中国五冶昆明空港文化广场建设项目

大跨飘带式多曲钢结构

智能快速建造技术实践

昆明空港文化广场建设项目，位于国家级新区——云南滇中新区，是响应国家 “一带一路”、长江经济带等重大战略要求，将滇中新区打造成我国面向南亚东南亚辐射中心主要支点、云南桥头堡建设重要经济增长极的重点工程。五冶在项目建设过程中，创新采用了大跨飘带式曲面钢结构智能快速建造技术，将项目建设成为云南特色文化新地标。该项目于2024年4月荣获第十六届“中国钢结构金奖”。

昆明空港文化广场建设项目，总建筑面积10.03万平方米，总投资14.8亿元。本工程由云南慧港投资有限公司投资兴建，采用EPC总承包模式，由中国五冶集团有限公司牵头，联合中国建筑西南设计研究院有限公司承建，监理单位为昆明建设咨询管理有限公司。

项目由1#、2#商业体和有2000座特大型观演建筑3#秀场组成。建筑采用钢结构塑形，1#商业取梯田形态，立面层层退台；2#商业如水般飘逸灵动；3#秀场犹如飘带缠绕，商业体以舒展姿态作为飘带尾端，形成长达千米的飘带式建筑。

 图1 三个建筑形成长达千米的飘带式建筑

本工程为钢框架结构，安全等级一级，抗震等级一级，最大跨度64米。钢结构总量1.571万吨，钢材牌号为Q235B、Q355B、Q420B，板厚为 30至70毫米。

建筑整体为双曲造型。1#商业建筑平面呈半圆形，直径124米；3#秀场，建筑平面呈圆形，直径103.2米。本项目有54根壁厚60毫米钢柱，焊缝总长18276米；34根壁厚70毫米Q420B箱型钢柱，焊缝总长2542米；38根高22.4米，外倾4.4米，弯折角度23度的双折线形钢管柱，单段重为7.3吨，且部分钢管柱弯曲位置无径向连接梁约束，安装难度大；双曲H型钢梁60根，空间曲率变化复杂，加工难度大。双曲H型钢梁及钢柱形成的多曲异形空间钢结构，安装精度要求高，测量控制难。

 图2 钢结构塑形，形成大跨飘带式多曲钢结构

3#秀场观众厅屋面为云南省首个大跨度重型多连接杆件削冠焊接球网架，上覆钢筋桁架楼承板，下挂设备层。网架整体呈锥形，重807吨，安装高度35.9米，跨度64米，最大矢高为6.35米，共234个直径600-900毫米焊接球，支承形式为上弦支承，上弦杆件为矩形，下弦及腹杆为圆管。焊接球的上削冠面空间定位要求高；焊接球连接杆件多达11根，杆件之间夹角较小，焊接空间受限。

 图3 云南省首个大跨度重型多连接杆件

       削冠焊接球网架

（一）3#秀场网架下挂设备层高空安装难度大

网架下挂设备层有115根吊杆、1456根钢梁，2617块格栅，901米舞台滑轨，213米消防主水管、110米主风管，专业工序复杂，高空安装难度大。

解决措施：创新采用大跨多层结构两阶段同步综合整体提升技术。网架拼装后，提升至3.9米，完成第一阶段整体提升；然后在地面安装网架下挂设备层及设备设施，整体提升至35.9米就位高度，完成第二阶段整体提升。实现了多层钢结构地面预组装整体提升，大幅度减少高空作业，降低安全风险，缩短工期 20%以上，节约成本约20%。

（二）钢构件吊装难度大

1#商业地上部分超重构件数量多、分布广。如汽车吊上地下室顶板，措施费用高；建筑周边场地狭窄，且存在高压线，无法满足大型汽车吊跨外吊装；使用大型塔吊或者多台塔吊转运虽能满足要求，但其效率低、费用高、安拆困难。

解决措施：将逆作施工与跨内吊装相结合，预留地下室顶板后施工，将50-80吨汽车吊布置到地下室底板，与塔吊配合吊装1-5层钢构件。此种方案吊装费用低，而且灵活高效，节约机械费150万元，节约工期2个月。正负零位置混凝土梁板后施工，减少了约束，降低了稳定性。项目部利用有限元软件对主要阶段和关键工序进行仿真模拟，并采用应力累加法对施工全阶段进行工况分析，增加±0层的钢柱之间的临时支撑，保证了最优方案实施的可靠性。

 图4 1#商业逆作施工、跨内吊装

3#秀场内方形钢柱、钢桁架，最大单件起吊重量22吨，塔吊性能不满足要求。

解决措施：采用局部逆作法与跨内吊装相结合，在3#秀场舞台区地下室顶板位置预留200吨汽车吊运输、吊装通道。

（三）复杂构件制作、安装难度大

商业体的双曲H型屋面钢梁，截面尺寸600*280*12*30，长达10.25米，空间曲率变化复杂；部分钢柱上双曲悬臂梁数量多达6个，梁与钢柱最小夹角21.3度，梁间最小夹角17度，制作安装难度大。

 图5 双曲H型钢梁组合层多曲屋面造型

解决措施：双曲构件用犀牛软件建模拆分后，CAD零件出图，导入数控系统，实现精准下料。研制双曲梁焊接定位装置和悬臂梁测量定位装置，提高装配精度和焊接效率，并形成了多项发明专利；通过虚拟预拼装，检验制作精度。

（四）厚板焊接质量控制难度大

本项目厚板焊接构件主要为钢柱。壁厚60毫米钢柱，焊缝总长18276米；壁厚70毫米Q420B箱型钢柱，焊缝总长2542米。

解决措施：加工前通过厚板焊接工艺实验，采取“对称焊、退步焊、多层多道焊”的焊接工艺，减小焊接线能量，严控层间温度，防止层间撕裂，减少应力集中，并采用预热、后热、保温等措施，保证焊接质量。

（五）双折线形钢管柱定位安装难度大

为了提高场馆内部使用空间和达成建筑造型，3#秀场外圈采用了38根高22.4米，外倾4.4米，弯折角度23度的双折线形钢管柱，单段重为7.3吨。一层大厅挑高14.5米，为了增加通透的视觉效果，设计首创了双折线形柱弯曲位置无径向连梁约束的方案，定位、安装难度大。

解决措施：项目对钢柱进行合理分段吊装，并进行施工全过程工况分析，斜柱安装时先固定临时支撑钢柱，再安装临时拉接钢梁，待上部大跨梁安装完成后拆除临时拉接钢梁。

（六）工程测量难度大

多曲异形空间钢结构，安装精度要求高，测量控制难；焊接球的上削冠面空间定位要求高，安装难度大。

解决措施：创新性地采用点坐标体系，解决了多曲建筑的空间测量放线难题，并形成了发明专利《一种建筑内部任意点坐标快速定位放线的方法》；采用全站仪交叉测量技术，进行全方位测量控制，提高测量精度；各阶段完成后采用三维扫描技术，检查安装精度。

项目形成专利15项，其中发明专利7项；形成省部级工法2篇；成功发表论文2篇；荣获第三届工程建设行业BIM大赛一等成果等四项国家级BIM大赛奖；获得9项QC成果，其中6项为一等奖；科学技术成果评价《螺旋飘带式曲面钢结构建筑快速建造关键技术研究与应用》和《典型非线性超大网架屋盖建造关键技术研究与应用》，两项科学技术成果均经专家评价达到国际先进水平；项目施工中研发应用了新装备、新工艺、新安装方法，应用了智能建造技术，形成了成套技术《大跨复杂多层曲面钢结构创新智能建造关键技术》，并经过四川省装配式建筑产业协会组织专家评价，此成套技术经济社会效益显著，有良好的推广前景。（李新明）