航站樓鋼管柱特厚板V型撐施工技術

謝 東, 胥 悅, 方偉名

(中國華西企業股份有限公司第十二建筑工程公司, 四川成都 610000)

1 工程概況

T2航站樓平面尺寸1 285 m×531 m，建筑高度45 m，呈倒“T”型布置，由中央的D大廳和外側3條指廊組成，3條指廊從左至右分別為A指廊、B指廊和C指廊，航站樓地上4層(局部5層)，地下局部管廊1層，共5層。1層主要為行李處理及遠機位出發廳，2層主要為國際到達及行李提取廳，3層主要為國際出發候機區和空側集中商業區，4層主要建筑功能為值機大廳、集中商業區及國際聯檢廳。

T2航站樓鋼結構主要由網架及下部支撐鋼管柱組成，總用鋼量約2.4萬t。其中鋼管柱共160根，網架平面投影面積約16.4萬m2。網架采用正放四角錐網架，標準高度4 m，局部通過抽空腹桿形成3條折板空腹天窗帶。大廳與指廊的網架間通過300 mm的防震縫隔開，形成4個基本獨立的單體；網架通過160個成品支座與下方鋼管混凝土柱連接，室外斜柱和室內鋼柱分別通過V型撐、牛腿與混凝土結構連接；鋼網架下部分布鋼管混凝土支撐柱，其中室外斜柱102根，為變截面圓管柱，最大截面φ2 300 mm×55 mm，鋼結構材質為Q345B，室內直柱58根，鋼管柱最大截面φ1 800 mm×40 mm，材質為Q345B。室外斜柱及中庭位置2根直柱需通過V型支撐與樓層結構相連，V型支撐最大板厚為160 mm，材質為Q420B，為特厚板；共計200件。施工量大且V型鋼支撐施工屬于屋蓋支承系統施工關鍵節點，施工工藝復雜，施工質量與安裝精度很難保證(圖1)。

圖1 鋼柱平面布置

本工程鋼柱為屋蓋體系的支撐結構，包括豎直柱和傾斜柱2種形式，其中結構外側的鋼管柱主要為傾斜柱，傾斜柱傾斜角度有8°、10°、14°。傾斜柱主要為焊接梭型柱。豎直柱為錐形柱形式。主要類型鋼柱的截面結構構造形式如圖2所示。

圖2 鋼柱構造形式及連接點大樣

2 V型支撐埋件及鋼筋施工

施工前V型支撐暗梁需預先安裝，采用25 t汽車吊進行吊裝，在V型支撐所在樓面結構土建施工時插入安裝，隨土建鋼筋綁扎進度預埋V型支撐型鋼埋件；一旦埋件施工完成便無法移動，因此對鋼管柱連接部位定位精度要求極高，鋼管柱制作前采用TEKLA、BIM建立三維深化模型并出圖(圖3)。將現場實際施工過程的鋼筋排布和預應力穿孔進行預先校核，建立三維可視化模型。預先將每根鋼筋搭接位置進行確定，然后進行出圖，在鋼管柱加工圖紙中預留；保證連接部位定位精度，也同時避免了因鋼管柱定位與鋼筋施工不匹配導致的鋼筋問題。

圖3 V型支撐連接節點及箱型連桿、暗梁

型鋼暗梁安裝之前必須先進行梁底筋的施工，施工完成后再進行型鋼暗梁的吊裝施工，吊裝前對型鋼暗梁尺寸再次進行核對，特別是長度一定要復核準確無誤，安裝完畢后在進行梁上部鋼筋及箍筋的施工，特別注意梁箍筋施工，箍筋翻樣應考慮梁高度問題，由于型鋼暗梁孔位限制梁箍筋高度相比較與普通梁要小30～50 mm，這樣梁主筋才能綁扎到位，使梁主筋能夠綁扎到箍筋角部，套箍筋時先將箍筋扳開，施工人員把箍筋放在梁底層筋下面，2人配合各執箍筋一端將箍筋拉開至能穿過預埋型鋼暗梁的大小即可，然后再將箍筋套至正確位置，梁主筋綁扎到位[1]。

3 V型撐安裝

3.1 V型支撐吊運

T2航站樓主樓為1 285 m×531 m的超大平面尺寸，包含160根鋼柱，200件V型支撐，施工范圍廣、工期緊，結合本工程特點，需根據土建施工順序，及時穿插進行V型撐的拼安裝工作。因此，在施工周期內須保證有足夠的加工產能保障構件供應，現場需投入大量的機械設備、周轉材料、勞動力、資金等，對施工單位的綜合實力提出非常高的要求；因此選用優質的設備供應商，保障現場施工，現場高峰期機械設備30余臺用于鋼柱及V型支撐安裝施工，保證了工期。

3.2 吊裝精度復核

吊裝前對V 型撐預埋件中心位置及標高復測及修正(圖4)。

圖4 精度復核

本工程V型支撐通過埋件與混凝土連接，由于V型撐外形尺寸超厚、超大，重量較重，因此控制結構重點在于對埋件精度控制，鋼柱 V 型撐安裝前，進行鋼柱V型撐耳板安裝精度及V型撐埋件上定位軸線進行整體復測，并據結構安裝實際位置進行V型撐埋件上定位中心線進行修正[2]。

3.3 吊裝定位

將V型撐與鋼柱耳板及埋件上耳板進行連接(圖5)。

圖5 吊裝定位

首先將V型撐與鋼柱連接耳板進行銷接固定，然后將V型撐埋件上的耳板與 V型撐連接。本工程V型撐與鋼柱耳板連接處為向心關節軸承，且處于高空位置，對耳板安裝精度及標高要求極高，因此測量精度為重中之重，高空架設儀器及棱鏡困難，且穩定性差，需設計和制作適用于該工程的測量輔助裝置和設施，以滿足測量操作及精度控制需要。需在充分考慮構件工廠制作誤差、工藝檢驗數據、測量及安裝誤差、各類變形數據 (如日照、溫度、沉降、焊接等)的基礎上制訂結構安裝控制方案，并根據施工中實時反饋的實際監測數據，及時調整和制訂階段性控制方案。

根據本工程特點，結合鋼結構安裝成熟經驗，采用高精度全站儀建立平面控制基準網，并采用雙頻大地型 GPS 接收機進行校核，采用激光準直儀和全站儀進行平面控制基準的豎向傳遞；采用電子水準儀建立高程控制基準網，采用全站儀測天頂距法進行高程控制基準的豎向傳遞，并采用電子水準儀進行校核。 對測量數據，應在設計值基礎上加上預變形值后使用，并根據施工同步監測數據，及時調整預變形值。

在測量控制過程中應著重控制各環節的安裝誤差，即注重中間過程的控制，當各個施工過程控制精度均在誤差要求范圍內并通過驗收時，才能保證結構安裝后整個結構安裝的最終精度。

為確保安裝過程及最終結果的控制精度，在測量工作中應注意幾點：選擇合適的控制點，確保通視；充分考慮安裝過程中的結構位移，加強復測；鋼結構結構對陽光照射及溫度變化敏感，在控制測量過程中必須考慮并消除其影響。

向心關節軸承高空高精度安裝技術， 提高了向心關節軸承的安裝精度，進一步提高了系統裝配精度。

3.4 V型撐連接固定、焊接

安裝V型支撐，將鋼柱與樓面連為一體。由于V型撐兩端均帶有關節軸承結構，且均采用銷軸插入結構，高空焊接施工難，要求高，采取V型支撐一端耳板與預埋件現場裝配焊接的方法進行安裝。具體安裝如圖6所示。

圖6 固定焊接

本工程鋼結構現場焊接包括鋼柱對接焊、支座對接節點等多種全熔透一級焊縫，焊接質量要求高。焊接難度大。高空焊接確保焊接施工的各個工序能夠按照技術方案和質量管理的要求認真執行。因此對焊接人員要求進場焊工必須持證、必須經過考試，經業主、監理、總包專業工程師進行評比，確定焊接人員的等級，實行焊縫實名制，優勝劣汰。制定合理的焊接順序，減小焊接變形和焊接殘余應力。

焊接工藝將V型撐埋件側耳板與埋件進行定位連接，定位時先采用點焊定位，復測結構安裝位置精度，如超差進行調整，合格后焊接。耳板與埋件焊接采用焊接線能量小的 CO2氣體保護焊進行焊接，盡量采用多層多道焊，以減小焊接變形尤其是焊接收縮變形對結構柱的安裝精度的影響。焊接過程中控制焊接熱輸入量，防止焊接對混凝土結構損壞[3]。

3.5 安裝測量

為保證本工程鋼結構測量精度，在測量控制基準網建立和豎向傳遞時，主要使用高精度自動導向全站儀、激光準直儀和電子水準儀進行，輔以 GPS 及其他測量設備作為校核和輔助引測；本工程配備的測量人員，必須選擇有類似工程施工測量經驗，參與過測量精度要求高的大型工程，具有豐富的測量知識與經驗，且經過良好的培訓，能使用各種類型的先進儀器，才能勝任本工程的測量工作要求。

V型撐安裝完成后，應對鋼柱的安裝精度進行復測(圖7)，確保其安裝精度偏差在允許偏差范圍內[4]。

圖7 安裝測量

4 結束語

本工程V型撐施工采用BIM與實際結合的方式，極大地提高了施工效率，保證了連接部位的定位精度，避免了返工率；施工中采用多層多道焊技術，減小焊接變形尤其是焊接收縮變形對結構柱的安裝精度的影響；焊接過程中控制焊接熱輸入量，防止焊接對混凝土結構損壞。同時選用高強度鋼材，減少了鋼材用量及加工量，節約資源，降低了成本，鋼材具有高的塑性變形能力，有效地提高了結構抗震性和建筑結構的安全性。