“好鋼用在刀刃上”減少造價(jià) 減鋼量改進(jìn)施工節(jié)約七千萬
在減少建筑造價(jià)上，“水滴”的上部鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計(jì)很值得大書一筆。“水滴”的鋼結(jié)構(gòu)屋架是由一榀一榀V字形平行弦主行
桁架支撐，通過大量分析，僅此一項(xiàng)就使用鋼量從
中標(biāo)設(shè)計(jì)所需的17000噸降到13000噸。
“用鋼量少了但分布更均勻了；更重要的是結(jié)構(gòu)性能在提高，比如結(jié)構(gòu)線性
屈曲特征值由2.7增大到5.1，這個(gè)數(shù)字變化的意義是：‘水滴’鋼結(jié)構(gòu)原來
荷載加到2.7就會(huì)失穩(wěn)，通過對(duì)日方方案優(yōu)化修改，最大荷載可增到5.1，對(duì)增強(qiáng)
抗震性意義重大。另外，
鋼材厚度也由24公分降到20公分。”副總工程師宋徹告訴記者。
好鋼用在刀刃上”的鋼材合理分布最明顯的效果是：“鋼材用量縮減了4000噸，節(jié)省了5600萬元；日方確定方案時(shí)用的鋼號(hào)是Q390，最后我們用的是Q345，鋼的標(biāo)號(hào)也降下來了。2004年招標(biāo)時(shí)國內(nèi)還沒有Q390鋼材，國家也提出舉辦節(jié)約奧運(yùn)。鋼號(hào)降下來用國產(chǎn)的鋼材意義很大。”
宋徹說，“‘水滴’總造價(jià)是14.2億，鋼結(jié)構(gòu)屋架本身中標(biāo)時(shí)用鋼造價(jià)是1.95億，若全部靠進(jìn)口得2億左右，選用國產(chǎn)鋼從加工、運(yùn)輸、調(diào)裝上就能節(jié)省40%到60%。”
天津土質(zhì)不好，特別是場(chǎng)館地基在水洼地帶，“我們打樁就選用
預(yù)應(yīng)力管裝，2003年開工打樁就選用此方法又節(jié)約了資金。原來中標(biāo)時(shí)打樁預(yù)計(jì)需投資3000多萬，改成預(yù)
應(yīng)力管裝后預(yù)算是1952萬，又節(jié)約了1000多萬。”
水滴奇異無規(guī)律可循 進(jìn)場(chǎng)傻眼一坐一天半
2005年9月2日，負(fù)責(zé)“水滴”屋面施工的沈陽遠(yuǎn)大
鋁業(yè)工程有限公司項(xiàng)目經(jīng)理李瑩從沈陽趕到天津，當(dāng)天進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，他馬上就傻眼了。“整個(gè)屋蓋根本無規(guī)律可循，我第一感是無從下手。來之前在家里研究了好多方案，到現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)全部是紙上談兵。”
2003年8月28日天津奧林匹克中心體育工程正式開工。“水滴”在土建、看臺(tái)、鋼結(jié)構(gòu)屋架逐項(xiàng)完工后，這個(gè)呈不規(guī)則橢圓形的“大水滴”設(shè)計(jì)和施工難度最大的另一塊“硬骨頭”——屋蓋施工“粉墨登場(chǎng)”。
據(jù)了解，承擔(dān)屋蓋工程施工的3家單位分別是：華方幕墻裝飾公司承擔(dān)屋蓋最內(nèi)圈
陽光板施工；
澳大利亞來實(shí)承擔(dān)整個(gè)屋蓋
防水板施工；屋面
裝飾板加
玻璃幕墻由沈陽遠(yuǎn)大鋁業(yè)工程有限公司承擔(dān)，占屋蓋工程量50%。
李瑩面對(duì)這個(gè)陌生的“龐然大物” ，在球場(chǎng)中心點(diǎn)(整個(gè)場(chǎng)館只有一個(gè)坐標(biāo)圓點(diǎn)，不管是看臺(tái)施工還是鋼結(jié)構(gòu)、土建結(jié)構(gòu)施工全用這一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)位于球場(chǎng)的正中心)整整坐了一天半，“我想怎么測(cè)啊！對(duì)我的挑戰(zhàn)首先是測(cè)量放線。”
現(xiàn)場(chǎng)放線條件和想象的完全是兩回事兒，“水滴”整個(gè)屋蓋是不規(guī)則的雙曲面。李瑩先觀察地形，想上到屋面，“但上不去，我突然發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后有一架沒卸走的垂直扶梯可通到屋面，趕緊爬上20多米，下到地面后，又到看臺(tái)最高點(diǎn)觀察，有了點(diǎn)想法。”
但回到場(chǎng)心圓點(diǎn)，放線問題還是沒有解決。“我坐到圓點(diǎn)上想怎么測(cè)，打電話到公司總部咨詢，但不到現(xiàn)場(chǎng)誰也不知道該怎么測(cè)。坐在那里，我一抬頭發(fā)現(xiàn)對(duì)面土建墻體有幾個(gè)
窗洞口，一共大概是八個(gè)洞，線能直接打出去嗎？我那時(shí)腦子里一閃。‘全站儀’是否能解決此問題？我趕緊咨詢使用過這種儀器的同行，把想法一說，OK，可以測(cè)了。”
把點(diǎn)引出去的放線問題兩天后解決。
全站儀”解決攔路虎 大
型鋼結(jié)構(gòu)會(huì)“飄移”
“全站儀”在這時(shí)承擔(dān)了極其重要的角色。它的使用原理是——已知一個(gè)點(diǎn)通過遠(yuǎn)紅外線就可以測(cè)到任何空間一點(diǎn)的坐標(biāo)值。李瑩承認(rèn)，“我們公司以前也干過大型體育場(chǎng)，但結(jié)構(gòu)都不一樣，對(duì)‘全站儀’也很陌生。一開始我只想到用普通的測(cè)量方式比如經(jīng)緯儀、水平儀等，但這些儀器對(duì)異形測(cè)量完全無效。我在那兒坐了一天，想出用‘全站儀’，之前僅聽說過卻沒使用過。”
大型鋼結(jié)構(gòu)普遍存在的問題是“動(dòng)”——飄移。李瑩說，“不像土建樓，因?yàn)?a href='../../zsk/ct.asp?id=7428' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>熱脹冷縮金屬
建材早中晚三個(gè)時(shí)間段溫度值都不一樣。”記者采訪當(dāng)天室外溫度零下8攝氏度，李瑩指了指工地，“現(xiàn)在去測(cè)也是變值，本身它的結(jié)構(gòu)非常大，測(cè)量以后發(fā)現(xiàn)是‘動(dòng)’的，而這種‘動(dòng)’通過理論計(jì)算加上先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)處理可以消化熱脹冷縮的溫差變化值，保證玻璃的安全性。”
水滴“皮膚”是
鋁板玻璃 前期測(cè)量兩萬五千個(gè)點(diǎn)
沈陽遠(yuǎn)大鋁業(yè)工程有限公司總工程師崔慶輝的聲音從電話里清晰地傳過來，對(duì)于“水滴”的不規(guī)則幾何造型，這位總工告訴記者，“用幾個(gè)數(shù)字就能形象說明：‘水滴’經(jīng)線曲度半徑最大是350米，最小是50米；緯線最長是215米，最短是35米。沒有任何幾何規(guī)則。”
“從難度上講，設(shè)計(jì)上的難點(diǎn)是深度變形和荷載重量的
鋁合金板熱脹冷縮和
硬度。經(jīng)緯采用電腦的三維照排版技術(shù)，精確到每一個(gè)板塊的。‘水滴’需使用大塊鋁板23000塊、玻璃5300塊，要把所有這些材料組合成一個(gè)水滴狀。”
要把面積達(dá)48000平方米的“金屬裝飾板”和18000平方米的“雙鋼化夾膠”玻璃覆蓋到“水滴”上。設(shè)計(jì)上的難點(diǎn)落實(shí)到施工時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)理李瑩遇到的第二個(gè)“攔路虎”是，如何讓這些材質(zhì)各異的“皮膚”安全妥帖地覆蓋好。
李瑩：“我們首先測(cè)量鋼結(jié)構(gòu)的誤差率。按理論在異形鋼架上覆蓋玻璃幕墻時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)包不過來或包不順溜的情況，本身鋼結(jié)構(gòu)完工后與施工標(biāo)準(zhǔn)就有很大偏差，比如，實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)和土建允許誤差值在2公分，而玻璃最大允許偏差值是3毫米，超過3毫米就裝不上。”
進(jìn)場(chǎng)之前初步設(shè)計(jì)已形成，深化設(shè)計(jì)時(shí)把誤差值消化掉，沈陽遠(yuǎn)大前期測(cè)量投入14人，歷時(shí)一個(gè)半月，于2005年11月結(jié)束測(cè)量工作，李瑩說，“我們共測(cè)了25000多個(gè)節(jié)點(diǎn)。”
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