上海天文館，這座迄今為止全世界面積最大的天文館于7月17日舉行開幕儀式。上海天文館是上海市“十三五”期間重大市政文化公益項目、重要的科普基礎設施，也是服務上?？萍紕?chuàng)新中心建設的重要舉措。它是國內(nèi)首次將“專業(yè)級”觀測設施建在科普場館內(nèi)的天文館，展館內(nèi)營造出高精度模擬星空和沉浸式宇宙漫游的場景，可以通過天文望遠鏡實際觀測到太陽和眾多星體。

由上海建工七建集團歷時三年打造的上海天文館，坐落于臨港新片區(qū)，建筑面積約3.8萬平方米。館內(nèi)獨具特色的圓洞天窗、球幕影院和倒穹頂三個圓形元素構成的“三體”結構被人津津樂道。為了模擬天體運行軌跡，上海天文館的建筑結構造型全部為異形、多曲面，給施工帶來巨大的難題及挑戰(zhàn)。

固定超大的“帽檐”

在觀眾入口處，包圍著圓洞天窗的大懸挑從外觀看像一頂巨大的遮陽帽帽檐，在平面懸挑最大超38米、跨度最大超60米、相當于4個標準籃球場的范圍內(nèi)，重量超2000噸的異型大懸挑不僅是中國之最，在世界上也是極其罕見的。除了大懸挑的自重外，它還要承擔展品和游客的重量，如何在保障安全的前提下保證由近千個不同形狀、不同尺寸構件組成的大懸挑安裝精度？如何將大懸挑安裝在鋼骨剪力墻核心筒上并安全卸載？

項目團隊運用了BIM技術、分步分段吊裝技術、分段支撐安裝技術。首先采用BIM技術將大懸挑內(nèi)外桁架分為九段，并對各段的連接節(jié)點及空間尺寸進行深化分析，找出各構件的空間定位和尺寸，在工廠對構件進行預加工、預拼裝、編號，縮小構件間的安裝偏差。經(jīng)過數(shù)十天的不斷調(diào)整，解決了大直徑、多角度、結構形狀變化多的難題。

結構吊裝過程中，項目部首次采用了分步分段吊裝的施工方法。先將內(nèi)、外桁架分成九段用300噸汽車吊進行2點吊裝，再將二層桁架劃分為30個組合單元進行吊裝，后期再對其中的7個組合單元用350噸履帶進行補缺吊裝。

卸載事關大懸挑施工的成敗。項目相關負責人表示，項目制訂了“先單層桁架，后屋面桁架”的工藝流程。單層桁架采用分級卸載的方式，由中間向兩層卸載，循環(huán)往復；屋面桁架采用氧氣割刀切割的方式，兩側卸載同步進行。二層桁架卸載采用多點同步分級循環(huán)卸載，按照“多次循環(huán)、微量下降”的原則，單次卸載不超過5毫米。最后在每個分區(qū)單個同步卸載點支撐一側布置一個20噸~100噸的千斤頂作為臨時支座，通過置換割除支撐頂部，直至卸載完成。

安裝海量的“鋼骨”

一樓直徑30米的球幕影院也是全館的一大亮點。球體的內(nèi)部由大量鋼結構組成，因鋼環(huán)梁內(nèi)置于砼梁內(nèi)部，鋼骨梁的截面又大且為環(huán)形，所以施工難度非常大。

為了實現(xiàn)這一效果，項目團隊根據(jù)鋼梁分段點位置進行排架的加密加固，在木模板上部放置支承架以便H型環(huán)梁于現(xiàn)場進行對接。根據(jù)現(xiàn)場布設的塔機的性能參數(shù)，對球幕影院鋼結構桿件進行合理分析計算，在滿足塔機性能參數(shù)的情況下，進行單元件組合后再進行安裝；上部鋼結構安裝前，于內(nèi)部搭設滿堂腳手架作為操作平臺，以確保上部結構的安裝和安全保障。

澆筑神奇的“巨碗”

順著200多米的旋轉(zhuǎn)步道，在三樓我們看到了倒穹頂，這個與常規(guī)穹頂相反的構造讓人仿佛置身于一個大碗之中。這是對古羅馬穹頂式天窗的現(xiàn)代創(chuàng)意改造，既起到了引導日光進入中庭的功能，又能在夜間觀星時起到再造地平線的作用。因為穹頂是下凹的，可以有效地阻擋周圍地面燈光的影響，形成一個類似在山谷中觀測的效果，想進行夜間觀測的游客可以上到穹頂平臺。

倒穹頂施工中最難的就是“三腳架”勁性混凝土柱，全高為26米。向外傾斜19°~60°，斜長26.67米~30.31米，且“三腳架”柱均為曲面傾斜。為了保證結構的穩(wěn)定與安全，項目團隊通過商議，決定在施工時采用優(yōu)質(zhì)鍍塑光面膠合板，異型部位采用型鋼微彎焊接加固方式等體系，采用自密實混凝土確保了勁性混凝土柱的密實度，同時采用BIM模型技術，對模板支撐進行細部放樣定位，勁性混凝土柱安裝及鋼筋綁扎等工況模擬，以此確保了結構架體的穩(wěn)定性。

此外，整個施工過程還綜合運用了數(shù)字建造技術：采用BIM技術建立三維模型、模擬施工工況和施工方案；采用復雜結構施工控制技術，對施工過程進行虛擬仿真分析，保證施工過程的建筑結構安全；采用基于衛(wèi)星定位的三維空間測量技術，保證工程施工質(zhì)量和異型不規(guī)則構件的安裝精度。

隨著上海天文館開幕，異形結構設計的施工措施得到了很好的運用。上海建工七建集團形成了大量的異形鋼結構和混凝土結構關鍵技術總結。針對上海天文館鋼結構造型復雜、混凝土異形曲面多、施工要求高等特點，形成了一系列具有針對性的施工技術方案，確保整個工程實施后獲得良好的經(jīng)濟效益。