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一、工程概况
珠海市博物館和规划展览馆（以下简称“珠海两馆”）位于情侣路与海虹路交会处的文化公园东南角，东临情侣路和香炉湾，正对海面，与野狸岛隔海相望，凭海临风，地理位置优越，建筑效果图如图1所示。规划总占地面积50336万平方米，总建筑面积55807平方米。本工程地下一层，博物馆地上三层，规划展览馆地上八层，钢结构工程量共计7500t。
二、主要施工特点
本工程为型钢混凝土柱框架+大跨度钢桁架房屋结构，钢结构效果图如图2所示。在博物馆、中央大厅及规划展览馆三个核心区域中，设计采用大量的钢结构桁架结构体系，该体系的突出特点是在充分利用了空间钢结构良好的受力特性的同时，又最大限度地创造可用性空间，完美地吻合了建筑设计的方案需求。为满足博物馆、中央大厅及规划展览馆不同的功能性需求，三个区域采用的桁架各有特点，形式各异且大小不一，如博物馆桁架数量巨大，体型狭长，对拼装场地及施工部署的要求极高；中央大厅单榀桁架重达146t，高9m，跨度达46m，通过6个大型铰支座立于劲性混凝土柱上，安装时需充分考虑支撑胎架的设计及起重设备的合理搭配；规划展览馆屋面层桁架造型独特，高空散拼时如何实现各构件的精确定位是此单项工程的难点之一。
三、施工技术准备
3.1 结构施工计算和误差调整分析
随着钢结构工程逐渐大型化，其施工技术要求越来越高，结构施工计算分析和施工误差调整分析越来越重要，它是进行这类工程施工最关键的技术措施之一，首先要保证结构施工计算的正确性，其次确保施工误差调整的可控性。同样，珠海两馆博物馆、中央大厅、规划展览馆钢结构各项施工方案在实施前就运用MIDAS、ANSYS、CAD等技术进行了大量的结构施工虚拟仿真计算分析，以论证、比较、判定施工方案的先进性和可操作性，同时确定了为控制、调整钢构件的位置和标高安装误差而采取的施工措施，并且力求这些措施简单方便、误差调整快捷易行。
3.2 制定专项施工质量验收标准
本工程大量使用了钢桁架结构，桁架形式多样，各具特点，桁架与桁架交会位置、桁架与预埋劲性结构连接位置节点十分复杂。在施工中对桁架组装构件的变形值、组装对位、空间三维坐标值如何控制才能达到要求，允许偏差控制在什么范围才能保证整个结构的稳定性和桁架合拢、跨中下挠精度要求，这就要有相应的技术质量标准才指导和控制，而现行的钢结构施工规范对于这种含有多种结构不一复杂桁架的钢结构有一定的局限性，不能完成满足施工需要，因此我们通过多方论证，在国家现行钢结构施工质量验收规范基础上，制定了《珠海两馆钢结构安装工程施工质量验收标准》，作为钢结构安装的质量控制依据，以确保安装精度符合设计和使用功能的要求。
3.3 构件分段与辅助连接耳板及吊点设置
按照尽量降低对吊装设备的起重性能要求、减少吊装次数、满足结构受力和加工运输要求的原则，博物馆单榀桁架分两段运至现场，中央大厅桁架上下弦杆及腹杆合理拆分，规划展览馆桁架部分整榀吊装、部分分段后高空拼装。
桁架分段后大部分仍为大型超重构件，为方便吊装就位、校正和临时固定，确保安装顺利和安装精度，需采取大量的施工技术措施，以降低施工操作难度。因此用于临时连接、吊装吊点、现场拼装固定等临时连接耳板的布置就成为整个钢结构安装里面相当重要的一个环节。 这些临时连接耳板需要根据构件拼装方式和构件重量，事先在构件上设置，并在深化设计图中同构件一起体现，在工厂制作中将其焊接在构件上规定位置。
3.4 选择吊装设备
根据博物馆施工作业面大，钢结构单重在10～30t的构件较多的实际情况，通过吊装工况计算分析，最终选定了一台D1100-63t行走式塔吊作为博物馆施工主要起重设备。中央大厅施工工期短，大型超重构件相对较少，选用一台80t汽车吊完成主构件吊装后，剩余零散构件采用其他工作区域的塔吊完成嵌补。规划展览馆工期最长，零散构件数量巨大，综合考虑经济及施工效率等因素，最终选定了一台中联TC7052-25t塔吊作为主要起重设备。
3.5 确定钢柱安装坐标值与标识
运用虚拟仿真技术，按照施工顺序与步骤对结构进行反变形计算分析，确定出钢柱预调值，由此分别计算出钢柱顶部的深化设计坐标值和安装坐标值。每节钢柱选取至少3个点位进行坐标控制，在制作中将这些点位进行明显标识，它是钢柱吊装就位时的唯一控制依据，关系着构件安装的准确性，必须做到万无一失，精确无误。
四、主要施工方案
针对各区域的桁架结构特点以及相关施工重难点， 结合现场选定的主要起重设备及可利用资源，最终确定了分别适用三个区域不同工况的安装方案。施工平面布置图如图3所示。
4.1 博物馆施工方案
博物馆共三层，共计有42榀跨度达30m，单重超20t的钢桁架。博物馆桁架安装分区主要根据塔吊吊装位置确定，主要分为三个区，A1区、A2区、A3区，分区示意图如图4所示。
桁架工厂分两段制作完成，由现场完成对接拼装及腹杆支撑嵌补，待劲性柱及劲性钢梁完成焊接成稳固体系后，以先A3区、后A1区、A2区的顺序完成吊装。现场施工面临的挑战主要体现在以下两个方面：第一，博物馆每层的钢结构工程量远远大于土建等其他单位的工程量，这意味着钢结构施工时常会面临被催促、被追赶的情形，如何在工期本就相对紧张的情况下解决此道难题，成了钢结构施工面临的第一道挑战；第二，由于桁架均为现场拼装，因此需要在有限的塔吊工作范围内占用较大的拼装场地，此为挑战之二。
为克服以上难题，经借鉴以往类似工程施工方案并加以优化，我们制定以下解决方案。首先，采用“立拼法”取代旧式“卧拼法”，节约拼装场地的同时提高桁架拼装效率，顺利解决了所需的拼装场地问题，接着创造出一套集桁架卸车、拼装、地面焊接、高空就位、高空焊接于一体的钢结构流水组织施工法，此方法高效且便于实施，依靠此方法最终完美地解决了工期问题。“立拼法”及组织流水施工实例如图5所示。
4.2 中央大厅施工方案
中央大厅单榀桁架重达146t，跨度达46m，高9m，通过6个大型铰支座立于劲性混凝土柱上。主桁架整体分为三段，在分段处搭设临时支撑点，按从两端往中间的顺序进行安装。支撑钢柱脚在下层混凝土柱柱顶埋设埋件，并焊接。桁架拆分为散件安装，细部高空安装。方法为：先安装下弦，再安装竖向撑杆，最后安装上弦并进行腹杆散件补缺。鉴于桁架体重超重，跨度过大，又考虑到工程地址位于海边，时常有强风袭扰，初始方案拟定的传统点式胎架无法满足支撑稳定性要求。因此我们在原有点式胎架基础上进行改进和创新，设计出“日”字型支撑胎架，保证了中央大厅桁架安装过程中的稳定性要求。“日”字型支撑胎架及中央大厅施工实景如图6所示。另外，在支撑胎架卸载过程中成立支撑胎架卸载指挥小组，积极做好卸载应急预案，以有效的组织，高效的指挥完成支撑胎架的卸载，为日后的类似工程留下了宝贵的经验。
4.3 规划展览馆施工方案
规划展览馆分布有四个核心筒，核心筒之间均用钢桁架连接，核心筒围成的区域为展览馆中庭，也主要采用钢桁架作为承重结构。单层钢结构的施工顺序为先完成核心筒之间连接桁架主构件的安装，再进行中庭大跨度桁架的高空拼装施工，最后进行零散构件的嵌补。
与博物馆及中央大厅不同的是，规划展览馆的桁架不规则居多，大小不一，形式各异，每一榀桁架的吊装都需要“三思而后行”。尤其是到了屋顶层桁架的安装阶段，钢桁架呈“龙头”造型，如图7所示，零散构件数量巨大，如何在高空拼装作业时高效实现构件的精确定位并完成对接成了我们亟需解决的难题。为此，我们一手抓硬件，采用先进软件和高精度测量仪器，确保工况计算的准确性和测校精度；采用三维坐标测量定位，确保定位精度；利用临时支撑或千斤顶或缆风绳等调节装置进行校正；选用高素质测量人员以及先进的高精度测量仪器进行钢结构安装测量，最终得以克服测量难题，完成规划展览馆的钢结构吊装。
五、结语
随着珠海两馆主体结构的最终封顶，在施工中产生的一系列钢结构施工工艺、技术和桁架跨中下挠变形控制措施，将是对我国复杂桁架空间钢结构施工技术的有力补充，能够进一步推动大跨度桁架空间结构在国内建筑钢结构领域内的广泛应用，对国内建筑钢结构行业的持续发展，具有积极的创新意义。
珠海市博物館和规划展览馆（以下简称“珠海两馆”）位于情侣路与海虹路交会处的文化公园东南角，东临情侣路和香炉湾，正对海面，与野狸岛隔海相望，凭海临风，地理位置优越，建筑效果图如图1所示。规划总占地面积50336万平方米，总建筑面积55807平方米。本工程地下一层，博物馆地上三层，规划展览馆地上八层，钢结构工程量共计7500t。
二、主要施工特点
本工程为型钢混凝土柱框架+大跨度钢桁架房屋结构，钢结构效果图如图2所示。在博物馆、中央大厅及规划展览馆三个核心区域中，设计采用大量的钢结构桁架结构体系，该体系的突出特点是在充分利用了空间钢结构良好的受力特性的同时，又最大限度地创造可用性空间，完美地吻合了建筑设计的方案需求。为满足博物馆、中央大厅及规划展览馆不同的功能性需求，三个区域采用的桁架各有特点，形式各异且大小不一，如博物馆桁架数量巨大，体型狭长，对拼装场地及施工部署的要求极高；中央大厅单榀桁架重达146t，高9m，跨度达46m，通过6个大型铰支座立于劲性混凝土柱上，安装时需充分考虑支撑胎架的设计及起重设备的合理搭配；规划展览馆屋面层桁架造型独特，高空散拼时如何实现各构件的精确定位是此单项工程的难点之一。
三、施工技术准备
3.1 结构施工计算和误差调整分析
随着钢结构工程逐渐大型化，其施工技术要求越来越高，结构施工计算分析和施工误差调整分析越来越重要，它是进行这类工程施工最关键的技术措施之一，首先要保证结构施工计算的正确性，其次确保施工误差调整的可控性。同样，珠海两馆博物馆、中央大厅、规划展览馆钢结构各项施工方案在实施前就运用MIDAS、ANSYS、CAD等技术进行了大量的结构施工虚拟仿真计算分析，以论证、比较、判定施工方案的先进性和可操作性，同时确定了为控制、调整钢构件的位置和标高安装误差而采取的施工措施，并且力求这些措施简单方便、误差调整快捷易行。
3.2 制定专项施工质量验收标准
本工程大量使用了钢桁架结构，桁架形式多样，各具特点，桁架与桁架交会位置、桁架与预埋劲性结构连接位置节点十分复杂。在施工中对桁架组装构件的变形值、组装对位、空间三维坐标值如何控制才能达到要求，允许偏差控制在什么范围才能保证整个结构的稳定性和桁架合拢、跨中下挠精度要求，这就要有相应的技术质量标准才指导和控制，而现行的钢结构施工规范对于这种含有多种结构不一复杂桁架的钢结构有一定的局限性，不能完成满足施工需要，因此我们通过多方论证，在国家现行钢结构施工质量验收规范基础上，制定了《珠海两馆钢结构安装工程施工质量验收标准》，作为钢结构安装的质量控制依据，以确保安装精度符合设计和使用功能的要求。
3.3 构件分段与辅助连接耳板及吊点设置
按照尽量降低对吊装设备的起重性能要求、减少吊装次数、满足结构受力和加工运输要求的原则，博物馆单榀桁架分两段运至现场，中央大厅桁架上下弦杆及腹杆合理拆分，规划展览馆桁架部分整榀吊装、部分分段后高空拼装。
桁架分段后大部分仍为大型超重构件，为方便吊装就位、校正和临时固定，确保安装顺利和安装精度，需采取大量的施工技术措施，以降低施工操作难度。因此用于临时连接、吊装吊点、现场拼装固定等临时连接耳板的布置就成为整个钢结构安装里面相当重要的一个环节。 这些临时连接耳板需要根据构件拼装方式和构件重量，事先在构件上设置，并在深化设计图中同构件一起体现，在工厂制作中将其焊接在构件上规定位置。
3.4 选择吊装设备
根据博物馆施工作业面大，钢结构单重在10～30t的构件较多的实际情况，通过吊装工况计算分析，最终选定了一台D1100-63t行走式塔吊作为博物馆施工主要起重设备。中央大厅施工工期短，大型超重构件相对较少，选用一台80t汽车吊完成主构件吊装后，剩余零散构件采用其他工作区域的塔吊完成嵌补。规划展览馆工期最长，零散构件数量巨大，综合考虑经济及施工效率等因素，最终选定了一台中联TC7052-25t塔吊作为主要起重设备。
3.5 确定钢柱安装坐标值与标识
运用虚拟仿真技术，按照施工顺序与步骤对结构进行反变形计算分析，确定出钢柱预调值，由此分别计算出钢柱顶部的深化设计坐标值和安装坐标值。每节钢柱选取至少3个点位进行坐标控制，在制作中将这些点位进行明显标识，它是钢柱吊装就位时的唯一控制依据，关系着构件安装的准确性，必须做到万无一失，精确无误。
四、主要施工方案
针对各区域的桁架结构特点以及相关施工重难点， 结合现场选定的主要起重设备及可利用资源，最终确定了分别适用三个区域不同工况的安装方案。施工平面布置图如图3所示。
4.1 博物馆施工方案
博物馆共三层，共计有42榀跨度达30m，单重超20t的钢桁架。博物馆桁架安装分区主要根据塔吊吊装位置确定，主要分为三个区，A1区、A2区、A3区，分区示意图如图4所示。
桁架工厂分两段制作完成，由现场完成对接拼装及腹杆支撑嵌补，待劲性柱及劲性钢梁完成焊接成稳固体系后，以先A3区、后A1区、A2区的顺序完成吊装。现场施工面临的挑战主要体现在以下两个方面：第一，博物馆每层的钢结构工程量远远大于土建等其他单位的工程量，这意味着钢结构施工时常会面临被催促、被追赶的情形，如何在工期本就相对紧张的情况下解决此道难题，成了钢结构施工面临的第一道挑战；第二，由于桁架均为现场拼装，因此需要在有限的塔吊工作范围内占用较大的拼装场地，此为挑战之二。
为克服以上难题，经借鉴以往类似工程施工方案并加以优化，我们制定以下解决方案。首先，采用“立拼法”取代旧式“卧拼法”，节约拼装场地的同时提高桁架拼装效率，顺利解决了所需的拼装场地问题，接着创造出一套集桁架卸车、拼装、地面焊接、高空就位、高空焊接于一体的钢结构流水组织施工法，此方法高效且便于实施，依靠此方法最终完美地解决了工期问题。“立拼法”及组织流水施工实例如图5所示。
4.2 中央大厅施工方案
中央大厅单榀桁架重达146t，跨度达46m，高9m，通过6个大型铰支座立于劲性混凝土柱上。主桁架整体分为三段，在分段处搭设临时支撑点，按从两端往中间的顺序进行安装。支撑钢柱脚在下层混凝土柱柱顶埋设埋件，并焊接。桁架拆分为散件安装，细部高空安装。方法为：先安装下弦，再安装竖向撑杆，最后安装上弦并进行腹杆散件补缺。鉴于桁架体重超重，跨度过大，又考虑到工程地址位于海边，时常有强风袭扰，初始方案拟定的传统点式胎架无法满足支撑稳定性要求。因此我们在原有点式胎架基础上进行改进和创新，设计出“日”字型支撑胎架，保证了中央大厅桁架安装过程中的稳定性要求。“日”字型支撑胎架及中央大厅施工实景如图6所示。另外，在支撑胎架卸载过程中成立支撑胎架卸载指挥小组，积极做好卸载应急预案，以有效的组织，高效的指挥完成支撑胎架的卸载，为日后的类似工程留下了宝贵的经验。
4.3 规划展览馆施工方案
规划展览馆分布有四个核心筒，核心筒之间均用钢桁架连接，核心筒围成的区域为展览馆中庭，也主要采用钢桁架作为承重结构。单层钢结构的施工顺序为先完成核心筒之间连接桁架主构件的安装，再进行中庭大跨度桁架的高空拼装施工，最后进行零散构件的嵌补。
与博物馆及中央大厅不同的是，规划展览馆的桁架不规则居多，大小不一，形式各异，每一榀桁架的吊装都需要“三思而后行”。尤其是到了屋顶层桁架的安装阶段，钢桁架呈“龙头”造型，如图7所示，零散构件数量巨大，如何在高空拼装作业时高效实现构件的精确定位并完成对接成了我们亟需解决的难题。为此，我们一手抓硬件，采用先进软件和高精度测量仪器，确保工况计算的准确性和测校精度；采用三维坐标测量定位，确保定位精度；利用临时支撑或千斤顶或缆风绳等调节装置进行校正；选用高素质测量人员以及先进的高精度测量仪器进行钢结构安装测量，最终得以克服测量难题，完成规划展览馆的钢结构吊装。
五、结语
随着珠海两馆主体结构的最终封顶，在施工中产生的一系列钢结构施工工艺、技术和桁架跨中下挠变形控制措施，将是对我国复杂桁架空间钢结构施工技术的有力补充，能够进一步推动大跨度桁架空间结构在国内建筑钢结构领域内的广泛应用，对国内建筑钢结构行业的持续发展，具有积极的创新意义。