機場大跨度箱型拱梁結構安裝施工工藝

張玉磊，張兆平，王一峰，孔 磊，周 鵬（中建鋼構有限公司，廣東 深圳 518040 )

鋼結構以其有輕質、高強、耐久等特點，廣泛應用于各種超高層和大跨度結構中。現代建筑在滿足結構安全的同時，也越來越追求建筑的美感、低碳和經濟。本機場大跨度箱型拱梁結構項目大量采用了拱形結構，充分發揮了拱形結構的承載優勢，大大降低了結構用鋼量。建筑線條靈動，造型優美，同時也給結構安裝提出了更高的要求，給施工帶來了較大難度。

1 箱形拱梁結構形式

本項目大跨度箱型拱梁連接立面幕墻柱結構和屋面雨棚結構，北側與雨棚連接，下方與幕墻柱連接，處于整個屋面和立面結構體系的關鍵位置，其安裝精度關系重大。箱形拱梁為梯形截面，跨度 36 m，拱高 5 m，整體剛度較大，單根構件最大重量約為 30 t。箱形拱梁典型截面如圖 1 所示。

圖1 箱形拱梁結構形式

1.1 箱形拱梁受力變形分析

（1）中間無支撐工況。通過模型計算結果：兩側約束典型單元支座反力T=25.3 kN, 一側約束，一側自由工況位移L=40.6 mm，得出以下結論：①水平側向推力較大，單個箱形拱梁拱腳推力在 25.3 kN 以上；②如拱腳不約束，其在自重作用下水平變形較大，將近 40.6 mm。

（2）中間添加豎向支撐。通過模型計算結果：兩側約束典型單元支座反力T=18.5 kN，一側約束，一側自由工況位移L=1.56 mm，得出以下結論：①水平側向推力較大，單個箱形拱梁拱腳推力在 18.5 kN 以上；②如拱腳不約束，其在自重作用下水平變形較小，約為 1.56 mm，對結構安裝精度影響在可控范圍內。

1.2 方案比選

（1）跨中支撐方案。優點：立面幕墻柱可以直接作為跨中支撐，中間增加支撐后，箱形拱梁水平變形對結構安裝影響可以忽略不計。缺點：需要增加一臺汽車吊配合安裝，邊拱在不松鉤的工況下安裝跨中支撐鋼柱，組合安裝完成后才能松鉤，占用機械設備時間較長，同時多臺設備交叉作業對吊裝指揮要求較高。

（2）水平拉索方案。由于水平推力較大（T=25.3 t），設置水平鋼索需要 30 t 倒鏈+Φ26mm鋼絲繩，高空安裝及張拉難度極大，并不適用。

結論：綜合以上 2 種方案，跨中支撐方案更加簡便可行，安全系數更高，組合結構安裝完成后可以形成可靠的結構體系，也便于后續立面結構安裝。

2 吊裝就位及變形控制

箱形拱梁吊裝松鉤前需滿足以下條件。

（1）箱形拱梁下方中間幕墻柱需同步安裝，幕墻柱上下兩端銷軸連接好，下部支座和混凝土間隙用鋼板墊實，保證整個幕墻柱能提供可靠的豎向承載。

（2）為防止箱形拱梁向外傾覆以及后續幕墻柱安裝偏差大，需用 8.9m樓板上的吊機同時將箱形拱梁與相鄰次拱間中間水平連梁安裝完成；或在邊拱上向內側拉設兩道攬風繩。

（3）箱形拱梁與主拱臨時固定前需對兩邊主拱坐標進行監測，發生較大偏差時需用攬風及時調整校核，尺寸偏差需控制在標準允許范圍內，并在測量人員認可后用碼板進行固定。

（4）箱形拱梁松鉤之后需盡快進行剩余幕墻柱及幕墻柱中間的水平橫梁和拉桿的安裝，箱形拱梁和主拱牛腿部位的焊縫也應盡快進行驗收報驗和焊接施工。整個立面形成穩定結構體系。

3 結 語

（1）采用計算軟件 Midas 模擬構件對受力特點及結構變形進行分析，采用箱形拱梁+幕墻柱組合安裝的方式，拱腳推力無明顯減小，箱形拱梁變形明顯減小，是一種拱形結構安裝約束變形的有效措施。

（2）該方案相比水平鋼索及胎架支撐方案更加適合箱形拱梁安裝工況，預計節約成本 50 萬元。

（3）箱形拱梁安裝后，由于箱梁向外側傾斜，因此在箱形拱梁焊接完成前，需要及時安裝箱形拱梁與次拱之間的連梁形成框架結構，或者采用攬風繩進行臨時固定。

（4）安裝完成后為保證結構安全，應當盡快完成箱形拱梁焊縫位置焊接。