杭州蕭山機場航站樓鋼結(jié)構(gòu)的施工

1、杭州蕭山機場航站樓鋼結(jié)構(gòu)的施工作者：王金花 金維善 居榮初 袁明遠    來源：杭州大地網(wǎng)架制造有限公司點擊數(shù)：285    時間：2003-3-25 20:01:201  工程概況    杭州蕭山機場是國家民航總局和浙江省“九無”重點建設(shè)工程，國內(nèi)重要干線和國際定期航班機場。它距杭州市中心27km，占地約484km2，為一次規(guī)劃，分期建設(shè)，分近、中、遠三期實施。航站樓總面積8萬余平方米，一期工程總投資27.7億元。機場航站樓

2、鋼結(jié)構(gòu)項目包括候機樓、候機衛(wèi)星廳、長廊和連廊鋼結(jié)構(gòu)等四個子項。機場候機樓為兩層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，整個屋面鋼結(jié)構(gòu)面積3.7萬m，總用鋼量約5500t。全部鋼結(jié)構(gòu)項目，采用國際招標(biāo)選定施工單位，杭州大地網(wǎng)架制造有限公司以自己的技術(shù)實力、質(zhì)量信譽和合理的標(biāo)準(zhǔn)，在中外23家競爭對手中，被選為施工單位。目前已順利完成了合同任務(wù)，造價人才網(wǎng)屋面鋼結(jié)構(gòu)主體已被評為優(yōu)質(zhì)工程?，F(xiàn)將工程實施經(jīng)驗簡述于下，供同行參考。    (1)主梁總長為56m，由36m和12m兩跨連續(xù)鋼桁架梁在兩端各懸挑4m所構(gòu)成。桁架上弦采用2219×6圓管，下弦為1219×16

3、圓管，斜腹桿由多根102×7圓管構(gòu)成。由上、下弦及腹桿所組成的管桁架，其截面為不等邊三角形，支承于標(biāo)高16.35m的鋼筋混凝土柱頂上。在管桁架上擱置大波浪鋼檁條，其正、反曲率半徑30050mm，各跨檁條連接后總長235m ，共24根，大波浪檁條間距2.43m。    (2)主跨兩旁設(shè)置兩邊跨，跨長分別為27m和31m的“H”空腹鋼梁，支撐在標(biāo)高1.93m的柱頂上，邊跨用小波浪檁條，其正、反曲率半徑2750mm，邊跨與主跨屋面之間高差部分設(shè)置玻璃幕墻。    (3)候機樓入口，由“谷”、“峰”相間

4、組成的雨篷，其總長235m，投影面積分別為9.6m×10m、10m×13m、10m×23.2m三種。“谷”、“峰”由正、反圓弧曲面形成。二者均用箱形截面的曲梁和直梁焊接而成。鋼圓柱伸出于“谷”雨篷的中間位置，柱頂有4根119 ×9呈放射形設(shè)置的斜拉桿，它的下端吊掛“谷”、“峰”的直邊梁。    (4)衛(wèi)星廳屋面是由6塊單層殼體組成的鋼結(jié)構(gòu)。其中4塊殼體為兩對水平擱置的圓柱體，外表面經(jīng)切割、拼裝組合，其半徑分別為13.04m和54.25m。其余2塊網(wǎng)殼為一對與水平面成一角度的圓柱面，半徑為41.153m。每

5、個殼體曲面沿著圓柱軸向和圓弧向布置成雙面正交的“H”鋼梁，形成空間結(jié)構(gòu)體系，監(jiān)理工程師論壇荷載通過相關(guān)線梁、連梁、邊梁傳給編號為P1、3、的16榀桁架。    其余如登機橋等由一般型鋼組成平面的鋼結(jié)構(gòu)，本文從略。2  鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作2.1 制作前的準(zhǔn)備    (1)根據(jù)設(shè)計規(guī)定使用的鋼材類別，規(guī)格和質(zhì)量要求，把好采購材料驗收關(guān)，檢查材料質(zhì)量合格證書和質(zhì)保單及鋼材外觀質(zhì)量檢驗，按規(guī)范要求，分批檢驗材料的理化性能。    (2)根據(jù)設(shè)計圖紙要求，向有

6、關(guān)部門進行工藝、制作和安裝等方面的技術(shù)交底，并對構(gòu)件翻樣、焊接、下料等制作全過程進行電腦聯(lián)網(wǎng)，減少中間環(huán)節(jié)的差錯。    (3)編制各單元體構(gòu)件的工藝作業(yè)指導(dǎo)書。承重構(gòu)件焊縫質(zhì)量必須達到2級，施焊焊工必須具備操作上崗證，并經(jīng)過培訓(xùn)和試焊合格后才能上崗操作。2.2 構(gòu)件制作2.2.1 長56m、重18t空間管桁架制作    (1)管桁架全部采用16Mn無縫鋼管，斜腹桿與上、下弦桿軸線，均呈空間相交。制作時，將斜腹管桿兩端頭部切割成立體曲面，上、下弦圓管切割成立體曲率孔口。按工藝規(guī)程，只有數(shù)控相貫線

7、切割機才能滿足制作質(zhì)量要求，因此，該道工序在日本產(chǎn)的空氣等離子相貫線切割機上加工，使加工質(zhì)量得到保證，并確保了加工進度。    (2)管桁架制作分段的選擇。根據(jù)制作工藝要求、加工設(shè)備條件、運輸長度限制等因素，為減少現(xiàn)場拼接點和確保制作質(zhì)量，管桁架分三段制作。分段制作的構(gòu)件在出廠前必須試拼裝至56m整長，以保證構(gòu)件在運往施工現(xiàn)場能順利拼接。在試拼接過程中除了要做好構(gòu)件編號、記錄登記和列出清單以外，還要做到以下幾點：    管桁架拼接口設(shè)置3塊異形插板鐵，三角形布置在一端接口，并焊接固定。拼接時插入另一端接口，作為保持

8、管桁架幾何形狀和起拱要求之用；    上下弦圓管拼接口兩端添焊臨時固定的連接鋼板便于拼裝時螺栓臨時連接固定；    在加工構(gòu)件上標(biāo)識軸線編號、拼接位置和便于拼接時控制各制作段在同一平面內(nèi)的標(biāo)識點。    實踐證明，采取上述試拼裝技術(shù)措施后，使拼接和管桁架的起拱度能符合設(shè)計要求，軸線均在同一平面內(nèi)，尺寸誤差小于規(guī)范要求，現(xiàn)場拼接操作方便，確保管桁架與支承圓柱中心線相對應(yīng)。2.2.2 大波浪檁條制作    “T”型截面的大波浪檁條

9、支承在間距12m的管桁架上，其上翼緣寬180mm，厚20mm，腹板厚度20mm?！癟”截面下口加焊180×圓管，總高350mm。要彎曲成正、反曲率，由于檁條本身截面剛度較大，而且曲率誤差要符合規(guī)范和設(shè)計要求，因此難度很大。    (1)檁條制作長度的確定：大波浪檁條的水平投影制作長度的確定曾提出三種方案：     從受力性能分析拼接點，選在受力較小范圍，選定制作長度分18m和6m兩種；     盡可能減少施工現(xiàn)場拼接點，加快施工進度，選定正、反波

10、組合以24m長度為好；     從有利于制作、吊裝方面考慮，選定水平長度為12m。    對以上三方案反復(fù)分析其利弊，最終選定方案。其優(yōu)點是制作段種類、數(shù)量減少，制作過程中的曲率半徑誤差容易控制，拼接點數(shù)量雖稍有增加，但拼接點在管桁架上弦平面內(nèi)，可省去吊裝時的大面積操作腳手架，使操作方便、安全，拼裝質(zhì)量有保障。    (2)大波浪檁條的翼緣、腹板、下圓管的曲率成型與結(jié)合：按施工設(shè)計圖要求，檁條由三桿件焊接組成，是航站樓鋼結(jié)構(gòu)項目加工難度比較大的構(gòu)件。如果是直線檁條，

11、可采用埋弧焊機加工成型，問題在于三桿件截面焊接后，要形成應(yīng)有的曲率，既沒有現(xiàn)成的加工設(shè)備，又一時無處采購。為了攻克這一難題，采取了以下加工工藝：    利用現(xiàn)有大型卷板機，改裝上自己研制的300t軋輥和曲率成型模夾具，解決了分別壓制三桿件曲率的設(shè)備；    將檁條的翼緣、腹板、下圓管，分別在曲率加工設(shè)備上壓制加工，形成統(tǒng)一的曲度；    將形成統(tǒng)一曲率的翼緣、腹板、下圓管，用CO氣體保護焊機焊接結(jié)合成曲率檁條。為確保三桿件組合焊接過程產(chǎn)生的變形誤差不超過公差范圍，在施焊前將三

12、桿件設(shè)置在胎模平臺上進行拼裝，控制拼接尺寸，然后用夾具緊固，再進行施焊，使檁條的曲率都在設(shè)計規(guī)定范圍之內(nèi)，從而保證了施工進度。2.2.3 小波浪檁條的制作    小波浪檁條截面大小與大波浪檁條相同，僅曲率半徑有所不同，但制作量大，每根長12m，總量達1560根。其制作工藝與制作大波浪檁條一樣，只需在300t曲率成型加工設(shè)備上調(diào)換軋輥和曲率成型模具即可。2.2.4 27m和31m“H”空腹鋼梁制作     “H”型鋼梁截面高度1000mm，上下翼緣寬350mm×厚25mm，腹板

13、厚度25mm。在腹板內(nèi)需切割14個半徑為200mm、長900mm橢圓形孔而成為空腹梁。上下翼緣、腹板和其內(nèi)割孔采用數(shù)控多頭切割加工；腹板上下端焊接坡口采用數(shù)控鎖口機加工；由林肯門式埋弧焊機焊接；經(jīng)翼緣和腹板校正機校正后，由自動噴丸除銹機除銹，使該類構(gòu)件制作質(zhì)量做到絕對可靠。2.2.5 曲面雨篷制作    整長雨篷由“谷”、“峰”雨篷間隔組成。雨篷系圓弧曲梁和直線條梁焊接而成，截面尺寸高300mm×寬400mm×壁厚16mm。先由液壓板料折彎機彎曲成箱梁上下曲板，再以手工焊成。每一雨篷的兩邊直線箱梁各有一定傾斜度的2120mm

14、留孔，采用數(shù)控三維鉆床等設(shè)備加工。2.2.6 衛(wèi)星廳屋面殼體制作    衛(wèi)星廳屋面6塊單層殼體鋼結(jié)構(gòu)，其投影為邊長62.77m的正方形，由相貫線梁、連梁、邊梁與16榀桁架連接成空間體系。構(gòu)件為“H”型截面，分為A、B、C三個系列。其中A和B系列各有3種規(guī)格，C系列有2種規(guī)格。16榀桁架分別編號為P、類型。桁架上下弦、相貫線梁、連梁均為B系列。桁架腹桿為C系列桿。殼體幾何形狀十分復(fù)雜。為了提高剛度和穩(wěn)定性，設(shè)計選用剛性連接，擁有不少非正交空間多桿交匯復(fù)雜節(jié)點，制作難度大。經(jīng)多次電腦翻樣核定，又由于設(shè)計尺寸不詳和存在誤差，多次與設(shè)計方研究作相應(yīng)調(diào)整

15、。另外，為了減少現(xiàn)場拼接難度，部分構(gòu)件事先進行試拼和接長，有些節(jié)點進行試裝，因而在正式吊裝過程中沒有遇到大的麻煩，進展順利。3  屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝3.1 吊裝前的準(zhǔn)備工作    (1)熟悉施工圖和踏勘施工現(xiàn)場：    土建結(jié)構(gòu)圖顯示，地下室與底層柱網(wǎng)為12m×12m，二層樓面為12m×12m井式梁板結(jié)構(gòu)。樓層上的多數(shù)柱網(wǎng)擴大為12m×24m和12m×36m。樓面井字梁斷面寬1200mm×高800mm。候機樓橫向兩邊沿墻間寬度120m，主樓

16、三跨，主跨56m，兩旁邊跨各24m，基本處于橫向?qū)挾鹊闹虚g。主跨中到橫向兩邊沿墻5565m。土建設(shè)計提供二層樓面吊裝荷載6kN/m。經(jīng)設(shè)計院同意，采取適當(dāng)措施，允許16t汽車吊上樓，但禁止大型吊裝機械上樓。另外，從吊裝時施工現(xiàn)場了解到樓面澆注鋼筋混凝土面積已達50%，建設(shè)單位強調(diào)在吊裝過程中，樓面梁、板絕對不容許出現(xiàn)任何裂縫。候機樓橫向的東面是土建施工單位的混凝土拌和樓，西面是登機橋基礎(chǔ)，南山墻是土建施工鋼筋加工場和幾百噸鋼筋堆積場，而且是即將動工的動力機房位置 ，只有北面山墻邊能作為鋼構(gòu)件臨時堆場。從道路情況踏勘得知，通往機場工地只有一條臨時黃泥路，路面滿是魚鱗坑，且路上有一座簡易

17、橋，只準(zhǔn)通過10t以下車輛。    (2)三種吊裝施工方案的論證比較     大型機械吊裝方案：主跨56m長的管桁架，基本處于候機樓橫向?qū)挾戎虚g，300t吊機最大幅臂點的起吊能力不能滿足重達18t管桁架的起吊要求。使用500t吊機，起吊重量能滿足要求，但吊機在登機橋基礎(chǔ)間運行有難度，而且吊機停留點使地面附加荷載增加，使地下室外墻主動土壓力同步增大，極有可能引起地下室外墻開裂的嚴(yán)重后果。費用難承受，進入機場區(qū)域的臨時土路和橋面承重量小等現(xiàn)實條件也不具備。論證結(jié)果對此方案給予否定。  &#

18、160;  構(gòu)件在柱頂滑移就位吊裝方案：主跨56m管桁架和兩旁邊跨27m和31m“H”鋼梁，其支承柱頂鋪設(shè)供滑移用的雙軌臨時桁架，在雙軌上設(shè)置固定管桁架、“H”鋼梁穩(wěn)定的拖船。關(guān)桁架在東山墻鋼構(gòu)件堆場拼接后，用50t履帶吊機吊至柱頂上。在西山墻設(shè)置牽引設(shè)備，由電腦控制兩邊柱頂拖船滑移速度，使構(gòu)件運到柱頂就位。該方案對候機樓鋼結(jié)構(gòu)吊裝有現(xiàn)實意義。最初設(shè)想柱頂滑移設(shè)置臨時桁架從東至西滿鋪，但價格很貴，經(jīng)改進后，滑移桁架設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)化，隨著牽引船的推進，臨時桁架反復(fù)向前翻鋪，柱頂鋪設(shè)桁架每邊只要三榀就能滿足要求。優(yōu)越性更加明顯。但整個航站樓施工進度很緊，機場建設(shè)指揮部要求屋面鋼結(jié)構(gòu)

19、吊裝，必須在支承鋼筋混凝土柱澆搗一半后就進場施工，方案雖好，與實際要求有矛盾，只好放棄該方案。     傳統(tǒng)的“土法”吊裝方案：56m管桁架采用兩副人字扒桿在兩端抬吊，而長27m和31m“H”鋼梁采用一副人字扒桿直接起吊。人字扒桿底腳傳給樓面有較大的集中荷載，遠遠超過樓面能承受的荷載力，因而必須采用化整為零的方法。具體采用底腳增設(shè)兩根底座鋼梁，鋼梁長16m×高80mm×寬450mm×壁厚20mm，焊成箱梁。該梁剛度大，在底部，每間隔1000mm墊長2.5m的枕木，擴散扒桿的集中荷載為均布荷載。經(jīng)核算，不論兩副人字扒

20、桿抬吊或一副人字扒桿單吊，傳給樓面的荷載均為44.5kN/m2，小于土建設(shè)計提供樓面承受6kN/m的荷載，符合土建設(shè)計要求。人字扒桿桿徑，經(jīng)計算選用2325×8無縫鋼管，長20m。 用人字扒桿起吊構(gòu)件就位時，與地面有一定傾角。當(dāng)傾角為最大時，人字扒桿加底座高的起吊高度為18.33m，能滿足56m管桁架起吊高度。該方案最終經(jīng)總工程師認(rèn)定為航站樓主要構(gòu)件的吊裝方案。在參加機場航站樓鋼結(jié)構(gòu)工程投標(biāo)的23家鋼結(jié)構(gòu)制造商中，提出用這種“土法”吊裝施工方案，僅有我公司一家，并受到了機場建設(shè)指揮部的贊揚。 3.2 屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝   &#

21、160;(1)56m管桁架和大波浪檁條吊裝：    管桁架按軸線位置、拼接位置、順序編號，運到吊裝現(xiàn)場，用50t履帶吊機吊至二層樓面，由特制的拖船牽引至吊裝位置，再用16t汽車吊和兩副人字扒桿將管桁架吊到拼裝架上，拼裝成整榀。但在正式起吊前先進行試吊，將管桁架吊至離地面0.5m左右高度，停留約1h，仔細檢查索具、人字扒桿與底座、底座連接或與樓面連接接觸受力的情況，有無異常。一切正常后開始正式起吊，派3人專職指揮控制兩副人字扒桿提升速度，要求做到同步上升。1520min升至柱項就位。剛開始起吊，3天吊2榀，進入正常后，4天吊了3榀。大波浪檁條用16t汽車吊

22、裝。吊裝質(zhì)量，經(jīng)建設(shè)單位、監(jiān)理檢查驗收，榀榀合格，十分滿意。    (2)“H”空腹梁和小波浪檁條吊裝    跨度24m的“H”鋼梁，單面和雙面懸挑后分別長27m和31m，采用一副人字扒桿起吊，有了管桁架、大波浪檁條吊裝經(jīng)驗，使“H”空腹鋼梁與小波浪檁條吊裝更順利。    (3)雨篷構(gòu)件吊裝：雨篷構(gòu)件吊裝區(qū)域的路面允許通行大型客車，不受荷載制約，又離墻邊較近，所以采用機械吊裝和支撐相結(jié)合的吊裝方法。吊裝過程此處從略。    (4)衛(wèi)星廳

23、屋面殼體吊裝：衛(wèi)星廳網(wǎng)殼屋面是四種類型屋面吊裝中難度最大的，并非是吊裝構(gòu)件重量重、長度長，主要 是桁架、連梁、邊梁、相貫線梁均為立體曲率桿件組合，支承柱JC4或JC5節(jié)點處最多有10個構(gòu)件剛性連接，這些構(gòu)件不但與水平面有不同夾角，而且各構(gòu)件間又有不同的角度要求。支承腳位置一旦超過偏差，弧形構(gòu)件與兩端支承腳就難以相互對接。接受任務(wù)后，在消化施工圖的基礎(chǔ)上，多次專題研究該屋面的吊裝方案，為確保工程吊裝質(zhì)量和施工順利進行，對構(gòu)件制作質(zhì)量提出了嚴(yán)格的要求：    制作精度要求。經(jīng)設(shè)計單位同意，制作各構(gòu)件支承于鋼柱節(jié)點上懸挑一定長度的各構(gòu)件支承腳，應(yīng)用數(shù)控定位，不但要控制各構(gòu)件與水平面之間的夾角，而且要控制各構(gòu)件間的不同角度，確保各構(gòu)件位置的正確；    P桁架與邊梁和P桁架的連接，整長有45m，從運輸、吊裝便利考慮，要求P與邊梁以及P與連梁分段制作，而且在出廠前一定要經(jīng)過試拼接長；    有些構(gòu)件成某一角度與另一構(gòu)件作“T”型連接，要求制作時在連接