广州新白云国际机场航站楼主楼钢结构施工特点

总第 198期 2003年第 3期 交 通 科 技 Transportation Science＆Technology Serial No．198 No．3 June．2003 广州新 白云国际机场航站楼主楼钢结构施工特点 罗 灿 (广州新白云国际机场迁建工程指挥部 广州 510470) 摘 要 介绍广州新 白云国际机场航站楼主楼钢结构施工特点，该工程为我国目前规模较大的钢 管桁架结构。 关键词 钢管桁架 安装 钢结构制作 胎架曲线滑移 广州新白云国际机场是 国家重点工程，航站 楼工程为该迁建工程的核心工程。航站楼总建筑 面积为 35万 ITI。，总投资约 3O亿元。航站楼建筑 群由伸缩缝 自然分成 4部分：主航站楼、东西共 2 幢连接楼、东西共 4条指廊、4条高架连廊。本文 着重介绍航站楼主楼钢结构施工情况。 1 主楼钢结构工程概况 主楼长 325 ITI，宽 235 ITI，地上 3层，地下局部 2层。其平面由两片反向 75 ITIx 288 ITI的圆弧形 带组成 ，见图 1所示 。 图 l 主楼钢 结 构组成 不意 图 主楼屋盖系统采用曲面钢结构桁架体系，总 重为 5 556 t，主楼钢结构用量为 135 kg／m。，主楼 南北两侧钢屋盖的支承构件是一排由3~273×16 圆钢管组成的三角形变截面人字形组合柱，人字 形柱的两端铰接 ，使柱的受力最小，以期取得修长 轻巧的建筑效果。人字形柱的柱顶高度从东西两 端的 14．7 ITI升高到中间的 35．7 ITI，由里向外倾 斜。圆弧形带的外缘，亦即主楼的内部设置了两排 收稿日期：2003—03—10 巨形变截面混凝土箱形柱。由于主楼脊骨结构的 两侧是刚度及约束都较小的人字形铰接柱，在脊 骨结构的内部设置刚度较大的抗侧力柱。 巨 形 柱 的 柱 距 为 18 ITI，在 基 础 处 的 截 面 为 2 500 mmx 4 500 mm，刚接于基础，承受全部水 平力。主楼的屋盖为近似的几何球形，巨形柱的柱 顶高度由东西两端 的 21 m 上升到中间的 41．9 m。主楼采用 由不同标高和倾角的长跨倒三角形 钢管组成的桁架结构，跨度为 76．9 m，桁架高度 为 5 m，两端铰接支承在人字形柱及混凝土巨形 柱上，主桁架在人字形柱以外的南北方向悬挑 7～23 m。主桁架标高从中央向两边依次降低，倾 角从 中央 向两边 依次增 加 ，倾斜 角度 1o～16。，每 18 m跨倾角增加 2。，使屋面形成均匀的曲面。主 桁架两上弦杆的间距从人字形柱处的 3．8 m变 化到巨形 柱处的 5．25 m，弦杆为 508×(16～25) mm，腹杆为 ~P245×(7．1～12)mm。腹杆在下弦 杆交汇点的间距为 6．35 ITI。主桁架之间的屋面结 构是 14 ITI跨度的箱形压型钢板，主楼屋盖共设 置了两道伸缩缝，伸缩缝采用悬挑结构，这时箱形 屋面压型钢板悬挑 7 ITI，这种 箱形压型钢板除 了 作为结构板外还兼作屋盖支撑，整个屋面简洁美 观。为了增加建筑外观的造型变化以及满足采光 的要求，主桁架在巨形柱处上升为一个拱型桁架 采光带，采光带的宽度由中间的 2O ITI变化到东 西两端约 5O ITI，采光带是玻璃纤维张拉膜结构。 2 主楼钢结构施工特点 2．1 桁架安装方案比选 制定安装方案须考虑到以下特点：主楼屋盖 支撑体系采用砼柱与人字柱相结合，人字柱两端 维普资讯 http://www.cqvip.com 8 罗 灿 ：广州新白云国际机场航站楼主楼钢结构施工特点 2003年第 3期 采用销轴铰接体系；屋盖主桁架长度大、单榀重、 就位远、高度高，顺利就位是本工程钢结构施工安 装的重点和难点；各榀桁架就位高度与倾角各不 相同，安装不能完全重复利用；屋架体形庞 大，不便两次倒运，需在起吊范围内现场拼装。考 虑以上特点，现场安装有两种方案可供选择。 (1)桁架楼面定位拼装、点转动牵拉、旋转就 位。尽管该方案技术含量高及措施费用低 ，但吊装 过程中桁架扭转变形过大，易发生较大的平面外 失稳，在吊装过程中难以控制(如图 2所示)。 龃 ~tlJUI ． ’ DW ＼ ～ 、＼ 一 - - I U I l地面 图 2 方案 1示惹 图 (2)分段拼装、高空组对、胎架曲线滑移。该 方案主要优点 ：滑移轨道和胎架可重复利用，桁架 可在塔吊附近的拼装场地集中拼装。缺点：滑移胎 架的整体刚度要求高，措施费用投入大。胎架虽可 重复利用，但每用一次需重新改造 ，以适应桁架外 端不同标高的要求。难点 ：本工程胎架系统由两个 高 37 m、宽 26 m、长 62 m 胎架组成，每个重 350 t，外形庞大，构造复杂，在弧形轨道上滑动，其安 全可靠性是本方案的关键。桁架在胎架上高空拼 装好以后需整体滑移至安装位置，桁架位置处在 同心圆的直径线上，4条滑移轨道布置在同心圆 的不同半径上，要保证同角速度整体曲线滑移是 一 大难点。为实现屋盖整体曲面效果 ，每榀桁架的 长度 、就位高度和倾斜角度均不相同，邻近两榀桁 架之间倾角变化 2。。由于单榀桁架两点支撑就位 后存在侧向倾力，而跨间无檩条连接，靠箱型压型 钢板连接稳定。桁架受力形式复杂，拼装和测量控 制要求精确。考虑到技术上的可行性、施工条件和 施工费用等原因，最后选定本方案(如图 3所示)。 图 3 方案 2示意图 2．2 主楼钢结构的制作 根据总体方案，由于航站楼桁架结构尺寸较 大，运输困难，因此航站楼结构的制作分为厂内制 作和现场拼装两个阶段。 2．2．1 厂内制作 主航站楼按结构部套分类 ，主桁架 36榀(支 座 间长 "16．9 m)、纵 向次桁架 51榀(平均长 15 m)、人字柱 68根 (高 15～36 m)、主桁架球支座 72个、柱底支座 36个、屋檐及单根管件若干、压 型板檩条若干。工厂进行支座及人字柱两端部的 制作，钢管两端相贯线、型钢两端、节点板的加工， 零件的机加工，以及构件的面处理及涂装。结构 部套的成型拼装将在现场进行。但在工厂内，选取 典型桁架分段形式 ，将切割好相贯线的管件 ，分段 预拼装 ，以检验杆件相贯线接头的吻合情况，并指 导批量杆件相贯线的切割。本工程管桁架结构采 用管一管直接相贯焊接，要求采用五维数控切割机 进行管材的下料、切割，相贯线的切割、相贯线焊 缝的焊接是本工程的又一个难。 2．2．2 现场制作拼装 在机场航站楼施工现场，设置拼装平台，对钢 桁架及人字柱进行单件整体拼装，以保证工程的 质量和进度，详见图 4。布置 8榀主桁架(4组分段 预拼、4组总拼)、8榀次桁架和 4组人字柱拼装的 路基箱平台及胎架，同时进行桁架及人字柱结构 的装焊 。 分段六 分段五 分段四分段三 分段二 ‘ _ — — — — ． I．．．-^ 、 ll|—一，r ＼ ＼ 路基板锕平台 图 4 主桁架分段 制作 预拼装胎 架布置 2．3 钢结构安装方案 本工程钢结构安装内容包括：屋面曲线钢管 桁架、格构式钢管人字柱、采光带拱架、桁架间钢 管桁架以及屋面压型钢板。在主航站楼的东西两 侧各布置 1台 K50／50行走式塔吊，作为主桁架 高空拼装的主要设备 ，另 1台 100 t履带吊主要 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003年第 3期 罗 灿 ：广州新白云国际机场航站楼主楼钢结构施工特点 9 用来辅助拼装桁架，主航站楼三层楼面布置滑移 轨道和滑移胎架。将航站楼分成南北对称的两部 分，先安装南部钢结构。桁架每两榀为一组 ，在边 缘胎架上分段吊装、拼装、焊接，并连接好次桁架 及跨间构件，使桁架形成一个稳定体。桁架组装验 收合格后，连同胎架一起等标高曲线滑移到中间， 焊接固定内侧砼柱顶支座，防止桁架移动下滑。利 用外侧人字柱铰接形式，用卷扬机牵拉人字柱旋 转就位上支点。然后松开桁架下弦支撑千斤顶，翻 转胎架顶部 V型支撑架 ，降低胎架高度 ，将胎架 返滑到起点位置，利用塔吊调整胎架高度，为下一 次滑移作准备。东西侧滑移分开进行，桁架由中间 向两侧逐步扩大安装范围，安装顺序依次是 TT9 与 TT9、TT8与 TT7、TT6与 TT5、TT4与 TT3、TT2与 TT1。当南部安装完成后转移至北 部，将采光带中间位置焊接对接，南北两部分桁架 连成一体形成连续跨。 每两榀组对的主桁架及连接的次桁架在胎架 上拼装、焊接完成后，在跨间的北端铺一段约 3O m长的压型钢板 ，其 目的是为了增加组对桁架连 体的稳定性。当有两组桁架滑移到位置安装 完成后，即可进行组间的次桁架及连接构件的安 装 ，此部分构件的安装也是按从中间向两边的顺 序进行。屋面桁架安装依次进行 ，同时可插入防火 涂料和玻璃幕墙施工。 2．4 胎架曲线滑移的同步控制 胎架曲线滑移角速度同步控制首先要保证滑 移轨道的准确铺设 ，4条钢轨铺设在同心圆的不 同半径上，圆弧轨道轴线定位误差不超过士3 mm，轨距偏差不超过士3 mm。 本工程滑移牵引采用 3台 10 t卷扬机，桁架 与胎架的最大重量为 600 t，摩擦因数取 0．205， 牵引力为 1 230 kN，每台卷扬机牵引力为 410 kN。为减慢滑行速度，保证滑移稳定，卷扬机钢丝 绳绕走 7道，绳速为 0．86 m／rain，则胎架整体滑 移速度约为 2 cm／s。 滑移牵引要求牵引钢丝绳布置在圆弧轨道的 切线方向，通过楼面上的预埋固定点不断往前移 动，使牵引绳固定点与胎架的距离保持在 18～54 m之间，尽量接近圆弧切线方向。 在滑移轨道边设置刻度尺，最小格值 2 cm， 其余 3根按半径比例分格刻度，编号依次为：1，2， 3，4，5 ⋯，5O号，每个轴线 以 9 m间距为一大格 作控制单元 ，4条轨道上用 4台对讲机同时向卷 扬机控制总台报数，如不同步值接近 5O mm，即 作相应的停滑处理 ，单点牵拉同步。 3 结语 随着我国经济实力的增强，钢结构在一些大 型的公共建筑得到广泛应用，广州新 白云国际机 场是一座我国规模较大的钢管桁架结构的大型公 共建筑，其钢结构的设计及施工经验将为今后的 工程建设提供有益的参考及借鉴。 参考文献 1 中华人民共和国国家标准．GBJ17—88钢结构设计规 范．北京 ：中国建筑工业出版社 ，1988 2 中华人民共和国行业标准．JGJ81—91建筑钢结构焊 接规程．北京 ：中国建筑工业出版社，1991 3 中国钢结构协会．建筑钢结构施工手册．北京：中国计 划 出版社 ，2002 Construction Trait of the Terminal Project Steel Structare of Guangzhou New Baiyun Znternational Airport Luo Can (Guangzhou Baiyun Int 1 Airport Relocation Project Headquarter，Guangzhou 510470，China) Abstract：This paper briefly in troduces construction of steel structure of the terminal project of Guangzhou New Baiyun Znternational Airport，which is a larger truss structure of steel tabe in current china． Key words：truss of steel tube；install plan；fabrication of steel structure；frane curve slide 维普资讯 http://www.cqvip.com