行業(yè)信息 上海天文館，這座迄今為止全世界面積最大的天文館于7月17日舉行開幕儀式。上海天文館是上海市“十三五”期間重大市政文化公益項目、重要的科普基礎(chǔ)設(shè)施，也是服務(wù)上海科技創(chuàng)新中心建設(shè)的重要舉措。它是國內(nèi)首次將“專業(yè)級”觀測設(shè)施建在科普場館內(nèi)的天文館，展館內(nèi)營造出高精度模擬星空和沉浸式宇宙漫游的場景，可以通過天文望遠(yuǎn)鏡實際觀測到太陽和眾多星體。
由上海建工七建集團(tuán)歷時三年打造的上海天文館，坐落于臨港新片區(qū)，建筑面積約3.8萬平方米。館內(nèi)獨具特色的圓洞天窗、球幕影院和倒穹頂三個圓形元素構(gòu)成的“三體”結(jié)構(gòu)被人津津樂道。為了模擬天體運行軌跡，上海天文館的建筑結(jié)構(gòu)造型全部為異形、多曲面，給施工帶來巨大的難題及挑戰(zhàn)。
固定超大的“帽檐”
在觀眾入口處，包圍著圓洞天窗的大懸挑從外觀看像一頂巨大的遮陽帽帽檐，在平面懸挑最大超38米、跨度最大超60米、相當(dāng)于4個標(biāo)準(zhǔn)籃球場的范圍內(nèi)，重量超2000噸的異型大懸挑不僅是中國之最，在世界上也是極其罕見的。除了大懸挑的自重外，它還要承擔(dān)展品和游客的重量，如何在保障安全的前提下保證由近千個不同形狀、不同尺寸構(gòu)件組成的大懸挑安裝精度？如何將大懸挑安裝在鋼骨剪力墻核心筒上并安全卸載？
項目團(tuán)隊運用了BIM技術(shù)、分步分段吊裝技術(shù)、分段支撐安裝技術(shù)。首先采用BIM技術(shù)將大懸挑內(nèi)外桁架分為九段，并對各段的連接節(jié)點及空間尺寸進(jìn)行深化分析，找出各構(gòu)件的空間定位和尺寸，在工廠對構(gòu)件進(jìn)行預(yù)加工、預(yù)拼裝、編號，縮小構(gòu)件間的安裝偏差。經(jīng)過數(shù)十天的不斷調(diào)整，解決了大直徑、多角度、結(jié)構(gòu)形狀變化多的難題。
結(jié)構(gòu)吊裝過程中，項目部首次采用了分步分段吊裝的施工方法。先將內(nèi)、外桁架分成九段用300噸汽車吊進(jìn)行2點吊裝，再將二層桁架劃分為30個組合單元進(jìn)行吊裝，后期再對其中的7個組合單元用350噸履帶進(jìn)行補缺吊裝。
卸載事關(guān)大懸挑施工的成敗。項目相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，項目制訂了“先單層桁架，后屋面桁架”的工藝流程。單層桁架采用分級卸載的方式，由中間向兩層卸載，循環(huán)往復(fù)；屋面桁架采用氧氣割刀切割的方式，兩側(cè)卸載同步進(jìn)行。二層桁架卸載采用多點同步分級循環(huán)卸載，按照“多次循環(huán)、微量下降”的原則，單次卸載不超過5毫米。最后在每個分區(qū)單個同步卸載點支撐一側(cè)布置一個20噸~100噸的千斤頂作為臨時支座，通過置換割除支撐頂部，直至卸載完成。
安裝海量的“鋼骨”
一樓直徑30米的球幕影院也是全館的一大亮點。球體的內(nèi)部由大量鋼結(jié)構(gòu)組成，因鋼環(huán)梁內(nèi)置于砼梁內(nèi)部，鋼骨梁的截面又大且為環(huán)形，所以施工難度非常大。
為了實現(xiàn)這一效果，項目團(tuán)隊根據(jù)鋼梁分段點位置進(jìn)行排架的加密加固，在木模板上部放置支承架以便H型環(huán)梁于現(xiàn)場進(jìn)行對接。根據(jù)現(xiàn)場布設(shè)的塔機的性能參數(shù)，對球幕影院鋼結(jié)構(gòu)桿件進(jìn)行合理分析計算，在滿足塔機性能參數(shù)的情況下，進(jìn)行單元件組合后再進(jìn)行安裝；上部鋼結(jié)構(gòu)安裝前，于內(nèi)部搭設(shè)滿堂腳手架作為操作平臺，以確保上部結(jié)構(gòu)的安裝和安全保障。
澆筑神奇的“巨碗”
順著200多米的旋轉(zhuǎn)步道，在三樓我們看到了倒穹頂，這個與常規(guī)穹頂相反的構(gòu)造讓人仿佛置身于一個大碗之中。這是對古羅馬穹頂式天窗的現(xiàn)代創(chuàng)意改造，既起到了引導(dǎo)日光進(jìn)入中庭的功能，又能在夜間觀星時起到再造地平線的作用。因為穹頂是下凹的，可以有效地阻擋周圍地面燈光的影響，形成一個類似在山谷中觀測的效果，想進(jìn)行夜間觀測的游客可以上到穹頂平臺。
倒穹頂施工中最難的就是“三腳架”勁性混凝土柱，全高為26米。向外傾斜19°~60°，斜長26.67米~30.31米，且“三腳架”柱均為曲面傾斜。為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全，項目團(tuán)隊通過商議，決定在施工時采用優(yōu)質(zhì)鍍塑光面膠合板，異型部位采用型鋼微彎焊接加固方式等體系，采用自密實混凝土確保了勁性混凝土柱的密實度，同時采用BIM模型技術(shù)，對模板支撐進(jìn)行細(xì)部放樣定位，勁性混凝土柱安裝及鋼筋綁扎等工況模擬，以此確保了結(jié)構(gòu)架體的穩(wěn)定性。
此外，整個施工過程還綜合運用了數(shù)字建造技術(shù)：采用BIM技術(shù)建立三維模型、模擬施工工況和施工方案；采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工控制技術(shù)，對施工過程進(jìn)行虛擬仿真分析，保證施工過程的建筑結(jié)構(gòu)安全；采用基于衛(wèi)星定位的三維空間測量技術(shù)，保證工程施工質(zhì)量和異型不規(guī)則構(gòu)件的安裝精度。
隨著上海天文館開幕，異形結(jié)構(gòu)設(shè)計的施工措施得到了很好的運用。上海建工七建集團(tuán)形成了大量的異形鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)。針對上海天文館鋼結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜、混凝土異形曲面多、施工要求高等特點，形成了一系列具有針對性的施工技術(shù)方案，確保整個工程實施后獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
