[摘要] 上海天文馆为了模拟天体运行轨迹，上海天文馆的建筑结构造型全部为异形、多曲面，给施工带来巨大的难题及挑战。一起来看看它的建设纪实。
上海天文馆，这座迄今为止全世界面积最大的天文馆于7月17日举行开幕仪式。上海天文馆是上海市“十三五”期间重大市政文化公益项目、重要的科普基础设施，也是服务上海科技创新中心建设的重要举措。它是国内首次将“专业级”观测设施建在科普场馆内的天文馆，展馆内营造出高精度模拟星空和沉浸式宇宙漫游的场景，可以通过天文望远镜实际观测到太阳和众多星体。
坐落于临港新片区，建筑面积约3.8万平方米。馆内独具特色的圆洞天窗、球幕影院和倒穹顶三个圆形元素构成的“三体”结构一直被人津津乐道。然而，为了模拟天体运行轨迹，上海天文馆的建筑结构造型全部为异形、多曲面，给施工带来巨大的难题及挑战。
攻克异形“大悬挑”难题
在观众入口处，包围着圆洞天窗的大悬挑从外观看像一顶巨大的遮阳帽帽檐，在平面悬挑最大超38米、跨度最大超60米， 相当于4个标准篮球场的范围内，重量超2000吨的异型大悬挑不仅是中国之最，在世界上也是极其罕见的。除了大悬挑的自重外，它还要承担展品和游客的重量，如何在保障安全的前提下保证由近千个不同形状、不同尺寸构件组成的大悬挑安装精度?如何将大悬挑安装在钢骨剪力墙核心筒上并安全卸载?
项目团队运用了BIM技术、分步分段吊装技术、分段支撑安装技术。首先采用BIM技术将大悬挑内外桁架分为九段，并对各段的连接节点及空间尺寸进行深化分析，找出各构件的空间定位和尺寸，在工厂对构件进行预加工、预拼装、编号，缩小构件间的安装偏差。经过数十天的不断调整，解决了大直径、多角度、结构形状变化多的难题。
结构吊装过程中，项目部首次采用了分步分段吊装的施工方法。先将内、外桁架分成九段用300吨汽车吊进行2点吊装，再将二层桁架划分为30个组合单元进行吊装，后期再对其中的7个组合单元用350吨履带进行补缺吊装。
卸载事关大悬挑施工的成败。项目相关负责人表示，我们制订了“先单层桁架，后屋面桁架”的工艺流程。单层桁架采用分级卸载的方式，由中间向两层卸载，循环往复;屋面桁架采用氧气割刀切割的方式，两侧卸载同步进行。二层桁架卸载采用多点同步分级循环卸载，按照“多次循环、微量下降”的原则，单次卸载不超过5毫米。最后在每个分区单个同步卸载点支撑一侧布置一个20——100吨的千斤顶作为临时支座，通过置换割除支撑顶部，直至卸载完成。
攻克悬空球幕影院钢结构安装难题
一楼直径30米的球幕影院也是全馆的一大亮点。球体的内部由大量钢结构组成，因钢环梁内置于砼梁内部，钢骨梁的截面又大且为环形，所以施工难度非常大。
为了实现这一效果，项目团队根据钢梁分段点位置进行排架的加密加固，在木模板上部放置支承架以便H型环梁于现场进行对接。根据现场布设的塔机的性能参数，对球幕影院钢结构杆件进行合理分析计算，在满足塔机性能参数的情况下，进行单元件组合后再进行安装;上部钢结构安装前于内部搭设满堂脚手架作为操作平台，以确保上部结构的安装和安全保障。
攻克倒穹顶劲性混凝土柱施工难题
顺着200多米的旋转步道，在三楼我们看到了倒穹顶，这个与常规穹顶相反的构造让人仿佛置身于一个大碗之中。这是对古罗马穹顶式天窗的现代创意改造，既起到了引导日光进入中庭的功能，又能在夜间观星时起到再造地平线的作用，因为穹顶是下凹的，可以有效地阻挡周围地面灯光的影响，形成一个类似在山谷中观测的效果，想进行夜间观测的游客可以上到穹顶平台。
倒穹顶施工中最难的就是 “三脚架”劲性混凝土柱，全高为26.00米。向外倾斜19°~60°，斜长26.67~30.31米，且“三脚架”柱均为曲面倾斜，为了保证结构的稳定与安全，项目团队通过商议，决定在施工时采用优质镀塑光面胶合板，异型部位采用型钢微弯焊接加固方式等体系，采用自密实混凝土确保了劲性混凝土柱的密实度，同时采用BIM模型技术，对模板支撑进行细部放样定位，劲性混凝土柱安装及钢筋绑扎等工况模拟，以此确保了结构架体的稳定性和倒穹顶结构造型。
此外，整个施工过程还综合运用了数字建造技术：采用BIM技术建立三维模型、模拟施工工况和施工方案;采用复杂结构施工控制技术，对施工过程进行虚拟仿真分析，保证施工过程的建筑结构安全;三是采用基于卫星定位的三维空间测量技术，保证工程施工质量和异型不规则构件的安装精度。
随着上海天文馆开幕，异形结构设计的施工措施得到了很好的运用。针对上海天文馆钢结构造型复杂、混凝土异形曲面多、施工要求高等特点，形成了一系列具有针对性的施工技术方案，确保整个工程实施后获得良好的经济效益。
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