鋼結(jié)構技術論文
中國建筑金屬結(jié)構協(xié)會
建筑鋼結(jié)構分會主辦
中國建筑金屬結(jié)構協(xié)會
建筑鋼結(jié)構分會主辦
摘 要 合肥新橋國際機場航站樓鋼結(jié)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(tǒng)籌在深化圖紙中綜合考慮，方便了現(xiàn)場操作，加快了安裝進度。虹吸落水管埋置在鋼柱內(nèi)，通過在深化、加工等前期階段的統(tǒng)籌考慮，取得了令人滿意的安裝結(jié)果。
關鍵詞 航站樓 鋼結(jié)構 施工
1 工程簡介
合肥新橋國際機場位于合肥市肥西縣高劉鎮(zhèn)，航站樓總建筑面積為11.2萬m2，為一新建機場，詳見圖1。
圖1 一期航站樓效果圖
一期航站樓平面投影呈“熱帶魚”狀，航站樓橫向長約804m，縱向最大寬度約161m，建筑最大高度約30m。標高7.90m以下結(jié)構分為5個區(qū)，屋面結(jié)構連成整體，在伸縮（抗震）縫處用抗震可動支座連接構件，在構造上分為5個溫度（抗震）區(qū)段，詳見圖2。
圖2 工程分區(qū)示意圖
本工程結(jié)構呈對稱布置，即一區(qū)和五區(qū)，二區(qū)和四區(qū)對稱，三區(qū)以中軸線對稱。從三區(qū)向兩側(cè)的一、五區(qū)結(jié)構由30m過渡到17m標高。一、五區(qū)兩層--3.9m和7.9m，均為鋼框架結(jié)構。二、三、四區(qū)鋼結(jié)構主要為鋼管倒三角桁架（部分為箱型梁）、兩側(cè)箱型柱、跨中鋼管柱以及次桁架（梁）、桁架檁條等；混凝土結(jié)構則主要分布在內(nèi)部7.9m以下區(qū)域，3區(qū)局部有13.9m混凝土夾層。
中柱則全部是圓管柱。一、五區(qū)屋蓋梁均為箱型截面，兩層樓面梁均為H型鋼梁。二、四區(qū)則各有11榀剛架，其中4榀桁架，其余為箱型截面鋼梁；三區(qū)11榀全部為桁架。
五個區(qū)域邊柱為箱型，呈57~63度角傾斜；除二、四區(qū)陸側(cè)鋼柱為插入式鋼柱外，其余各區(qū)鋼柱均直接落地。桁架與箱型邊柱間通過轉(zhuǎn)換節(jié)點過渡。結(jié)構輪廓內(nèi)部圓管柱為插入式柱腳，圓管柱頂與桁架通過固定鉸支座連接。
三區(qū)陸側(cè)與高架橋通過四個行人通道相連接，詳見圖3紅色部分。通道設置區(qū)域沒有7.9m出發(fā)層，直接為±0.00m上空，詳見圖3~4。
圖3 航站樓主結(jié)構示意圖
圖4 候機樓室內(nèi)內(nèi)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(jié)構大部分支承在混凝土結(jié)構之上，部分鋼柱為插入式柱腳，且存在混凝土夾層區(qū)域；再加上結(jié)構輪廓為不規(guī)則弧線型，因此滑移施工方案對本工程而言，不適合。結(jié)構為雙向受力體系—主結(jié)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(jié)構平面維度尺寸較大，因此液壓提升方案無論是可行性還是提升點設置，都有無法跨越的障礙。
主結(jié)構為傳力路徑清晰的剛架體系，次結(jié)構也均為桁架或?qū)嵏沽?，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，對比考慮了三種方案。
第一種方案，在空側(cè)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(qū)及二、四區(qū)空側(cè)結(jié)構吊裝；二、四區(qū)陸側(cè)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(qū)結(jié)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(qū)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(cè)到陸側(cè)、平行于剛架軸線，主要負責三區(qū)鋼結(jié)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(qū)人行通道所在區(qū)域的±0.00m地面上。固定式塔吊則布置在二、四區(qū)空側(cè)，然后再輔以履帶吊。
為實現(xiàn)方案一吊裝機械不侵入建筑輪廓內(nèi)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(cè)場地因存在挖填方，需要對塔吊行走區(qū)域范圍內(nèi)進行剛性硬化。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度130m的樓面加固措施，經(jīng)濟性較為優(yōu)越。但由于陸側(cè)高架橋施工工期緊迫，需與鋼結(jié)構基本同期展開施工，因此，行走式塔吊布置區(qū)域場地受限，更遑論設置構件臨時堆場。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(xiàn)場方案總體思路
航站樓各區(qū)結(jié)構基本獨立，這個特點使得各區(qū)獨立施工的思路能夠?qū)崿F(xiàn)。
鋼結(jié)構總體安裝流程為：首先安裝一、五區(qū)鋼結(jié)構；然后二、三、四區(qū)鋼結(jié)構同步對稱鋪開。
各區(qū)具體施工次序如下：
一、五區(qū)均是從兩翼向中部推進。同時又均是樓面框架吊裝完成后，形成一個穩(wěn)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(jié)構。
二、四區(qū)大流程為首先吊裝7榀實腹剛架，然后吊裝4榀桁架剛架。具體到單榀剛架，則，首先陸側(cè)插入式柱腳、跨中鋼管柱與土建同步推進，其次吊裝陸側(cè)第二段鋼柱及空側(cè)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(jié)構。三區(qū)施工基本與該兩區(qū)域相同。
兩臺150噸履帶吊分別負責陸空側(cè)外圍箱型柱及轉(zhuǎn)換節(jié)吊裝；兩臺SC7030行走式塔吊主要負責三區(qū)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(qū)鋼結(jié)構吊裝。一區(qū)、五鋼結(jié)構采用50噸履帶吊輔以25噸汽車吊進行吊裝。具體詳圖5~6。
3、施工配套處理技術
施工吊裝方案是整個施工組織中的核心，對鋼結(jié)構而言，圖紙深化、生產(chǎn)加工等均應圍繞施工方案展開。
3.1 深化設計處理
本工程在實施過程中，主要難點之一為外圍傾斜邊柱安裝固定及精度保證。運輸及數(shù)控下料等因素所限，箱型邊柱分作圓弧段及直段；二、四區(qū)陸側(cè)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度要求，及避免構件過長所帶來的固定難度、對土建高支模的影響，上述類型鋼柱直段又分為兩段，分段點設在7.9m標高之上1.2m位置。直段兩側(cè)翼緣板加焊耳板，外側(cè)作為連接臨時支撐銷軸耳板，內(nèi)側(cè)耳板作為攬風繩固定之用。安裝時，根據(jù)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，通過攬風及支撐精確調(diào)整鋼柱直段上端外口中的空間坐標，內(nèi)口中作為復核。
設計圖紙所要求的圓弧起訖點，作為圓弧段的起點和終點。這樣的分段可以方便套料，同時該分段可以滿足運輸不超限。鋼梁或桁架，則根據(jù)塔吊作業(yè)半徑及吊重，并結(jié)合臨時支撐架與中柱支撐點進行分段。分段點如下圖7~8所示。所標注分段點均為現(xiàn)場吊裝分段點，圓弧段運輸至現(xiàn)場后，現(xiàn)在地面與相鄰梁段對接好，然后再吊裝。吊裝時，彎弧段下口以完成固定的鋼柱作為固定點，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(diào)整整榀剛架的空間位置，用臨時連接夾板固定，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
在整個航站樓屋面，共設置了34個虹吸落水管，其中空側(cè)28個、陸側(cè)6個?？紤]建筑要求，虹吸雨水管均為不銹鋼管，埋置在箱型邊柱內(nèi)。但由此帶來加工及焊接質(zhì)量要求、節(jié)點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(nèi)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行落水管加工，困難較大，且固定及埋設位置精度等將無法保證，詳見圖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(diào)節(jié)措施方案，并將其揉進深化圖紙。加工時，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(diào)節(jié)支座；然后將虹吸落水管穿入橫向加勁板預留孔洞及調(diào)節(jié)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(xiàn)場對接
相對于箱型柱，2~3mm的不銹鋼落水管要脆弱得多，而且，在對接時首先要保證的是箱型柱的錯邊量不超過規(guī)范。因此，虹吸落水管如何在吊、運時進行妥善保護，對接時如何保證焊接質(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，箱型柱兩側(cè)腹板均開設預留焊接操作孔，以方便虹吸管在箱型柱對接完成后施焊。焊接前，調(diào)節(jié)虹吸落水管對接位置上下的調(diào)整支座，以滿足其錯邊量。整根落水管全部焊接完成后見圖10，進行水壓試驗，重點觀察對接位置的氣密性。
圖10 虹吸落水管現(xiàn)場圖片
4 結(jié)論
新橋國際機場航站樓施工方案選擇了以視野開闊、作業(yè)效率高的塔吊作為主要吊裝機械，對該工程鋼結(jié)構如期完成施工，起到了較大的作用。由于塔吊功率較大，選擇該機械時注意施工場所變壓器是否需要增容。
施工安裝方案是整個工程實施的核心，尤其是對于鋼結(jié)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行。一定要充分重視深化圖紙的作用，加強深化與現(xiàn)場的銜接。
將虹吸落水管植入鋼柱中，滿足了建筑美觀要求，但也帶來了加工及安裝困難等一系列問題，尤其是無法更換，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法滿足，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(jié)構與虹吸廠家對技術方案、圖紙深化、加工制作及吊運等每一個階段均要考慮周詳，并在每一個階段要通力配合、充分銜接。在加工及現(xiàn)場施工的各階段，在隱蔽前都需要進行嚴格的質(zhì)量檢驗。在本工程中，由于預先考慮了吊運保護、支座可調(diào)節(jié)等一些列問題，虹吸落水管施工取得了令人滿意的安裝質(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(jié)構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50205-2001）.北京.中國計劃出版社.2001.
作者簡介：范鵬濤（1976-），長江精工鋼結(jié)構（集團）股份有限公司安徽分公司總工程師，主要從事鋼結(jié)構設計及施工。
聯(lián)系地址：安徽六安市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)長江精工工業(yè)園（237161）。
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