双螺旋曲面屋面钢结构施工技术总结

双螺旋曲面屋面钢结构工程施工技术[摘要]:XXXXX民用机场航航站楼工程主主体结构为钢钢筋混凝土框框架+钢结构屋面面。通过精心心设计、周密密组织和施工工，成功解决决了本工程钢钢结构屋面的的制作、运输输、焊接和吊吊装等技术问问题，可供类类似工程借鉴鉴。[关键词]:航航站楼；钢结结构；吊装。1.工程概况1.1.建筑筑概况XXXX民用机机场航站楼工工程，建筑总总面积298874㎡，地地下建筑面积积2923㎡，地上两两层，地下一一层，建筑檐檐口高度211.3m，一一层层高6.65m。航站楼平平面呈扇形，地地下部分南北北方向长约105.55m，东西方向向宽约25.6m；地上部分分南北方向长长约179.55m，东西方向向宽约95.7m。该工程造造型新颖、简简洁大气，屋屋面整体呈现现出优雅柔美美的双螺旋曲曲面反映出以以运河为代表表的水文化特特色，即体现现机场设计的的先进理念，又又彰显扬州、泰泰州地区的特特色和形象（图1）。图1XXXX民民用机场效果果图1.2.钢结构构概况航站楼主体结构构为钢筋混凝凝土框架结构构+钢结构屋面面（图2）。屋架梁梁共14榀，屋架大大梁为弧形变变截面箱型构构件，断面高高度300mm～近1600mmm，最长一榀榀屋架梁长度度达107.33m。支撑钢柱柱采用热轧无无缝钢管，通通过铸钢节点点与屋面钢梁梁采用销轴连连接，钢柱底底端通过铸钢钢节点与混凝凝土柱顶预埋埋件采用焊接接固定；屋面面钢梁之间采采用矩形梁口口360×2200mmm，通过十字字节点构造形形成两向交叉叉的网壳结构构，交叉斜梁梁网壳结构随随屋面建筑造造型的曲面弧弧度变化，网网壳与钢梁采采用焊接连接接；屋盖钢结结构四周边为为挑檐雨蓬。图2结构整体体示意图2.施工重点难难点分析2.1.钢管的的相贯线切割割钢管相贯节点的的几何信息正正确与否是相相贯线切割的的质量保证，由由于本工程钢钢柱为钢管，且且连接节点均均为相贯节点点，如何采用用合理的切割割设备、切割割工艺来确保保钢管的相贯贯线切割精度度将是确保钢钢柱质量的关关键。2.2.屋面斜斜交钢梁的加加工本工程屋面斜交交网壳需配合合建筑外观要要求拟合为自自由曲面，为为便于制作，钢钢梁杆件主体体可为直线，杆杆件端部可局局部转动，使使杆件间能平平滑过渡。因因此需对每一一个节点精确确三维放样，并并得到设计认认可后方可施施工。2.3.大跨度度屋盖的预拼拼装本工程为大跨度度屋盖结构，制制作好的钢结结构构件分段段出厂前，应应根据规范要要求及钢结构构特点进行预预拼装，经检检查无误后方方可发送至现现场。本工程程钢结构有大大量的销轴连连接，对构件件的制作精度度，特别是销销孔的精度和和定位要求极极高。因此，在在工厂预拼和和现场胎架拼拼装阶段，均均应将销孔的的定位作为一一个重要的控控制指标。2.4.现场吊吊装由于构件长度长长、吊装半径径大，吊装阶阶段钢梁平面面外刚度非常常差，吊装极极易产生变形形，吊装难度度大，吊装方方案的优劣直直接影响到工工程质量、工工期和安全。因因此选择经济济可靠、快速速并有可操作作性的吊装方方案，选择合合适的吊装机机械，确定合合理的吊装顺顺序，就显得得尤为重要。3．钢结构施工工技术本工程屋面为大大跨度空间钢钢结构，屋架架钢梁超长、超超重，无法进进行整体吊装装，因此采用用分段制作、地地面拼装、空空中对接的方方式进行安装装。3.1.分段制制作该工程最长单榀榀屋架梁长度度达107.33m，而且为弧弧线造型，在在工厂内将钢钢梁分为8段加工制作作（考虑到运运输的因素），然然后进行构件件的预拼装，确确保钢梁制作作质量。针对对屋面交叉斜斜梁结构的特特点，将两榀榀屋架钢梁之之间的区域分分成8块，工厂负负责矩形梁的的下料与制作作及所有十字字节点的制作作加工。所有有构件需驻场场监理检验合合格后，才能能发送至现场场。3.2.地面拼拼装到现场后有钢梁梁6段要在地面面拼接，形成成三个吊装段段，加上还有有两端悬挑两两段共计每榀榀大梁有五个个吊装分段。按按照就近组装装的原则，在在选定的地面面组装场利用用汽车吊组装装，组装时在在地面铺设路路基箱，在路路基箱上搭设设组装胎架（见见图3）。现场把每两道梁梁之间的网壳壳分为8块，按正投投影法在70×300m的硬化场地地上设置拼装装胎架，专门门控制每个十十字节点的空空间定位（姿姿态定位），然然后在两个十十字节点之间间连接矩形梁梁杆，通过拼拼装胎架来实实现屋面斜梁梁网壳的曲面面造型（见图图3）。图3屋架钢梁、网网壳现场拼装装3.3.高空吊吊装3.3.1.高高空拼装胎架架安装每榀屋架钢梁按按五个分段进进行吊装，因因此吊装前必必须在二层楼楼面上布置吊吊装胎架（图图4）,作为钢梁的的临时支撑，吊吊装胎架布置置应符合屋架架梁安装轴线线与标高要求求。胎架平面面尺寸为2m×2m，节间长度度为2m，立杆为Φ160x4㎜，横杆和斜斜撑为Φ60x3㎜，材质均为Q235。屋屋架梁分段吊吊装时搁置在在吊装胎架上上,并且每个分分段在端部设设有分段与分分段拼装连接接定位板,每个分段点点设有四组连连接定位板(梁端上翼缘缘设两组,下翼缘设两两组,连接定位板板是在工厂进进行屋架梁整整榀组装时按按大梁形体在在总拼预制胎胎架上精确定定位的,同时也计算算了连接定位位板大小、厚厚度、螺栓都都要满足分段段安装时的受受力强度),屋架梁分段段吊装就位时时,首先要对准准分段连接定定位板,对准后即可可穿入螺栓,把分段梁一一段一段按吊吊装顺序连成成整体。为保保证屋架梁吊吊装阶段的稳稳定性,吊装胎架与与屋架梁都要要拉设揽风绳绳。为了加快吊装进进度，网壳采采用分块安装装并在跨中辅辅以格构式临临时支撑。吊装胎架放置位位置的二层砼砼楼面梁底要要设支撑来传传递荷载，通通过计算得出出吊装胎架4个角的反力均均为12.7t，在梁底下下方设置承重重脚手架进行行临时支撑。3.3.2.吊吊装设备的选选择、布置由于涉及航站楼楼西面高架路路施工,为了避开钢钢结构吊装与与高架路同时时施工的矛盾盾,航站楼钢结结构现场安装装施工决定选选择如下吊装装设备（图4）:1）一台4500t履带吊,分别定点设设在(B)/((3)轴外与(B)/((17)轴外两地点,采用超级配配重和塔式工工况进行吊装装作业,其吊装用构构件需由地面面上150t履带吊帮助助驳运。另外外需对450t履带吊作业业地基进行加加固处理，采采用挖去地面面杂填土1100mmm，然后夯实实素土层，自自下而上的铺铺设500mm厚大片石二二层，每层用用碎石塞缝，最最上面铺设100mm厚道渣，碾碾压找平后，再再铺设路基厢厢板。450t履带吊吊超起吊装作作业范围主要要为(A)～(D)轴区域的钢钢屋架分段与与屋面斜梁网网壳块的吊装装。450t履带吊主吊吊臂长54m,塔式副臂长72m,作业半径可可达92m时,额定吊装载载荷为25t；主机后配配重120t,车身压重40t,超起配重180t，这样航站站楼西面(A)轴线外～(D)轴线区域都都可被450t履带吊吊装装覆盖,避免了与高高架路同时施施工的冲突。2）两台1500t履带吊:一台150t履带吊布置置在地面作业业，负责航站站楼周边分段段钢梁与分块块屋盖斜梁网网壳构件等的的吊装,同时承担构构件驳运满足足为450t履带吊及另另一台150t履带吊的配配套需要。另另一台150T履带吊布置置在二层楼面面上作业，在在二层楼面上上划定了吊机机吊装作业行行走路线区域域。上海华东东建筑设计院院巳对二层楼楼面上150T履带吊作业业行走区域与与屋架梁分段段胎架位置,作了施工荷荷载验算,并对二层楼楼面吊机作业业区域的结构构采用承重脚脚手架进行临临时支撑加固固。二层楼面面上150t吊机作业时时的总荷载（自自重与吊物）不不得超过200t。实际设定定作业时总荷荷载：吊机自自重不超过160t，最大构件件重量不超过过25t。二层楼面上1550t履带吊吊装装作业采用主主臂工况，主主臂长度47m，本工程吊吊装作业时按按最重构件25t（分段钢梁梁最重实际为为22t内），回转转半径控制在在22m及之内。图4450T、150T履带吊吊装装分区示意图图地面上150tt履带吊吊装装作业采用主主臂工况，主主臂长度47m，该吊机作作业范围内本本工程吊装的的最重构件22t（分段钢梁+钢柱），回回转半径控制制在22m及之内。3）再选用255t～50t汽车吊多台台，负责现场场构件拼接，拼拼装时的起吊吊以及构件的的短驳倒运。航航站楼四周边边的悬挑雨棚棚，均为型钢钢构件，都可可以采用25t～50t汽车吊进行行吊装作业。.钢梁吊装1）测量标注：：eq\o\ac(○,D)-eq\o\ac(○,E)轴线处处、eq\o\ac(○,H)轴线处处、eq\o\ac(○,A)轴线处处预埋件的两两向轴线与标标高数据，根根据测量数据据调整平衡所所有钢柱埋件件的轴线与标标高，必须符符合设计要求求与土建施工工的情况。2）首先安装eq\o\ac(○○,D)-eq\o\ac(○,E)轴线处处的人字形钢钢柱，按测量量标注的轴线线记号准确定定位，并且调调整好支座的的两向水平。人人字形钢柱吊吊装到位后,钢柱端用销销轴与支座联联接，设置钢钢柱两向斜支支撑，确保钢钢柱竖立稳定定，不会倾倒倒，测量调整整钢柱的垂直直度。eq\o\ac(○,D)-eq\o\ac(○,E)轴处钢钢柱安装符合合各项要求后后，把eq\o\ac(○,D)与eq\o\ac(○,E)轴两处处支座点焊固固定。在支撑胎架顶端端设置两台25T螺旋千斤顶顶，当钢梁吊吊装就位后进进行标高的微微调。在eq\o\ac(○,D)-eq\o\ac(○○,E)轴间搭搭设6m×3m的脚手架平平台，高度约约近10m，便于吊装装屋架梁分段段三时，安装装人员可在脚脚手架平台上上配合大梁分分段就位及就就位后安装梁梁、柱联接销销轴。3）吊装由中间间向两端推进进，两端悬挑挑钢梁最后吊吊。两端悬挑挑钢梁与钢柱柱支撑一起吊吊装，一步到到位（图5、图6）。图5钢屋架分段段吊装示意图图图6钢梁吊装装3.3.4.网网壳吊装由于在两道屋架架大梁之间的的区域分成8块拼装与吊吊装(如分块太大大吊装时自身身刚度不够,局部应力会会偏大),因此每块的的重量在10～13t。450t履带吊吊吊装屋面斜斜梁网壳分块块时,最远处作业业半径需达92m,这时额定吊吊装荷载还能能达25t。150t履带吊吊作业时按13t来控制吊机机的幅度与回回转半径最大大在38m及以内。为为防止出现吊吊装过程中,1500t履带吊吊臂臂腋处碰钢屋屋架,摸拟了地面面上150t履带吊与楼楼面上150t履带吊吊装装斜梁网壳分分块的多种工工况,掌握了吊装装过程中吊载载、大臂幅度度、迥转半径径等关系。网壳采用八点起起吊（图7），主要便便于对网壳的的空间位置进进行调整，达达到预定位置置后与屋架钢钢梁焊接。屋面斜梁网壳壳分块尺寸约约为