鋼結構技術(shù)論文
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
摘 要 合肥新橋國際機場(chǎng)航站樓鋼結構施工中，選用塔吊為主、輔助以履帶吊作為安裝機械；構件采用分段吊裝方式安裝。施工安裝中的輔助措施等統籌在深化圖紙中綜合考慮，方便了現場(chǎng)操作，加快了安裝進(jìn)度。虹吸落水管埋置在鋼柱內，通過(guò)在深化、加工等前期階段的統籌考慮，取得了令人滿(mǎn)意的安裝結果。
關(guān)鍵詞 航站樓 鋼結構 施工
1 工程簡(jiǎn)介
合肥新橋國際機場(chǎng)位于合肥市肥西縣高劉鎮，航站樓總建筑面積為11.2萬(wàn)m2，為一新建機場(chǎng)，詳見(jiàn)圖1。
圖1 一期航站樓效果圖
一期航站樓平面投影呈“熱帶魚(yú)”狀，航站樓橫向長(cháng)約804m，縱向最大寬度約161m，建筑最大高度約30m。標高7.90m以下結構分為5個(gè)區，屋面結構連成整體，在伸縮（抗震）縫處用抗震可動(dòng)支座連接構件，在構造上分為5個(gè)溫度（抗震）區段，詳見(jiàn)圖2。
圖2 工程分區示意圖
本工程結構呈對稱(chēng)布置，即一區和五區，二區和四區對稱(chēng)，三區以中軸線(xiàn)對稱(chēng)。從三區向兩側的一、五區結構由30m過(guò)渡到17m標高。一、五區兩層--3.9m和7.9m，均為鋼框架結構。二、三、四區鋼結構主要為鋼管倒三角桁架（部分為箱型梁）、兩側箱型柱、跨中鋼管柱以及次桁架（梁）、桁架檁條等；混凝土結構則主要分布在內部7.9m以下區域，3區局部有13.9m混凝土夾層。
中柱則全部是圓管柱。一、五區屋蓋梁均為箱型截面，兩層樓面梁均為H型鋼梁。二、四區則各有11榀剛架，其中4榀桁架，其余為箱型截面鋼梁；三區11榀全部為桁架。
五個(gè)區域邊柱為箱型，呈57~63度角傾斜；除二、四區陸側鋼柱為插入式鋼柱外，其余各區鋼柱均直接落地。桁架與箱型邊柱間通過(guò)轉換節點(diǎn)過(guò)渡。結構輪廓內部圓管柱為插入式柱腳，圓管柱頂與桁架通過(guò)固定鉸支座連接。
三區陸側與高架橋通過(guò)四個(gè)行人通道相連接，詳見(jiàn)圖3紅色部分。通道設置區域沒(méi)有7.9m出發(fā)層，直接為±0.00m上空，詳見(jiàn)圖3~4。
圖3 航站樓主結構示意圖
圖4 候機樓室內內景效果圖
2 施工安裝方案
2.1 方案比對
由前文所述，航站樓鋼結構大部分支承在混凝土結構之上，部分鋼柱為插入式柱腳，且存在混凝土夾層區域；再加上結構輪廓為不規則弧線(xiàn)型，因此滑移施工方案對本工程而言，不適合。結構為雙向受力體系—主結構為鋼梁（桁架）與鋼柱組成的剛架，其間為次梁或次桁架，檁條為方管、角鋼桁架式，且結構平面維度尺寸較大，因此液壓提升方案無(wú)論是可行性還是提升點(diǎn)設置，都有無(wú)法跨越的障礙。
主結構為傳力路徑清晰的剛架體系，次結構也均為桁架或實(shí)腹梁，因此構件宜選擇分段吊裝。吊裝機械可選擇塔吊、大噸位履帶吊。
吊裝機械布置時(shí)，對比考慮了三種方案。
第一種方案，在空側地面設置兩臺行走式塔吊，塔吊軌道與建筑外輪廓距離5m相切，主要負責三區及二、四區空側結構吊裝；二、四區陸側設置兩臺固定式塔吊；然后再補充4臺履帶吊負責吊裝大型構件及一、五區結構構件。該方案全部吊裝機械均設置在建筑輪廓之外。
第二種方案為：在三區7.9m出發(fā)層之上設置兩臺行走式塔吊，塔吊軌道鋪設方向為從空側到陸側、平行于剛架軸線(xiàn)，主要負責三區鋼結構吊裝。其余吊裝機械設置思路則與方案一相同。
第三種方案，行走式塔吊不設置在二層出發(fā)大廳混凝土樓面上，而是設置在三區人行通道所在區域的±0.00m地面上。固定式塔吊則布置在二、四區空側，然后再輔以履帶吊。
為實(shí)現方案一吊裝機械不侵入建筑輪廓內的目的，在構件合理分段的前提下，塔吊需選擇D800以上型號，履帶吊則需要300噸以上。而且，空側場(chǎng)地因存在挖填方，需要對塔吊行走區域范圍內進(jìn)行剛性硬化。因此，本方案不夠經(jīng)濟。
方案三可以減少方案二中所需的兩條長(cháng)度130m的樓面加固措施，經(jīng)濟性較為優(yōu)越。但由于陸側高架橋施工工期緊迫，需與鋼結構基本同期展開(kāi)施工，因此，行走式塔吊布置區域場(chǎng)地受限，更遑論設置構件臨時(shí)堆場(chǎng)。故本方案也不得不放棄。
因此方案二成為最終方案。二層樓面行走式塔吊所需加固措施及計算，已在別的文章里發(fā)表，本文不作贅述。
2.2 現場(chǎng)方案總體思路
航站樓各區結構基本獨立，這個(gè)特點(diǎn)使得各區獨立施工的思路能夠實(shí)現。
鋼結構總體安裝流程為：首先安裝一、五區鋼結構；然后二、三、四區鋼結構同步對稱(chēng)鋪開(kāi)。
各區具體施工次序如下：
一、五區均是從兩翼向中部推進(jìn)。同時(shí)又均是樓面框架吊裝完成后，形成一個(gè)穩定的受力體系，再吊裝屋蓋剛架體系，然后吊裝屋蓋次梁及桁架檁條，最后安裝剛架立面幕墻鋼結構。
二、四區大流程為首先吊裝7榀實(shí)腹剛架，然后吊裝4榀桁架剛架。具體到單榀剛架，則，首先陸側插入式柱腳、跨中鋼管柱與土建同步推進(jìn)，其次吊裝陸側第二段鋼柱及空側鋼柱，然后分段吊裝剛架梁（桁架），每剛架合攏后吊裝桁架檁條，最后吊裝剛架間立面幕墻鋼結構。三區施工基本與該兩區域相同。
兩臺150噸履帶吊分別負責陸空側外圍箱型柱及轉換節吊裝；兩臺SC7030行走式塔吊主要負責三區屋面鋼梁（桁架）段以及檁條等構件吊裝；兩臺TC7052固定式塔吊則負責二、四區鋼結構吊裝。一區、五鋼結構采用50噸履帶吊輔以25噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝。具體詳圖5~6。
3、施工配套處理技術(shù)
施工吊裝方案是整個(gè)施工組織中的核心，對鋼結構而言，圖紙深化、生產(chǎn)加工等均應圍繞施工方案展開(kāi)。
3.1 深化設計處理
本工程在實(shí)施過(guò)程中，主要難點(diǎn)之一為外圍傾斜邊柱安裝固定及精度保證。運輸及數控下料等因素所限，箱型邊柱分作圓弧段及直段；二、四區陸側部分邊柱在7.9m位置向下插入混凝土柱之中，考慮配合土建施工進(jìn)度要求，及避免構件過(guò)長(cháng)所帶來(lái)的固定難度、對土建高支模的影響，上述類(lèi)型鋼柱直段又分為兩段，分段點(diǎn)設在7.9m標高之上1.2m位置。直段兩側翼緣板加焊耳板，外側作為連接臨時(shí)支撐銷(xiāo)軸耳板，內側耳板作為攬風(fēng)繩固定之用。安裝時(shí)，根據深化模型所提供的精確空間坐標，用柱腳模具校正錨栓位置。鋼柱直段吊裝時(shí)，通過(guò)攬風(fēng)及支撐精確調整鋼柱直段上端外口中的空間坐標，內口中作為復核。
設計圖紙所要求的圓弧起訖點(diǎn)，作為圓弧段的起點(diǎn)和終點(diǎn)。這樣的分段可以方便套料，同時(shí)該分段可以滿(mǎn)足運輸不超限。鋼梁或桁架，則根據塔吊作業(yè)半徑及吊重，并結合臨時(shí)支撐架與中柱支撐點(diǎn)進(jìn)行分段。分段點(diǎn)如下圖7~8所示。所標注分段點(diǎn)均為現場(chǎng)吊裝分段點(diǎn)，圓弧段運輸至現場(chǎng)后，現在地面與相鄰梁段對接好，然后再吊裝。吊裝時(shí)，彎弧段下口以完成固定的鋼柱作為固定點(diǎn)，另一端由四肢格構支撐架支承。圓弧下端用連接夾板固定，在全部梁段均吊裝完成后，精確調整整榀剛架的空間位置，用臨時(shí)連接夾板固定，再焊接。
圖7 剛架分段示意圖
圖8 剛架分段吊裝圖
3.2 虹吸落水管處理
在整個(gè)航站樓屋面，共設置了34個(gè)虹吸落水管，其中空側28個(gè)、陸側6個(gè)?？紤]建筑要求，虹吸雨水管均為不銹鋼管，埋置在箱型邊柱內。但由此帶來(lái)加工及焊接質(zhì)量要求、節點(diǎn)設置以及鋼柱對接處理等一系列難題。
3.2.1 虹吸落水管加工
箱型柱內設置了縱、橫向加勁板，箱體寬度僅為400mm，而且落水管自身管徑為159mm，施工操作空間較為狹窄。如果在箱型構件基本完成加工后再進(jìn)行落水管加工，困難較大，且固定及埋設位置精度等將無(wú)法保證，詳見(jiàn)圖9。
圖9 箱型柱中虹吸設置位置示意
為解決以上困難，詳細考慮了虹吸落水管各種固定及調節措施方案，并將其揉進(jìn)深化圖紙。加工時(shí)，完成橫向加勁板及兩塊縱向加勁板定位后，在分段柱第二塊縱向勁板兩端焊接可調節支座；然后將虹吸落水管穿入橫向加勁板預留孔洞及調節支座中；完成該段落水管水壓試驗后，再將箱型構件翼緣板蓋上，完成組立。
3.2.2 虹吸落水管現場(chǎng)對接
相對于箱型柱，2~3mm的不銹鋼落水管要脆弱得多，而且，在對接時(shí)首先要保證的是箱型柱的錯邊量不超過(guò)規范。因此，虹吸落水管如何在吊、運時(shí)進(jìn)行妥善保護，對接時(shí)如何保證焊接質(zhì)量及對接精度，都有一定的困難。
為避免吊運時(shí)碰撞虹吸落水管，特將虹吸落水管的伸出端設置在容易保護的柱段上端；而對接時(shí)，箱型柱兩側腹板均開(kāi)設預留焊接操作孔，以方便虹吸管在箱型柱對接完成后施焊。焊接前，調節虹吸落水管對接位置上下的調整支座，以滿(mǎn)足其錯邊量。整根落水管全部焊接完成后見(jiàn)圖10，進(jìn)行水壓試驗，重點(diǎn)觀(guān)察對接位置的氣密性。
圖10 虹吸落水管現場(chǎng)圖片
4 結論
新橋國際機場(chǎng)航站樓施工方案選擇了以視野開(kāi)闊、作業(yè)效率高的塔吊作為主要吊裝機械，對該工程鋼結構如期完成施工，起到了較大的作用。由于塔吊功率較大，選擇該機械時(shí)注意施工場(chǎng)所變壓器是否需要增容。
施工安裝方案是整個(gè)工程實(shí)施的核心，尤其是對于鋼結構而言，其前期的深化圖紙，構件加工次序及配套發(fā)貨，測量點(diǎn)位設置，不同工種施工人員配備多寡等，均需圍繞安裝方案進(jìn)行。一定要充分重視深化圖紙的作用，加強深化與現場(chǎng)的銜接。
將虹吸落水管植入鋼柱中，滿(mǎn)足了建筑美觀(guān)要求，但也帶來(lái)了加工及安裝困難等一系列問(wèn)題，尤其是無(wú)法更換，對落水管的加工、施工質(zhì)量要求極高。而且為防止虹吸落水管對接口有水汽散逸，落水管通常采用的卡扣式連接無(wú)法滿(mǎn)足，必須采用氬弧焊接，因此錯邊量及焊接質(zhì)量要求很高。這要求鋼結構與虹吸廠(chǎng)家對技術(shù)方案、圖紙深化、加工制作及吊運等每一個(gè)階段均要考慮周詳，并在每一個(gè)階段要通力配合、充分銜接。在加工及現場(chǎng)施工的各階段，在隱蔽前都需要進(jìn)行嚴格的質(zhì)量檢驗。在本工程中，由于預先考慮了吊運保護、支座可調節等一些列問(wèn)題，虹吸落水管施工取得了令人滿(mǎn)意的安裝質(zhì)量效果。
參考文獻
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[3] 中華人民共和國國家標準.鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范（GB50205-2001）.北京.中國計劃出版社.2001.
作者簡(jiǎn)介：范鵬濤（1976-），長(cháng)江精工鋼結構（集團）股份有限公司安徽分公司總工程師，主要從事鋼結構設計及施工。
聯(lián)系地址：安徽六安市經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區長(cháng)江精工工業(yè)園（237161）。
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