于桌面，把各使用功能空间托在半空。而水平桁架上的会议厅相当于一个个大小不等的房子。平台中心有一个和平台脱离的1800座的歌剧院，像伸出的乒乓球拍，由四个巨大的组合钢柱托起，其环梁截面达8㎡。周边会议厅屋顶设置了小会议厅、咖啡屋和机房等附属空间，在钢平台夹层中有办公室和歌剧院演员化妆间。会议中心屋盖由12个支柱支撑，大屋盖下悬挂异形天桥，连接分布于四周的各个空间。由于会议厅位于钢平台周边，因此许多外围护幕墙悬挂于平台或会议厅侧墙上。地下室为钢筋混凝土结构，基础形式为桩筏，地上钢结构为不规则多支撑筒体大跨悬挑组合空间结构，屋架结构为桁架式钢结构。

　　3 深化设计中的重点——复杂节点设计

　　大连国际会议中心为多支撑筒体大悬挑大跨度复杂空间体系，新颖奇特的造型要求、复杂的结构设计，使得在支撑筒顶部、转化平台边缘、会议厅边缘出现大量的多根杆件空间汇交的节点。这些形式各异、构造复杂的由多根杆件空间汇交而成的空间节点称之为复杂空间节点。其中，转换平台A区桁架372个、B区桁架52个、C区桁架35个、D区桁架288个，核心筒92个，会议厅15个。复杂节点设计对工程安全、加工制造、施工安装都显得十分重要。如何设计，使之合理、安全、可靠是设计者必须解决的首要问题。经过研究论证，根据复杂节点材料、构造的不同，将其分为三类：铸钢件节点、钢板焊接节点、钢板和钢管组合的节点来进行设计。

　　3.1铸钢件节点设计

　　由于钢结构形式多样，造成工程节点复杂而且数量多，复杂节点约有1200多个，其中500多个需要做铸钢件。大连国际会议中心结构主要竖向受力构件核心筒共17个，顶部造型为金字塔式，并且大部分顶部柱头设有屋盖的支座，支座处最大竖向反力达1400kN、水平剪力达1000kN，因此，顶部的H型钢支撑钢结构节点处杆件受力大、要求高，多方向汇交杆件数量多、角度小、加工制作困难。而设计成铸钢节点可以确保节点安全可靠，节点形式为铸钢相贯箱型节点(见图2)，端部预留200mm长H型钢截面，以便与外面的H型钢节点现场对接。铸钢节点的设计可以避免多杆焊接时产生较大残余应力，而且节点设计的自由度大、外形美观。

　　3.2 钢板焊接节点设计

　　由于工期紧张，也为了避免铸钢件的大量存在，我们经研究决定根据实际标高和截面尺寸建立三维实体模型对钢板焊接节点进行深化设计，并通过对复杂节点处的几何构成进行调整和优化设计验算，最终实现钢板焊接节点(见图3)。主要深化设计措施为调整杆件的方向、减少在节点处杆件的汇交数量、取消节点处部分不必要杆件、杆件截面替换、次要杆件偏心处理、节间距离的调整等;主要构造措施采取节点处加劲板对应共用、节点处加劲板加密、杆件翼缘做弯折加劲处理、节点处杆件的上下翼缘做整板，角部做圆弧过渡、节点处杆件做变坡处理、局部节点做H型钢封箱处理等。对钢板焊接节点进行深化设计后，除进行局部验算满足外，还进行了整体结构计算，以确保深化设计调整后的结构安全性。

　　3.3钢板和圆管组合节点设计

　　为解决H型钢加工制作时构件扭转角度难以控制的问题，安装设计等强原则，将部分H型钢腹杆杆件替换成圆钢管截面，以解决杆件的扭转问题。钢板和钢管组合节点是用在节点处局部斜腹杆采用圆管替换原有H型钢斜腹杆，并与钢板或型钢用焊接的连接方式来实现的节点(见图4)。节点处不留钢管牛腿，钢管在相邻两节点间做成整根构件运至现场安装和施焊，钢管端部做相贯线坡口处理，焊缝采用部分熔透焊缝。这种节点形式可减少节点在车间制作的牛腿数量和制作误差，提高加工效率，有效减少现场安装误差，避免了复杂节点间牛腿无法对位的问题。但由于圆管构件为后焊，以及现场安装误差客观存在，导致钢管安装就位时中心出现偏差。如偏心过大，则对节点处产生较大附加弯矩，为确保结构安全，圆管后装杆件宜放在受力较小的地方。

　　4 施工难点

　　我们针对复杂节材料、构造的不同，制定相应的深化设计方案，扬长避短，从而解决了第一个难题。而第二个难题出现在施工部分，大连国际会议中心工程钢结构部分主要包括：筒体钢骨、钢柱，楼层桁架，幕墙钢柱及屋盖。这其中囊括了所有钢结构的类型，既有箱型结构，又有管桁架结构;既有大悬挑桁架结构，又有大跨度桁架结构;既有空间倾斜柱，又有空间方管柱;既有焊接节点，又有铸钢节点，还有球节点;既有固定支座，又有滑动支座，还有铰支座;构件几乎无标准件。经综合考虑后认为只能采取重点突出、有序推进的施工方案，而其中幕墙钢柱及屋盖结构就是需要首先解决的两个难题。

　　4.1保证幕墙构件制作精良

　　大连国际会议中心最高点近60m，建筑设计方案要求幕墙柱从顶到下贯穿形成整体效果，因此幕墙柱不但承受自身重量，还要承受风、地震和屋盖部分荷载。由于建筑外形凸凹不规则，建筑物北低南高，幕墙柱不但长短不一，而且被突出建筑物折断，且多数幕墙柱向两个方向倾斜，有的部位与地面倾斜角度接近300°。幕墙钢柱由于高宽比大，内隔板与腹板的焊缝较长，操作空间狭窄，且幕墙钢柱为两个方向的弯扭构件，如何保证该类构件的制作精度，是需要解决的一大难点。经研究决，定幕墙柱柱脚采用铰节点，上部与屋盖连接采用半钢节点或铰节点，扭曲式格构幕墙柱采取搭设临时支撑、散件吊装的安装方式，并用空间坐标控制安装精度。

　　4.2屋盖结构合拢带位置及温度的选择

　　大连国际会议中心屋盖结构采用交叉管桁架系统，总重量约3400t，南北向长230m，东西向长177m，桁架高度为5m，局部采光顶屋面桁架高度为4m，屋架支承在12个筒体上。由于屋盖支点少，且筒体分布不均匀，结构悬挑大，屋盖下要悬挂吊廊等重物，屋盖质量很大。我们的技术人员依据设计图屋盖结构支撑点布置，结合不同部位楼层施工进度，将屋盖结构分为两大区。屋面钢结构采用搭设满堂红脚手架、散件进行安装的方案，屋面空间管桁架按照从中间向两边对称展开的顺序施工。考虑到屋盖面积较大，为确保构件应力不超差、变形不超限，在一、二区交接位置设置合拢带。而选择合适的合拢部位以及合拢温度，将使整个屋盖结构在使用中处于最佳的受力状态。为了适当减少管桁架使用状态下因环境温度变化产生的内应力过大，增加对结构的水平推力，合拢温度选择15～20℃。

　　5 结语

　　本工程，我们克服了一个又一个技术难关。从深化设计到构件加工再到具体施工，我们秉承着永不言败的信念，从细处着手，在开工前事无巨细的对施工中可能遇到的问题有针对性地优化设计，我们面对堪比“鸟巢”、“水立方”的难度，毫不退却，过五关斩六将，于2010年8月底封顶完工，随后通过相关各部门的检测与验收，满足设计文件及相关验收规范的要求。