嚴(yán)寒地區(qū)大型室內(nèi)滑雪場(chǎng)施工關(guān)鍵技術(shù)

中國(guó)建筑第二工程局有限公司二零一九年十月23

2013年我國(guó)提出申辦2022年冬奧會(huì)，并提出“普及冰雪運(yùn)動(dòng)，發(fā)展冰雪產(chǎn)業(yè)”的口號(hào)，本成果依托的哈爾濱萬(wàn)達(dá)茂工程則是在此背景下投資建設(shè)，其建筑面積36.82萬(wàn)平方米，工程投資約60億元，包含世界最大的室內(nèi)滑雪場(chǎng)，已經(jīng)載入吉尼斯世界紀(jì)錄。4四項(xiàng)世界之最面積最大——滑雪場(chǎng)面積8萬(wàn)平米。數(shù)量最多——內(nèi)設(shè)6條滑雪道。落差最大——雪道落差80米。坡度最大——雪道坡度25.4°。5五大技術(shù)特點(diǎn)

2、工程地處嚴(yán)寒地區(qū)，冬季最低氣溫39.8℃，冬夏最大溫差79.6℃。

3、室內(nèi)落差大，斜向煙囪效應(yīng)明顯，環(huán)境要求高，控制難度大。4、多業(yè)態(tài)空間交錯(cuò)布置，施工空間小。5、大面積大傾角室內(nèi)滑雪道切向變形和混凝土裂縫控制難。

1、室內(nèi)滑雪場(chǎng)為新穎靈動(dòng)的“大鋼琴”造型，長(zhǎng)度487米，最大跨度151米，結(jié)構(gòu)落差75米。67序關(guān)鍵技術(shù)名稱一大傾角巨型框架結(jié)構(gòu)體系和“縱向框架+粘滯阻尼器”的支承耗能系統(tǒng)二大傾角巨型框架結(jié)構(gòu)抗震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計(jì)算及適應(yīng)于大溫差和低溫環(huán)境的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)三大跨鋼結(jié)構(gòu)大傾角帶支架滑移技術(shù)四大傾角大面積多層復(fù)合雪道層施工技術(shù)和新型防滑防開(kāi)裂構(gòu)造方法五大空間大落差多目標(biāo)的環(huán)境營(yíng)造技術(shù)及制冷系統(tǒng)廢熱回收技術(shù)六基于BIM的信息化建造技術(shù)81、大傾角巨型框架結(jié)構(gòu)體系和“縱向框架+粘滯阻尼器”的支承耗能系統(tǒng)

重載大跨、大落差是滑雪場(chǎng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，為了減小結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度影響，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)受力的復(fù)雜性，將其劃分為東、中、西三個(gè)區(qū)。結(jié)構(gòu)模型效果圖9

（1）東區(qū)結(jié)構(gòu)

經(jīng)過(guò)雙根斜鋼柱+混凝土結(jié)構(gòu)支撐、雙根斜鋼柱+雙根直鋼柱等多次方案改進(jìn)和論證，最后形成了雙組V型鋼柱+雙根直鋼柱+樓面桁架為主的大傾角巨型框架結(jié)構(gòu)。雙柱結(jié)構(gòu)模型圖四柱結(jié)構(gòu)模型圖最終結(jié)構(gòu)模型圖1、大傾角巨型框架結(jié)構(gòu)體系和“縱向框架+粘滯阻尼器”的支承耗能系統(tǒng)10

（1）東區(qū)結(jié)構(gòu)

該體系解決了大跨重載結(jié)構(gòu)方案中鋼柱水平推力大、結(jié)構(gòu)異形引起的不利扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等問(wèn)題。東區(qū)結(jié)構(gòu)模型圖架剛度中心與質(zhì)量中心關(guān)系示意圖1、大傾角巨型框架結(jié)構(gòu)體系和“縱向框架+粘滯阻尼器”的支承耗能系統(tǒng)11（2）西、中區(qū)結(jié)構(gòu)下部為剛度較低的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)上部鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為橫向桁架、縱向框架結(jié)構(gòu)，根部鉸接，柱間不設(shè)斜撐，在縱向兩端設(shè)置粘滯阻尼器，實(shí)現(xiàn)上下部結(jié)構(gòu)剛度匹配。中區(qū)阻尼器布置圖西、中區(qū)鋼結(jié)構(gòu)模型圖鋼管柱桁架柱主桁架系桿12（1）大傾角巨型框架結(jié)構(gòu)抗震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計(jì)算由于現(xiàn)行規(guī)范中扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的評(píng)估方法不適用于大傾角巨型框架體系，將結(jié)構(gòu)變形與變形處結(jié)構(gòu)高度的比值做為扭轉(zhuǎn)位移比的判斷標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量的簡(jiǎn)化質(zhì)量的偏心2、大傾角巨型框架結(jié)構(gòu)抗震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計(jì)算及適應(yīng)于大溫差和低溫環(huán)境的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)13

（2）適應(yīng)于大溫差和低溫環(huán)境的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外最新規(guī)范進(jìn)行研究，針對(duì)本工程，從鋼材材質(zhì)、板厚選擇及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等方面提出了一些專門的要求。鋼材材質(zhì)的選擇：1.采用Q345C、Q345D級(jí)鋼2.對(duì)于板厚t＜36mm的鋼板，材質(zhì)Q345C，板厚t≥36mm的鋼板，材質(zhì)Q345GJD控制受拉構(gòu)件的最大鋼板厚度不大于36mm根據(jù)鋼板厚度與構(gòu)件的重要性，現(xiàn)場(chǎng)采用螺栓連接，避免焊接帶來(lái)的低溫冷脆問(wèn)題143、大跨鋼結(jié)構(gòu)大傾角帶支架滑移技術(shù)施工場(chǎng)地

（1）施工難點(diǎn)跨度大——滑移部分的屋蓋最大寬度103m。高度高——構(gòu)件最高點(diǎn)標(biāo)高為114.5m。雙曲面體系復(fù)雜——自東向西弧線型下降，從東西向的中軸線向南北兩側(cè)弧形下降，屋蓋下方的雪道層鋼桁架為變坡傾斜面。場(chǎng)地狹窄——與土建施工交叉作業(yè)，只有位于鋼結(jié)構(gòu)東側(cè)的區(qū)域能夠長(zhǎng)期使用。施工通道不得占用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)路不得占用15

（2）關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)使用了沿滑移方向向下傾斜的軌道，將軌道與其支撐鉸接連接，支撐與樓板剛性連接?；七^(guò)程照片軌道支架頂部節(jié)點(diǎn)軌道支架根部節(jié)點(diǎn)16滑靴與屋蓋之間的支架沿滑移方向設(shè)置斜撐和預(yù)應(yīng)力鋼絞線斜拉索，并通過(guò)控制滑移速度保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

（2）關(guān)鍵技術(shù)鋼絞線和斜撐設(shè)置屋蓋支架照片17在滑靴一側(cè)設(shè)置頂推油缸的同時(shí)，另一側(cè)設(shè)置防滑夾軌器作為制動(dòng)系統(tǒng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)及精密傳感器，保證滑移結(jié)構(gòu)姿勢(shì)正確、就位精準(zhǔn)。

（2）關(guān)鍵技術(shù)頂推油缸和夾軌器整體滑移就位184、大傾角大面積多層復(fù)合雪道層施工技術(shù)和新型防滑防開(kāi)裂構(gòu)造方法

（1）工程難點(diǎn)

雪道面積大——共6.5萬(wàn)平方米

最大傾角25.4°——遠(yuǎn)大于目前室內(nèi)滑雪場(chǎng)的17°最大傾角

做法層多，沿斜面方向易變形——雪道層自下而上有10余道做法層，其中防潮層、防水層易變形，設(shè)計(jì)施工無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循。雪道層營(yíng)造做法剖面圖19制作復(fù)合雪道試件，對(duì)其進(jìn)行抗滑移能力測(cè)試，同時(shí)研究SBS防水卷材的蠕變性能和混凝土面層抗裂性能。雪道基層抗滑移能力測(cè)試試驗(yàn)

（2）關(guān)鍵技術(shù)20試驗(yàn)表明：保溫層與底層砂漿之間的變形最大。聚氨酯涂膜厚度和均勻性、SBS卷材蠕變對(duì)變形影響也較大。經(jīng)模擬計(jì)算，由溫差引起的拉應(yīng)力更容易引起混凝土開(kāi)裂。雪道做法層間位移雪道承載力和變形

（2）關(guān)鍵技術(shù)21

（2）關(guān)鍵技術(shù)發(fā)明一種防滑防開(kāi)裂節(jié)點(diǎn)將大面積面層分隔成塊，防止裂縫產(chǎn)生，同時(shí)解決了做法層間位移大的問(wèn)題，還避免了冷橋的產(chǎn)生。1）在面層設(shè)置通長(zhǎng)防滑混凝土帶，將大面積面層分隔成塊，防止裂縫產(chǎn)生；2）在混凝土基層上設(shè)置通長(zhǎng)混凝土反坎，解決保溫材料與聚氨酯涂膜之間層間滑移量大的問(wèn)題；3）在混凝土反坎和混凝土帶之間設(shè)置內(nèi)部填充發(fā)泡聚氨酯的方鋼抗剪鍵，同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩者之間的連接和防止冷橋的作用；4）混凝土反坎和混凝土帶之間的保溫材料隔熱系數(shù)提高，采用真空板。225、大空間大落差多目標(biāo)的環(huán)境營(yíng)造技術(shù)及制冷系統(tǒng)廢熱回收技術(shù)

滑雪場(chǎng)面積大——8萬(wàn)平方米

室內(nèi)凈高大——最大凈高30米室內(nèi)空間落差大——高差100米環(huán)境要求高——除了達(dá)到積雪狀態(tài)之外，還要確保溫度、濕度、CO2濃度、風(fēng)速等滿足人員的舒適度要求。23

（1）工程難點(diǎn)1）研發(fā)巖棉+PIR復(fù)合高效保溫板，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.19W/m2K，同時(shí)滿足防火要求。2）研發(fā)使用冷源分離式造雪機(jī)，不但節(jié)約投資成本，節(jié)能效率同樣明顯，同樣造雪條件下，造雪成本僅為43kwh/m3，比國(guó)外機(jī)器節(jié)能28%以上。3）制冷機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生大量廢熱，通過(guò)回收制冷劑顯熱熱量，持續(xù)加熱熱乙二醇溶液，可使水溫達(dá)到25-35℃，為融雪坑融雪、除濕機(jī)融霜、冷風(fēng)機(jī)融霜及地面防結(jié)露系統(tǒng)等提供熱源。主要系統(tǒng)關(guān)系圖造雪機(jī)照片

（2）關(guān)鍵技術(shù)244）研發(fā)使用計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境智能控制。

現(xiàn)場(chǎng)布置9000余個(gè)傳感器，實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)控制能力。檢測(cè)和控制的主要內(nèi)容包括：滑雪場(chǎng)內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度、低溫乙二醇系統(tǒng)壓力檢測(cè)、各水系統(tǒng)循環(huán)供回溫度檢測(cè)、根據(jù)系統(tǒng)冷、熱負(fù)荷變化，自動(dòng)控制設(shè)備投入使用數(shù)量、各電動(dòng)閥及電磁閥自動(dòng)控制，以及各系統(tǒng)壓力超標(biāo)時(shí)聲光報(bào)警信號(hào)等。制冷機(jī)房監(jiān)控1系統(tǒng)雪場(chǎng)區(qū)界面

（2）關(guān)鍵技術(shù)256、基于BIM的信息化建造技術(shù)模擬運(yùn)動(dòng)視角，合理優(yōu)化建筑體型進(jìn)度4D模擬物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)掌控物資動(dòng)態(tài)26BIM應(yīng)用在工程建造全過(guò)程，主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：6、基于BIM的信息化建造技術(shù)GIS技術(shù)反向建模，消除誤差5D成本管控協(xié)助雪道異形結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)交底272829本工程是以我國(guó)申辦2022年冬奧會(huì)為契機(jī)，而建成的大型冰雪運(yùn)動(dòng)商業(yè)綜合體，是“激情冰雪，筑夢(mèng)冬奧”的重要載體。現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)外滑雪隊(duì)訓(xùn)練基地，冬奧會(huì)滑雪、冰壺備戰(zhàn)基地，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)室內(nèi)滑雪與購(gòu)物中心結(jié)合，實(shí)現(xiàn)效益共贏的先河。30獲得“世界最大室內(nèi)滑雪場(chǎng)”吉尼斯世界紀(jì)錄3132已獲得授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)、實(shí)用新型專利7項(xiàng)，近期受理發(fā)明專利4項(xiàng)獲得省級(jí)工法4篇，中建集團(tuán)工法2篇。33軟件著作9篇。34該成果已經(jīng)通過(guò)中國(guó)建筑集團(tuán)有限公司組織的專家評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)委員會(huì)一致認(rèn)為，該成果總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。3536工程多次獲得中央電視臺(tái)、黑龍江衛(wèi)視的報(bào)道，CCTV4《走遍中國(guó)》欄目以《冰雪筑夢(mèng)》為題深入報(bào)道了哈爾濱萬(wàn)達(dá)茂項(xiàng)目。社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著。3738