淺談機場項目大跨屋面單層網殼結構

胡亦辰

摘 要：網殼結構為建筑結果提供了一種新穎合理的結構形式，其兼有桿件結構和薄殼結構的主要特性，受力合理，可以跨越較大的跨度。應用范圍廣，既可以用于中、小跨度的民用和工業建筑，也可用于大跨度的各種建筑，特別是超大跨度的建筑。本文就薩摩亞法雷奧諾機場升級改造項目中的網殼加工、吊裝過程進行的論述，并通過對一些技術運用解決施工中碰到的問題。

關鍵詞：網殼結構;桿件;跨度;施工

中圖分類號：TU399 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）02-0103-02

1 工程概況

薩摩亞法萊奧諾國際機場工程新建航站樓屋面采用大跨度單層網殼解結構，南北向跨度為51.8米，東西向跨度為63米，是薩摩亞目前跨度最大的單層網殼結構，基于仿生學設計理念，模仿貝殼及當地法雷形狀及紋理，焊接圓管沿空間螺旋線交織布置，構成優美的空間屋面造型，屋面采用美國“風格”一體化防水保溫材料配合直立鎖邊金屬屋面，結構簡潔、輕巧，與周圍環境完美結合，整個網殼凹凸有致，規則優美。

2 網殼體系

網殼是一種與平板網架類似的空間桿系結構，系以桿件為基礎，按一定規律組成網格，按殼體結構布置的空間構架，它兼具桿系和殼體的性質。此結構是一種國內外頗受關注、有廣闊發展前景的空間結構。

網殼結構的發展和大量的工程實踐應用，為建筑結果提供了一種新穎合理的結構形式，網殼結構兼有桿件結構和薄殼結構的主要特性，受力合理，可以跨越較大的跨度。結構變形小，穩定性高，節省材料。網殼結構可以用小的構件組成很大的空間，這些構件可以在工廠預制實現工業化生產，安裝簡便快速，因此綜合經濟指標較好。

3 主要安裝步驟

根據施工現場的條件，整個施工過程分為現場準備階段、預拼裝階段、吊裝階段、施工收尾階段。

3.1 現場準備階段

根據本工程特點，在吊裝區塊附近設置一個加工以及預裝區域，選擇制作用以吊裝管桁架用的鋼絲繩、高空操作欄桿等。根據薩摩亞當地的機械情況，項目部以一輛50噸汽車吊為主，另一輛25噸汽車吊為備用起吊設備。利用現有材料方管或者角鋼彎制一個標準胎架作為安裝時的定位模板。此胎架外形尺寸精度誤差控制在3mm以內。

3.2 預拼裝階段

材料到達后，在加工區域，先根據出廠桿件編號將縱向直桿安裝就位，參照三維模型投影數據在縱向直桿上定出斜桿交匯位置，根據直桿上已定出的交匯位置和斜桿空間角度及間距，將斜桿安放就位。對不能準確對接的桿件進行修整，保證節點的拼裝精度。完成桁架的拼裝并進行最后檢查，無誤后對點焊位置進行標記。最后，對電焊位置進行切割，清理焊點，準備吊裝階段。

3.3 吊裝階段

針對施工現場有限的機械設備以及復雜的氣候環境，在吊裝前先對當天的天氣情況進行查詢，并對吊裝桿件的方位測量，根據事先放出的4個基準點對網殼結構進行實線引測，將每片網殼桁架的控制點投影到地面，保證每個桿件的位置精確無誤。吊裝時，合理根據鋼管的幾何特征和重心位置，確定鋼絲繩的綁扎點，并確保結構的不變形。在吊裝區域以圖1的1區為例，參照圖2所示，先吊裝H軸桁架，在鋼梁上準確定位并進行定位點焊，后用電葫蘆調整其垂直度，最后焊接牢固并在其側面加設兩道側向支撐。在距離H軸桁架9.6米安裝定位胎架，并按H軸桁架的相同要求進行位置和垂直度的調整，同樣設置兩道側向支撐，進行點焊固定。吊裝H軸桁架與定位胎架之間的斜桿件，每根桿件安裝時都需要檢查其位置和角度。斜桿件安裝完畢后，對所有接口進行焊接。焊接完畢，拆卸定位胎架，并移位到距其9.6米的下一個安裝位置進行下一段安裝。以此類推，直到整個分區安裝完畢。

3.4 施工收尾階段

在施工的收尾階段主要是對施工過程中的焊縫，以及搬運吊裝過程中可能產生的漆膜磕碰損壞、校正處等部位進行處理。通過現場現有設備，對焊縫進行集中探傷檢測，同時利用數字式涂層測厚儀對修補油漆處進行檢測。對不達到要求的要求施工隊進行再次的除銹補漆過程。

4 主要技術應用點

4.1 構建加工制作

薩摩亞法雷奧諾國際機場單層網殼結構的桿件均采用q235b鋼材，由于空間跨度不同，疏密不一，故網殼結構不同部位的桿件類型和截面大小不同。

4.1.1 相貫口切割

相貫口切割是整個加工過程中的關鍵工序。采用數控相貫線切割機進行相貫口切割，全過程為自動化操作，切割精度高，坡口在加工的過程中一次成型。本工程管件加工選用數控管相貫線切割機，最大切割管徑為600mm。

4.1.2 主桁架、邊桁架弦桿煨彎

由于桿件切口按照設計尺寸進行切割，因此，桿件的煨彎精度顯的十分重要。針對這一點，加工時采用機械熱煨彎的方式，保證良好的煨彎精度。通過事先繪制好的地樣檢查煨彎精度，對于局部的超標，進行補煨。在桁架組裝的過程中，采用合理的焊接順序，避免焊接過程中因焊接收縮導致弦桿曲率發生問題。

4.1.3 桿件出廠狀態的選擇

綜合考慮運輸的經濟性與質量的可靠性。本工程采用工廠煨彎與切割，現場組焊的形式;對于組焊較為復雜的桿件，則采用工廠組焊，整體運輸的方式，以期得到最佳的效果。

4.1.4 焊接質量控制

由于桿件成不同的角度相貫，因此，相貫口的坡口角度變化很大。針對這一點，管件加工中將貫口進行分區，分為熔透區、半熔透區、角焊縫區。根據不同的分區制定不同的焊接規范與檢測標準。

4.1.5 采用CAD/CAM集成技術進行管結構制作加工過程

CAD/CAM技術是我國鋼結構制造技術近期的發展方向，是建筑業十項新技術的內容之一。本工程采用該技術，省略了從施工圖紙向加工圖紙轉化及由加工圖生成構件加工數據的過程，因此不僅可以避免出現錯誤，還節省了大量時間，這樣即可以提供管結構的制造加工效率，也可以提高管結構的加工制造質量。

4.2 鋼結構模擬建模技術

為達到設計要求，確保外露桿件表面平直，曲線要勻稱，曲率過渡自然，表面光滑，不得有皺紋、毛刺等缺陷，在深化設計時采用TEKLA軟件對節點進行1：1放樣精確建模，并將精確數據提交加工車間，保證鋼構件與非常規節點的施工精確度。

4.3 測量技術

進行測量工作時，首先要選擇投影基準點，投影基準點的選擇要按照一定的規范進行，選擇時要首先了解掌握圖紙，按照涉及圖紙的要求確定投影基準點，此外在投影基準點選擇時，要保證垂直傳遞的視線不受到阻礙，保持暢通且不可與主梁相沖突。在樓層面的四角合理布置4個投影基準點，保證每個基準點可以看到最近的2個基準點，視線不受阻礙。

5 結語

隨著我國建筑行業的飛速發展，建筑項目越來越趨于復雜化，形式多樣化，作為一個施工員，也將面臨更多的復雜問題。在實際施工中，應增強施工節點的分析，充分做好施工準備，施工過程中，嚴格把控各項技術指標，總結以往的施工經驗，對現有的施工技術進行創新發展，從而保證建筑物的施工質量，為我國的建筑行業發展做出貢獻。

參考文獻

[1] 網殼結構技術規程JGJ 61-2003[S].

[2] 直縫電焊鋼管GB/T13793-93[S].

[3] 結構用無縫鋼管GB8162-1999[S].

[4] 無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差GB/T17395-1998[S].

[5] 工程測量規范GB50026-93[S].