中央电视台新址使用材料与工程环境调查分析

中央电视台新址使用材料与工程环境调查分析中央电视台新址简介1.新址主楼钢结构及用钢特点2.新型高性能灌浆材料和技术应用3.新址工程幕墙玻璃设计4.中央电视台新址简介•中央电视台新台址是国家重点工程之一，总耗资约50亿元人民币，位于北京市朝阳区中央商务区（CBD）核心地带，用地面积18.7万平方米，总建筑面积55万平方米，最高建筑234米。•主楼是新台址的主要部分，建筑面积47.08万平方米，包括两座斜塔楼，分别为52层、高234米和44层、高194米。地下均为3层，并由悬臂钢结构连接，总建筑面积49.59万平方米。地上工程为全钢结构，工程总用钢量将达14万吨,钢构件5.4万个,是国内最大的单体钢结构工程。中央电视台新址主楼钢结构及用钢特点•央视新址悬臂钢结构即两栋主塔楼分别以大跨度外伸部分在162米以上高空悬挑75.165米（塔楼二）和67.165米（塔楼一），然后折形相交对接。即在大楼顶部162.2米以上形成折形门式结构体系，组成了一个14层楼高，宽度是39.1米、高度为56米的悬挑空间，用钢量为1.8万吨。中央电视台新台址主楼选用钢材的性能要求(1)钢材性能要求高由于国内没有大批量厚板和高强钢在重要建筑工程中的应用实例，央视新址主楼尚属首例，设计对结构钢材的要求如下表所列。(2)对焊接材料要求本工程对焊接材料也提出明确要求，工程中所用的焊缝金属应与主体金属强度相适应，当不同强度的钢材焊接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。由焊接材料及焊接工序所形成的焊缝，其机械性能应不低于原构件的等级。对Q390或Q420钢材应选用低合金E55系列焊条直接承受动力荷载或振动荷载、厚板焊接的结构应采用低氢型碱性焊条或超低氢型焊条。中央电视台新台址主楼钢材的选择及用量•主要品种有：Q235-C、Q345-C、390-D（仅用于地下预埋的13根柱）、Q420-D、S460M、Q345-GJ等。此外还有压型钢板（0.9mm厚镀锌钢板，锌层为275g/m2）计29.6万m2，高强螺栓115万套，栓钉227.5万套，防火涂料面积达56.7万m2，预应力锚栓（M75）多达100t。•主楼钢结构用钢量达12.18万t，构件共4.15万件。其中40mm以上钢板为7.5274万t，占总用量的61.8％。Q420和S460的板厚有：110、100、80mm三种。表2央视主楼高强钢统计表3央视工程厚钢板统计新型高性能灌浆材料和灌浆技术在中央电视台新址工程中的应用•中央电视台新址主楼是一座钢结构建筑，整体用钢量14万吨，钢结构构件4-5万个，大的钢梁有30多米长，近1米宽，整个悬臂钢结构重量是1.8万吨。如此大的钢结构坐落在地下超厚大体积承台基础筏板上，筏板上大量异型钢结构柱底缝隙全部靠二次灌浆填实。施工难点•柱脚缝隙厚薄不一，20—80mm深度的缝隙较多，个别的缝隙还被混凝土块堵塞；•柱脚的形式各异，尺寸较大，最大的柱脚投影面积为3100mx241Omm，而且柱脚下面抗剪件较多，使柱脚与下层混凝土之间形成许多虽然连通但连通口很小的小空间，加大了浇注难度；•浇注施工空间有限，交叉作业较多；•灌浆料强度要求高，根据合同规定，在满足YB/T9261—98水泥基灌浆材料施工技术规程的基础上，应同时满足1d强度≥3OMPa；28d强度≥8OMPa；1d竖向膨胀率≥0.02％；流动度≥300mm。原材料选择•为满足该项目的要求，分别选择不同品种的水泥和掺合料、不同级配的石英砂以及不同性能的外加剂进行试验。其中：水泥选择某场P.O42.5R和冀东P.Ⅱ42.5R；掺合料选择S95级矿渣粉和含硅量≥9O％的硅粉；外加剂选择普通高效减水剂和经过特殊复配的超塑化剂。石英砂选择级配机制石英砂，膨胀源采用中国建筑材料科学研究总院研制的硫铝酸盐类高效膨胀剂，不再进行其它比较筛选。•灌浆料采用中国建材研究院生产的WGM无收缩高强灌浆料。该材料高早强、自流平，级配良好，预拌密实，可承受重载。无氯、无锈蚀、泌水或其他有害金属，无毒、无腐蚀性，使用方便，造价经济。试验研究(1)按GB175—1999试验方法对某厂P.O42.5R和冀东P.Ⅱ42.5R分别进行检测（结果见表4）。由试验结果得到，作为灌浆材料，P.Ⅱ42.5R明显优于P.O42.5R，以下试验均采用P.Ⅱ42.5R进行。表4水泥性能对比试验(2)按GB175—1999试验方法，分别用唐山产S95级矿渣粉和山西产含硅量≥9O％的硅粉按不同替代量替代水泥进行试验(结果见表5)。由试验结果得到，在对1d强度和28d强度均有较高要求时，H5是不错的选择。表5掺合料性能对比试验(3)胶砂比试验选择相同的用水量，以P.Ⅱ42.5R、含硅量≥9O％的硅粉、高效膨胀剂组成胶结材，对比检验流24动度和1d竖向膨胀率（结果见表6）。由试验结果得到，综合考虑流动度和竖向膨胀率因素，S2是可行的。表6胶砂比对流动度及膨胀率的影响(4)外加剂对比试验(结果见表7)以C2、H5、S2为基础，对比外加剂试验，可以得到，WGM1型明显优于2型，可以作为模拟试验的基本材料。表7外加剂性能对比试验实际施工总结•央视新址整个柱脚灌浆分包工程历时4个月，使用新型高性能灌浆材料260余吨，所有见证取样全部满足设计要求，28d最高强度达到94．1MPa。中央电视台新址工程幕墙玻璃设计•央视新址幕墙玻璃系统简介中央电视台新址主楼的幕墙系统为钢支架系统支撑的单元式铝材、玻璃以及钢结构沟槽装配集成板块，是融隔热、防水和排水功能于一体的工厂预制单元玻璃幕墙体系。幕墙次级钢框架构件悬挂于斜交构架之上，悬吊竖框顶部固定，底部放松。受到楼板的横向约束，幕墙恒载不传向楼板的边缘。次级钢支架为连续的立面菱形体系。整个央视新址单体的玻璃面积超过10万m2，针对电视台为密集型人员办公、密集型设备安置和密集型人流等特点的多功能大厦，要求幕墙玻璃不但可提供足够的日照和发挥保温功能，而且还能保障极佳的自然采光和幕墙能见度，从而使用户拥有舒适的工作环境，同时也要满足建筑师外观设计的需要。从专业角度上讲，是在太阳总能量透过率、高透光率、隔热保温、室内柔和光线和外观等方面进行平衡与选择。可行性方案讨论•太阳光具有双重性：在不同季节或在同一季节的不同时间，人们的要求不尽相同，甚至会完全相反。建筑在被动式利用太阳能方面，存在着两种效应，即：温室效应和烟囱效应。温室效应是指玻璃的透过太阳光谱短波阻断太阳光谱长波的特性，给室内持续增热，这一现象可以实现建筑的被动式采暖；而烟囱效应则指空气受热膨胀变轻，向上部空间流动，原来空间由于空气的流失而产生局部负压，导致下部另外空间的空气流入补充，从而引起室内气流的运动，烟囱效应可以用来实现建筑的被动式降温。•目前，还没有单一品种的玻璃能够同时兼具这两种不同的效应，达到室内舒适的目的。如将改变幕墙系统的思路转移到玻璃系统的结构上，使用复合系统来改善玻璃的性能，是不失为一种解决问题的思路。玻璃幕墙玻璃选择、配置及性能指标等•综合多方面的考虑，最终选择了方案B（如下图）作为央视新址幕墙玻璃的选择方案。•其玻璃配置、性能指标等如下：（1）由外向内顺序装配：透明钢化玻璃,夹层玻璃（PVB或SGP膜），表面丝网印刷彩釉，表面镀SuperNeutral双银低辐射软镀层(以达到SHGC值)→带有内填干燥剂的黑色暖边隔片和聚氯合成橡胶密封剂的16mm空气层→夹层玻璃（PVB或SGP膜）→透明钢化玻璃。（2）玻璃节能性能参数指标日照热量系数≦0.20，传热系数≦1.7W/Mk（3）彩釉图案：圆点中心距3.5mm，圆点中心连线成60º角，圆点的直径为2mm，整个玻璃面有30％的覆盖率。可选彩釉颜色：金属银色、黑色或镜面。在中央电视台新址的建设中运用到了许多先进的技术与材料，例如新型灌浆技术等，这些新技术的使用也使得中央电视台新址成为一个新的标志性建筑，同时也为未来建筑中新型技术的使用提供了参照。