ETFE膜结构优质结构奖|横琴中拉经贸园区ETFE天幕膜结构项目

项目名称：横琴国际科技创新中心屋面钢网壳及ETFE气枕工程

建设地点：广东省珠海市

竣工时间：2017年12月

获奖等级：广东省建设工程优质结构奖

获奖单位：宁波万豪空间结构工程有限公司

一、工程概况

  横琴国际科技创新中心位于广东省珠海市横琴新区。本工程一期用地面积22119㎡，总建筑面积63486.63㎡。其中1#楼（中拉经贸园）建筑高度为36.5m，结构形式为骨架式气枕膜结构，上部为钢结构单层网壳+气枕ETFE膜覆盖，如下图所示。气枕膜总面积约8000平方米，共计730个气枕，93个开启式天窗，3000多根杆件组成，总用钢量达1700余吨，单体构件大结构复杂，结构最高点标高为45.68米，中心最大跨度约90米，整个建筑结构新颖，造型美观，采用多项新技术，此项目的建立为横琴国际科技创新中心及中拉经贸园建设增添一抹亮彩。竣工后获得建设单位及政府机构的高度认可。

  该项目由宁波万豪空间结构工程有限公司深化设计、加工及安装完成；工程于2017年12月竣工。

横琴国际科技创新中心现场图

二、结构体系

1.钢结构体系

  本工程钢结构为大跨度单层双曲面网壳结构，表面覆盖气枕ETFE膜结构，结构最高点标高为45.68米；屋面钢结构投影面尺寸为82m*76m，整个屋面钢结构依靠V形圆管支撑于屋面上，V形支撑与屋面钢结构通过销轴连接。屋面钢结构的钢梁均为箱型结构，各箱型梁通过米字形铸钢节点相互连接。

  钢结构形式包含十字劲性钢骨柱、箱型网壳结构、铸钢节点、抗拔球形铰支座等，结构形式多样且复杂。

屋面钢结构三维模型示意图

  本工程主体结构用钢量约1055吨，其中铸钢节点160吨；膜二次钢结构用钢量约190吨。

2.屋面膜结构概况

  本工程包含730（如图10：下部364个，上部366个）个ETFE气枕，每个三角形区域有一个气枕。气枕总面积约8000㎡，其中最大的约12.08㎡，最小的约1.64㎡。本工程全部气枕采用双层ETFE。经验算，双层气枕可以满足本项目的各种荷载组合。

ETFE气枕建筑轴测图

膜内最大应力分布图（负风压作用下）

膜结构与屋面次杆的连接节点示意图

  膜结构龙骨（铝合金型材）是在单元膜面展开后，在膜绳边处穿入相应长度的铝合金扣件，然后利用螺栓、自攻钉将铝型材固定在二次构件上。

膜结构与屋面主杆的连接节点示意图

膜结构以屋面结构每个三角为一个单元示意图

屋面膜结构仰视效果图

三、施工难点

  本工程根据总体工期要求时间紧迫，钢结构工程总工期不超过60天。钢结构重量约1700吨，包含曲面网壳、V型支撑、铸钢节点、万向支座等加工周期长；双曲面结构体系，部分结构采用向心关节轴承连接，在安装过程中无法保持自身结构稳定，需要增加临时竖向支撑影响安装进度；构件数量多、规格多，合理的发货顺序也是工期的保证；珠海地区风大雨多，影响工期的不确定性因素较多；膜材为进口材料采购周期长。虽然困难诸多，但万豪都顺利的逐一解决。

四、网壳钢结构施工方案

1. 安装方法简介

  主钢梁利用现场C7052行走塔吊的性能和吊装半径，先安装1/1-J和1-10轴主箱型钢梁及网壳小拼单元，然后塔吊行走至过中线位置安装1-A、1-2轴主钢梁及斜向主钢梁，形成稳定体系后依次安装屋面网壳。

  网壳先在地面拼装成单元后用塔吊进行整片吊装，网壳安装由角部向中间依次安装，确保结构的整体稳定性。

2. 安装步骤

（1）屋面支座、铸钢件及钢柱安装

钢柱安装时，应注意先把钢柱的下插板与埋件安装焊接后，再进行钢柱安装焊接。

屋面钢柱布置图

（2）屋面主梁安装（共33段）

  屋面主梁安装顺序根据网壳的安装焊接顺序相同

五、经济指标

  本工程主体结构用钢量约1100吨，铸钢节点160吨；膜二次钢结构用钢量约190吨，气枕膜总用量面积约8000平方米。

六、工程照片