重庆江北国际机场T3A航站楼指廊钢结构施工技术

重庆江北国际机场T3A航站楼指廊钢结构施工技术 ，，，贾尚瑞邢遵胜王留成刘中 华 ( 浙江精工钢结构集团有限公司，浙江 绍兴 312030) ，,, T3A 摘要重庆江北国际机场 航站楼指廊钢结构屋盖为正交正放四角锥空间网架结构在施工中采用了地面拼 ，、。装分块吊装的施工技术系统阐述了如何减小焊接应力及焊接变形对结构的影响以及关节轴承高精度安装困 ，， 难的解决措施也较全面地介绍了施工过程有限元仿真分析的重要性和仿真分析需要进行的内容同时也详细说 ，。明了一种焊接球柔性抓取装置可解决目前焊接球抓取方式的弊端 ,关键词, 钢结构; 屋盖; 指廊; 焊接球; 数值模拟; 施工技术 ,, TU758,, A,,1002-849( 8 2014) 20-0058-04中图分类号 文献标识码 文章编号 Construction of the Steel Structure Airside Concourse of Chongqing Jiangbei International Airport Terminal T3A Jia Shangrui，Xing Zunsheng，Wang Liucheng，Liu Zhonghua ( Zhejiang Jinggong Steel Building GrouCpo , ，Ltd, ，Shaoxing，Zhejiang 312030，China ) Abstract: The airside concourse steel structure of Chongqiangbeiing J International Airport Terminal T3A is orthogonal square pyra mid space grids， with the ground assem，bl yblock hoisting construction technology adopted in the construction, This paper systemaitcally describes the way to reduce the influence of welding trsess and welding demforation on the structur，and e the measures of solvingjo tint he bearing high precision installation difficulties，and comprehenisvely introduces the importance and content of simulation analysis, Also this paper introduces a device of grabbing to welbading ll in detail，which can solve the defects in the way of grabbing to welbadingll at presen,t Key words: steel tsructures; roofs; airside concours;e welding ball; simulation; construction 1 概况 重庆江北国 际 机 场 T3A 航站楼位于重庆市东 ，T2 北方向的渝 北 区原重庆江北国际 机 场 航 站 楼 ，1 。T3A 东南面如图 所示航站楼钢结构屋面分为 E A，B，C，D 5 ，区中央大厅及 区指廊 部分各钢屋盖 300mm ，A，B 结构单元之间由 宽的防震缝分开其中 C，D ( 4 区指廊和 区指廊呈对称分布本文只以 个指 1T3A 图 重庆江北国际机场 航站楼 Fig, 1 Chongqing Jiangbei International 廊结构的施工技术进行介绍 ) ; 钢屋盖为正交正放 Airport Terminal T3A ，4m × 4m，四角锥网架结构网格基本尺寸约为 厚度 3m，; A，B 约 焊接球节点其中 区指廊钢屋面平面尺 2 总体 337m × ( 29 : 60) m，寸 钢网架结构上弦杆中心线标 经过对指廊钢结构屋盖特点的分析，以及现场 高 21. 620 : 35. 830m; C，D 区指廊钢屋面平面尺寸 ，，施工条件比 对 多 种施工方案的优缺点最 终 确 定 457m × ( 45 : 54) m，钢网架结构上弦杆中心线标高 、。 指廊钢结构 采 用 地 面 拼 装分块吊装的施工技术21. 680 :30. 910m; 10m 指廊钢网架下有标高约 的 A 22 ，1 350t 其中指廊 分为 个分块使用 台 履带式 ，2 。混凝土楼面如图 所示 1 200t ，C 起重机和 台 履带式起重机吊装指廊分为 46 ，2 350t 个分 块使 用 台 履带式起重机进行吊装 ,, ，，E-mail: jiashangrui88@ 163, com作者简介贾尚瑞工程师 ,, 2014-01-09收稿日期 ( A B 、C D ，因 与 指廊与 指廊结构完全对称本文中 2014 No, 20 : T3A 59 贾尚瑞等重庆江北国际机场 航站楼指廊钢结构施工技术 ，采用由中间向两侧推进并且推进时采取先弦杆后 腹杆的焊接原则，如图 5 所示。 5 图 线控制措施 Fig, 5 Line control method 2 ，图 结构布置示意 3) 面控制措施 在网架吊装分块焊接时采用 Fig, 2 Structural arrangement 由内而外、隔榀焊接方式，如图 6 所示; 即先焊接?， ，，，，B 2 ??? 榀 网 架 后再 补 装 焊 接 区 网 架最 后 焊 ，A，C ) ; 1 000m只以 指廊为介绍分块最大面积约 。A，C 接 区网架 重 63t。网架分块如图 3 所示。 3 图 吊装分块示意 6 图 面控制措施 Fig, 3 Hoisting division Fig, 6 Surface control method ，该施工方法可以将网架中马道一起吊装同时 ，4) 体控制措施 在进行整个指廊网架焊接时 ，， 可以在地面 进 行 网架油漆的喷涂避 免 高 空 作 业，采用预留合拢缝方式来减少焊接变形对整个屋面 ，; 对场地占用 也 较 小此 外该施工方法可以重复利 ，7 ; A 2 安装精度的影响如图 所示其中 指廊设置 道 ，，。用拼装胎架施工成本较低安全性较高 。，C 3 合拢缝指廊设置 道合拢缝 3 施工重难点及解决措施 3. 1 焊接应力及焊接变形控制难度大 ，指廊网架结构以焊接球为连接节点需现场将 ，4 43 000 杆件与焊接球焊接起来个指廊杆件共计 ，。余根现场焊接量大为尽量减小焊接应力及焊接 、 ，变形对结构 内 力 及施工精度的影响本 工 程 从 点 。、、4 线面体 个方面采取了控制措施 1) 在焊接球与杆件的焊 接 过 程 点控制 措 施 ，、，4中采 用 单 杆 双 焊双 杆 单焊的焊接措 施如 图 所示。 7 图 体控制措施 Fig, 7 Body control method 4 图 点控制措施 ，3. 2 关节轴承安装精度高施工困难 Fig, 4 Point control method V 指廊钢柱与网架下混凝土楼面采用 形 撑 连 ，2) 线控制措施 在每榀桁架焊接时焊接方向 、，8 。V 接方式如图 所示形撑的两端与钢柱混凝土 60 43 施工技术 第 卷 ，，、; 梁的连接均使用了关节轴承节点由于关节轴承安 定钢柱对接连接时上下段连接处的错口允许偏 装精 度 较 高，一般轴承内轴与外孔间隙在 3mm，，差为 而上述关节轴承安装方法最 大会使得 1mm，，。0. 25mm 钢柱错口约为 可见错口在规范允许范围内 。，以内目 前 涉及关节轴承的安装均 是 将 ，( 关节轴承预 安 装 完 毕 后再将轴承内部耳板 见 图 4 施工过程有限元仿真分析 。9) 结构原设计方法都是以一次成型的整体结构 与连接结构 焊 接 在 一 起该方法虽然安装比较 ，，。便捷但焊接完成后焊接收缩变形会导致轴承内部 为分析对象然后施加结构荷载进行设计计算而 ，。，产生内应力与设计要求不符如先焊接轴承内部 结构的 真 正 成 型 过 程是 从局部到整体的累积过 ，( 1 :2 mm，，耳板焊接收缩变形较大 一般 超 关 节 程不同 的施工阶段有不 同的结构形态和受力特 远 ，; 性边界条件 和 荷 载条件也在变化因 此 结 构 最 终 轴承安装精度范围) ，会导致关节轴承无法安装。 ，形成的内力和变形是整个施工过程中各个阶段的 、。，施工内力位移不断累积而成的由 此 可 见结 构 ，原设计方法与结构施工成型过程有很大的区别对 。结构施工 过 程 进 行仿真分析很有必要通 过 仿 真 ，，。分析模拟结构在施工中的反应以确保以下几点 ，1) ，施工过 程 中结 构 杆 件处于弹性阶段应 力 8 V 图 形撑布置示意 V-shaped support arrangement ，。Fig, 8 比不超标保证施工过程结构的安全性 2) 分析 施工过程中相邻施工单元之间 相 对 位 移和网架的整体变形，确保结构的安装精度。 3) 对比 施工完成后杆件应力和原结构 设 计 一 ，，次成型杆件 应 力 的 差 值即 附 加 应 力确 保 杆 件 附 ， ，加应力与原 设 计 应力之和在合理范围内如 过 大 。需加强或替换杆件 ，4) 分析施工过程中部分构件位移及应力与施 ，工过程实测结果进行对比为施工过程的数据监控 。提供依据 0. 76 ,1. 0，由计算可知 杆 件 最 大 应 力 比 为 杆 ，( 件处于弹性 状 态强度及稳定性满足要求 限 于 篇 ，。) 幅原因只列举施工过程中的某一步来说明 施 ，工过程完成后重力作用下整体网架最大竖向位移 53. 42mm; ，( ) 为 结构一次成型状态 即 设 计 状 态 重 47. 92mm。力作用下 整体网架最大位移为 大 位 最 ( 53. 42 :47. 92 ) /47. 92 = 11. 5% ,1 5% ，移相差 亦 《》JGJ7—2010 满足规范空间网格结构技 术 规 程第 6. 11.3 条的要求。 9 图 关节轴承 Fig, 9 Joint bearing 。10 图 为网架杆件附加应力比柱状 图对 图 中 ，附加应力比较大的杆件需将其附加应力比与原设 ，: 解决措施首先在关节轴承内部耳板放样时增 ，，0. 9 计应力比进行相加对相加之和大于 的杆件需 ，1mm ; 加 的焊接收缩量其次在安装与关节轴承连接 。，进行替换替换需在杆件加工制作之前进行避免 ，，，的钢柱段时其先与下部钢柱段固定好后不焊接然 。杆件的浪费 ，， 后安装关节轴承即采用先将关节轴承预安装好后5 施工新工艺 ; 焊接轴承内部耳板与钢柱及混凝土预埋板的方式最 本工程网架节点均为焊接球节点，在焊接球运 ，， 后通过调整与关节轴承连接的钢柱段水平向位移，。输及施工吊装过程中需要对焊接球进行抓取目 。来释放因焊接原因导致的关节轴承内应力 ，2 前焊接球的抓取方式有 种一种是在球上焊接吊 ，上述关节轴承安装方式可能会使得与关节轴 ，，装耳板通过 吊 装 耳板实现球的抓取该 种 方 法 存 《; 承连接的钢柱段与下部钢柱段焊接时有错 边 钢: ，在的弊端有? 需 额外在球上焊接吊装耳板同 时 》GB50205—2001 结构工程施工质量验收规范中 规 ，，吊装完成后 需 割 除费 时 费 力此外吊装耳板的焊 2014 No, 20 : T3A 61 贾尚瑞等重庆江北国际机场 航站楼指廊钢结构施工技术 ，的影响以及关节轴承高 精度安装困难的解决措 ; 施 同时本文也较全面地说明了施工过程有限元仿 、真分析 的重要性和意义仿真分析需要进行的内 ，容以及本工程有限元仿真分析的结果和结果分析 。，方式此外为弥补现有焊接球抓取方式的缺点和 ，、、 不足本文也详细介绍了一种结构简单施工便捷 ，安全可靠的焊接球柔性抓取装置可为涉及焊接球10 A 图 指廊杆件附加应力比 、。的工程施工节省人力物力加快施工进度 ig, 10 Additional stres sratio of A airside F参考文献 :concouse membes rr, JGJ81—2002 ,1 , 中冶集团建筑研究总院建筑钢结构焊接技术 ,S,, : ，2003, 规程北京中国建筑工业出版社冶金工业部建筑，; 接和切割对 母 材 也会造成一定的损伤? 因 吊 装 ,2 , , GB50205—2001 研究总院钢结构工程 施 工 质量验收规范，耳板的存在焊接球在运输及安装施工中的摆放会 ,S,, : ，2002, 北京中国出版社北京金土木软件技术有限。4 受到较大的限制另一种焊接球抓取方式是用 个 ,3 , ，,S AP2000 公司中 国 建 筑 标 准 设 计 研 究 院中文版使用指南 ，,M,, : ，2012, ，，，，刚性钢爪通 过 一 个轴连接在一起以 环 抱 球 的 方 北京人民交通出版社邢遵胜刘中华徐 德 号,4 , , 等成 都 新 世 纪 环 球 中 心 中 央 游 艺 区钢结构屋 盖 施 工 过 程 ，: 式抓取焊接 球该 方法存在的弊端有? 钢 爪 需 要 ,J,, ，2012，41仿 真 分 析施 工 技 术 ，，专门厂家制 作同 时抓取装置质量较大不 宜 人 工 ( 14) : 87-89，168, ，; 搬运?对场 地 要 求 较 高抓取时球四周需无障碍 , GB50017—2003 北京钢铁设计研究总院钢 结 构 设 计 规 范 ,5 , ，。物对运输过程焊接球的装载及卸载不是很便捷 ,S,, 北京: 中国计划出版社，2003, ，为解决上述焊接球抓取方式的缺陷依托本工程 ,6 , JGJ7—2010,S,, : 空间网格结构技术规程北京中国建筑工业 出版社，2010, ，焊接球的运输和施工发明了一种焊接球柔性抓取装 。、，11 置如图 所示该焊接球抓取装置由钢丝绳钢丝 ( 50 )上接第 页 ( 11c) 、U ( 11d) ; 绳扎头见图 形卡口见图 组成钢丝绳 ，过程中的监测使用全站仪配备专人负责监测每卸 11a ，U 通过钢丝绳扎头设置成图 所示形式通过 形卡 ，载一步都要有详细的监测记录监测记录要准确及 ，。11b 口来实现焊接球的抓取和松卸如图 所示 、。时真实反映卸载过程的工况全站仪测量监控点 。为各主桁架的悬挑管口中心位置 7 结语 钢结构支撑体系的卸载是钢结构安装关键的 环 卸，，。 节是一个动态系统关系到结构和人身的安全，， 载过程以 理 论 计 算 为 依 据以变形控制为核心以 大，。测量控制为手段以平稳过渡为原则对实际的 较，型悬挑钢结构进行卸载时考虑到临时支撑数量 也，多且分布范围广即便采用计算机同步控制系统，，很难实现 整 体 的 同 步 卸 载结 合 工 程 实 践采 用 分 的，组分布卸载方法进行卸载模拟分析对比了结构 分，内力和位移的变化结构的实际变形数据与模拟 参考文，。 析数据基本上是一致的施工方法可行有效:献 11 图 焊接球抓取新方式 Fig, 11 Welding ball grab new type , GB5000—92012 ,1 , 中 国 建 筑 科 学 研 究 院建筑结构荷载规范 ,S,, 北京: 中国建筑工业出版社，2012, ，，本焊接 球 抓 取装置结构简单制 作 方 便对 焊 ,2 , , GB50135—2006 S,, : ,同济大学高耸结构设计规范北 京中 、、; 接球的抓 取 安 全 可 靠便 捷 迅 速无 场 地 要 求同 ，2007,国计划出版社 ，，。,时该装置质量轻便于人工搬运 3 , , ,M,, : 杨文渊起 重 吊 装 常 用 数 据 手 册北 京人 民 交 通 出 版 ，2002,社 6 结语 ,4 , 北京钢铁设计研究总院, GB50017—2003钢 结 构 设 计 规 范 T3A 本文通过重庆江北国际机场 航 站 楼 指 廊 ,S,, 北京: 中国计划出版社，2003, ，， 钢结构工程简 要 介绍了其施工方案的选取原则,5 , , GB50205—2001 冶金工业部建筑研究总院钢结构工程 施 工 系统分析了如何减小焊接应力 及焊接变形对结构 ,S,, : ，2002,质量验收规范北京中国计划出版社