杭州萧山机场航站楼钢结构的施工

1、杭州萧山机场航站楼钢结构的施工作者：王金花 金维善 居荣初 袁明远 来源：杭州大地网架制造 有限公司点击数： 285时间： 2003-3-25 20:01:201杭州萧山机场是国家民航总局和浙江省“九无”重点建设工程，国 内重要干线和国际定期航班机场。它距杭州市中心 27km，占地约 484km2， 为一次规划，分期建设，分近、中、远三期实施。航站楼总面积 8 万余平方 米，一期工程总投资 27.7 亿元。机场航站楼钢结构项目包括候机楼、候机 卫星厅、长廊和连廊钢结构等四个子项。机场候机楼为两层现浇钢筋混凝土 框架，整个屋面钢结构面积 3.7 万 m，总用钢量约 5500t 。全部钢结构项 目

2、，采用国际招标选定施工单位，杭州大地网架制造有限公司以自己的技术 实力、质量信誉和合理的标准，在中外 23 家竞争对手中，被选为施工单位。 目前已顺利完成了合同任务，屋面钢结构主体已被评为优质工程。现将工程 实施经验简述于下，供同行参考。(1) 主梁总长为 56m，由 36m和 12m两跨连续钢桁架梁在两端各悬挑 4m所构成。桁架上弦采用 2 219 6 圆管，下弦为 1 21916圆管， 斜腹杆由多根 1027 圆管构成。由上、下弦及腹杆所组成的管桁架， 其截 面为不等边三角形，支承于标高 16.35m 的钢筋混凝土柱顶上。在管桁架上 搁置大波浪钢檩条， 其正、反曲率半径 30050mm，各

3、跨檩条连接后总长 235m ， 共 24 根，大波浪檩条间距 2.43m。(2) 主跨两旁设置两边跨， 跨长分别为 27m和 31m的“ H”空腹钢梁，支撑在标高 1.93m 的柱顶上，边跨用小波浪檩条，其正、反曲率半径 2750m m，边跨与主跨屋面之间高差部分设置玻璃幕墙。(3) 候机楼入口，由“谷”、“峰”相间组成的雨篷，其总长 235m， 投影面积分别为 9.6m10m、10m13m、10m23.2m 三种。“谷”、“峰” 由正、反圆弧曲面形成。二者均用箱形截面的曲梁和直梁焊接而成。钢圆柱 伸出于“谷”雨篷的中间位置， 柱顶有 4根 119 9 呈放射形设置的斜拉 杆，它的下端吊挂“谷

4、”、“峰”的直边梁。(4) 卫星厅屋面是由 6 块单层壳体组成的钢结构。其中 4块壳体为 两对水平搁置的圆柱体，外表面经切割、拼装组合，其半径分别为 13.04m 和 54.25m。其余 2 块网壳为一对与水平面成一角度的圆柱面，半径为 41.15 3m。每个壳体曲面沿着圆柱轴向和圆弧向布置成双面正交的“ H”钢梁，形 成空间结构体系，荷载通过相关线梁、连梁、边梁传给编号为 P1、 3、的 16 榀桁架。22.1(1) 根据设计规定使用的钢材类别，规格和质量要求，把好采购材 料验收关，检查材料质量合格证书和质保单及钢材外观质量检验，按规范要 求，分批检验材料的理化性能。(2) 根据设计图纸要求

5、，向有关部门进行工艺、制作和安装等方面 的技术交底，并对构件翻样、焊接、下料等制作全过程进行电脑联网，减少 中间环节的差错。(3) 编制各单元体构件的工艺作业指导书。承重构件焊缝质量必须 达到 2 级，施焊焊工必须具备操作上岗证，并经过培训和试焊合格后才能上 岗操作。2.22.2.1 长 56m、重 18t(1) 管桁架全部采用 16Mn无缝钢管，斜腹杆与上、下弦杆轴线，均 呈空间相交。制作时，将斜腹管杆两端头部切割成立体曲面，上、下弦圆管 切割成立体曲率孔口。按工艺规程，只有数控相贯线切割机才能满足制作质 量要求，因此，该道工序在日本产的空气等离子相贯线切割机上加工，使加 工质量得到保证，并

6、确保了加工进度。(2) 管桁架制作分段的选择。根据制作工艺要求、加工设备条件、 运输长度限制等因素，为减少现场拼接点和确保制作质量，管桁架分三段制 作。分段制作的构件在出厂前必须试拼装至 56m整长，以保证构件在运往施 工现场能顺利拼接。在试拼接过程中除了要做好构件编号、记录登记和列出 清单以外，还要做到以下几点：管桁架拼接口设置 3 块异形插板铁，三角形布置在一端接口，并焊 接固定。拼接时插入另一端接口， 作为保持管桁架几何形状和起拱要求之用；上下弦圆管拼接口两端添焊临时固定的连接钢板便于拼装时螺栓临时连接固定；在加工构件上标识轴线编号、拼接位置和便于拼接时控制各制作段在同一平面内的标识点。

7、实践证明，采取上述试拼装技术措施后，使拼接和管桁架的起拱度 能符合设计要求，轴线均在同一平面内，尺寸误差小于规范要求，现场拼接“ T”型截面的大波浪檩条支承在间距 12m的管桁架上，其上翼缘 宽 180mm，厚 20mm，腹板厚度 20mm。“ T”截面下口加焊 180圆管，总 高 350mm。要弯曲成正、反曲率，由于檩条本身截面刚度较大，而且曲率误 差要符合规范和设计要求，因此难度很大。(1) 檩条制作长度的确定：大波浪檩条的水平投影制作长度的确定 曾提出三种方案：从受力性能分析拼接点，选在受力较小范围，选定制作长度分 1 8m和 6m两种；尽可能减少施工现场拼接点，加快施工进度，选定正、反

8、波组合以 24m长度为好；从有利于制作、吊装方面考虑，选定水平长度为 12m。对以上三方案反复分析其利弊，最终选定方案。其优点是制作段种 类、数量减少，制作过程中的曲率半径误差容易控制，拼接点数量虽稍有增 加，但拼接点在管桁架上弦平面内，可省去吊装时的大面积操作脚手架，使 操作方便、安全，拼装质量有保障。(2) 大波浪檩条的翼缘、腹板、下圆管的曲率成型与结合：按施工设计图要求，檩条由三杆件焊接组成，是航站楼钢结构项目加工难度比较大 的构件。如果是直线檩条，可采用埋弧焊机加工成型，问题在于三杆件截面 焊接后，要形成应有的曲率，既没有现成的加工设备，又一时无处采购。为 了攻克这一难题，采取了以下加

9、工工艺：利用现有大型卷板机，改装上自己研制的 300t 轧辊和曲率成型模 夹具，解决了分别压制三杆件曲率的设备；将檩条的翼缘、腹板、下圆管，分别在曲率加工设备上压制加工， 形成统一的曲度；将形成统一曲率的翼缘、 腹板、下圆管，用 CO气体保护焊机焊接 结合成曲率檩条。 为确保三杆件组合焊接过程产生的变形误差不超过公差范 围，在施焊前将三杆件设置在胎模平台上进行拼装，控制拼接尺寸，然后用 夹具紧固，再进行施焊，使檩条的曲率都在设计规定范围之内，从而保证了 施工进度。小波浪檩条截面大小与大波浪檩条相同，仅曲率半径有所不同，但 制作量大，每根长 12m，总量达 1560 根。其制作工艺与制作大波浪檩

10、条一样， 只需在 300t2.2.2 27m和 31m“ H”空腹钢梁制作“ H”型钢梁截面高度 1000mm，上下翼缘宽 350mm厚 25mm，腹板 厚度 25mm。在腹板内需切割 14个半径为 200mm、长 900mm椭圆形孔而成为空腹梁。上下翼缘、腹板和其内割孔采用数控多头切割加工；腹板上下端焊 接坡口采用数控锁口机加工；由林肯门式埋弧焊机焊接；经翼缘和腹板校正 机校正后，由自动喷丸除锈机除锈，使该类构件制作质量做到绝对可靠。整长雨篷由“谷”、“峰”雨篷间隔组成。雨篷系圆弧曲梁和直线 条梁焊接而成，截面尺寸高 300mm宽 400mm壁厚 16mm。先由液压板料折 弯机弯曲成箱梁上下

11、曲板，再以手工焊成。每一雨篷的两边直线箱梁各有一 定倾斜度的 2 120mm卫星厅屋面 6 块单层壳体钢结构， 其投影为边长 62.77m的正方形， 由相贯线梁、 连梁、 边梁与 16 榀桁架连接成空间体系。 构件为“H”型截面， 分为 A、B、C三个系列。其中 A和 B系列各有 3 种规格， C系列有 2种规格。 16 榀桁架分别编号为 P、类型。桁架上下弦、相 贯线梁、连梁均为 B 系列。桁架腹杆为 C系列杆。壳体几何形状十分复杂。 为了提高刚度和稳定性，设计选用刚性连接，拥有不少非正交空间多杆交汇 复杂节点，制作难度大。经多次电脑翻样核定，又由于设计尺寸不详和存在 误差，多次与设计方研究

12、作相应调整。另外，为了减少现场拼接难度，部分 构件事先进行试拼和接长，有些节点进行试装，因而在正式吊装过程中没有3.1 吊装前的准备工(1) 熟悉施工图和踏勘施工现场： 土建结构图显示，地下室与底层柱网为 12m12m，二层楼面为 12m 12m井式梁板结构。楼层上的多数柱网扩大为 12m24m和 12m36m。楼 面井字梁断面宽 1200mm高 800mm。候机楼横向两边沿墙间宽度 120m，主楼 三跨，主跨 56m，两旁边跨各 24m，基本处于横向宽度的中间。主跨中到横 向两边沿墙 5565m。土建设计提供二层楼面吊装荷载 6kN/m。经设计院 同意，采取适当措施，允许 16t 汽车吊上楼

13、，但禁止大型吊装机械上楼。另 外，从吊装时施工现场了解到楼面浇注钢筋混凝土面积已达 50%，建设单位 强调在吊装过程中，楼面梁、板绝对不容许出现任何裂缝。候机楼横向的东 面是土建施工单位的混凝土拌和楼，西面是登机桥基础，南山墙是土建施工 钢筋加工场和几百吨钢筋堆积场，而且是即将动工的动力机房位置 ，只有 北面山墙边能作为钢构件临时堆场。从道路情况踏勘得知，通往机场工地只 有一条临时黄泥路，路面满是鱼鳞坑，且路上有一座简易桥，只准通过 10t 以下车辆。(2) 三种吊装施工方案的论证比较 大型机械吊装方案：主跨 56m长的管桁架，基本处于候机楼横 向宽度中间，300t 吊机最大幅臂点的起吊能力不

14、能满足重达 18t 管桁架的起 吊要求。使用 500t 吊机，起吊重量能满足要求，但吊机在登机桥基础间运 行有难度，而且吊机停留点使地面附加荷载增加，使地下室外墙主动土压力 同步增大，极有可能引起地下室外墙开裂的严重后果。费用难承受，进入机 场区域的临时土路和桥面承重量小等现实条件也不具备。 论证结果对此方案给予否定 构件在柱顶滑移就位吊装方案：主跨 56m管桁架和两旁边跨 27m和 31m“ H”钢梁，其支承柱顶铺设供滑移用的双轨临时桁架，在双轨上 设置固定管桁架、“ H”钢梁稳定的拖船。关桁架在东山墙钢构件堆场拼接 后，用 50t 履带吊机吊至柱顶上。在西山墙设置牵引设备，由电脑控制两边

15、柱顶拖船滑移速度，使构件运到柱顶就位。该方案对候机楼钢结构吊装有现 实意义。最初设想柱顶滑移设置临时桁架从东至西满铺，但价格很贵，经改 进后，滑移桁架设计成标准化， 随着牵引船的推进， 临时桁架反复向前翻铺， 柱顶铺设桁架每边只要三榀就能满足要求。优越性更加明显。但整个航站楼 施工进度很紧，机场建设指挥部要求屋面钢结构吊装，必须在支承钢筋混凝 土柱浇捣一半后就进场施工，方案虽好，与实际要求有矛盾，只好放弃该方 案。 传统的“土法”吊装方案： 56m管桁架采用两副人字扒杆在两 端抬吊，而长 27m和 31m“H”钢梁采用一副人字扒杆直接起吊。人字扒杆底 脚传给楼面有较大的集中荷载，远远超过楼面能

16、承受的荷载力，因而必须采 用化整为零的方法。具体采用底脚增设两根底座钢梁，钢梁长 16m高 80mm 宽 450mm壁厚 20mm，焊成箱梁。该梁刚度大，在底部，每间隔 1000mm 垫长 2.5m 的枕木，扩散扒杆的集中荷载为均布荷载。经核算，不论两副人 字扒杆抬吊或一副人字扒杆单吊，传给楼面的荷载均为 4 4.5kN/m2，小于 土建设计提供楼面承受 6kN/m的荷载，符合土建设计要求。 人字扒杆杆径， 经计算选用 23258无缝钢管，长 20m。 用人字扒杆起吊构件就位时， 与地面有一定倾角。当倾角为最大时，人字扒杆加底座高的起吊高度为 18.33m，能满足 56m管桁架起吊高度。该方案

17、最终经总工程师认定为航站楼主 要构件的吊装方案。在参加机场航站楼钢结构工程投标的 23 家钢结构制造 商中，提出用这种“土法”吊装施工方案，仅有我公司一家，并受到了机场 建设指挥部的赞扬。3.2(1)56m 管桁架和大波浪檩条吊装：管桁架按轴线位置、拼接位置、顺序编号，运到吊装现场，用 50t 履带吊机吊至二层楼面，由特制的拖船牵引至吊装位置，再用 16t 汽车吊和 两副人字扒杆将管桁架吊到拼装架上，拼装成整榀。但在正式起吊前先进行 试吊，将管桁架吊至离地面 0.5m 左右高度，停留约 1h，仔细检查索具、人 字扒杆与底座、底座连接或与楼面连接接触受力的情况，有无异常。一切正 常后开始正式起吊

18、，派 3 人专职指挥控制两副人字扒杆提升速度，要求做到 同步上升。 1520min升至柱项就位。刚开始起吊， 3天吊 2榀，进入正常 后， 4天吊了 3 榀。大波浪檩条用 16t 汽车吊装。吊装质量，经建设单位、 监理检查验收，榀榀合格，十分满意。(2) “ H”空腹梁和小波浪檩条吊装跨度 24m的“H”钢梁，单面和双面悬挑后分别长 27m和 31m，采用 一副人字扒杆起吊，有了管桁架、大波浪檩条吊装经验，使“ H”空腹钢梁 与小波浪檩条吊装更顺利。(3) 雨篷构件吊装：雨篷构件吊装区域的路面允许通行大型客车，不受荷载制约，又离墙边较近，所以采用机械吊装和支撑相结合的吊装方法。吊装过程此处从略

19、(4) 卫星厅屋面壳体吊装：卫星厅网壳屋面是四种类型屋面吊装中 难度最大的， 并非是吊装构件重量重、 长度长，主要 是桁架、连梁、边梁、 相贯线梁均为立体曲率杆件组合，支承柱 JC4或 JC5节点处最多有 10 个构 件刚性连接，这些构件不但与水平面有不同夹角，而且各构件间又有不同的 角度要求。支承脚位置一旦超过偏差，弧形构件与两端支承脚就难以相互对 接。接受任务后， 在消化施工图的基础上， 多次专题研究该屋面的吊装方案， 为确保工程吊装质量和施工顺利进行，对构件制作质量提出了严格的要求： 制作精度要求。经设计单位同意，制作各构件支承于钢柱节点上悬 挑一定长度的各构件支承脚，应用数控定位，不但要控制各构件与水平面之 间的夹角，而且要控制各构件间的不同角度，确保各构件位置的正确；P桁架与边梁和 P桁架的连接，整长有 45m，从运输、吊装便利 考虑，要求 P与边梁以及 P与连梁分段制作，而且在出厂前一定要经过 试拼接长；有些构件成某一角度与另一构件作“ T”型连接，要求制作时在连 接位置处确定一个点，将连接角钢固定于该点上