蕭山國際機場T4航站樓屋蓋荷花谷柱施工技術*

潘鈞俊，陳 華，朱超偉，方能榕，余少樂，司法強，金國棟，李 赟

(1.中國建筑第八工程局有限公司，上海 200112； 2.浙江東南網架股份有限公司，浙江 杭州 311209)

1 工程概況

杭州蕭山國際機場三期項目新建航站樓及陸側交通中心工程旅客航站樓及北三指廊工程將新建建筑物面積達150萬m2以上，總投資規模在270億元以上，超過杭州機場一期、二期擴建工程，主要工程計劃在2022年杭州亞運會前建成投運。三期項目新建T4航站樓(見圖 1)及陸側交通中心工程是三期工程的核心項目，是浙江省大通道建設十大標志性項目，也是2022年杭州亞運會重要基礎配套項目。

圖1 蕭山國際機場T4航站樓鳥瞰效果

主樓屋蓋根據施工提升順序依次為提升1區、提升2區、提升3區、提升4區、提升5區5個分區，分區如圖2所示。主樓東側設置1組荷花谷柱，荷花谷柱區即屋蓋的提升5區。

圖2 主樓屋蓋與荷花谷區關系示意

荷花谷柱主要為造型柱，對屋蓋鋼結構不起支承作用，待屋蓋吊裝完成、屋面系統鋪設完畢，荷花谷柱方可與屋蓋主體相連。

荷花谷柱底部與埋件焊接連接，頂部通過設置在4個花瓣頂部的28個小立柱吊掛在荷花谷桁架下弦(見圖3)。

圖3 荷花谷柱與小立柱關系示意

圖5 荷花谷柱施工流程示意

荷花谷柱采用空間管桁架結構體系，柱底標高為-9.230m，柱頂標高為36.500m，荷花谷柱總長度為45.73m。荷花谷柱弦桿規格為P203×12～P299×16，腹桿規格為P133×8，P168×8，P180×10，柱頂小立柱規格為P351×16，P450×18，材質均為Q345B。上部花瓣相交部位采用鑄鋼件，材質為G20Mn5QT(見圖4)。

圖4 荷花谷柱整體軸測示意

2 施工難點分析

T4航站樓屋蓋荷花谷柱的施工需解決柱頂與屋面主體連接，對安裝的精度提出較高要求；同時，由于吊裝作業面的限制，起重機的吊點布置與吊裝質量都有較高要求。在施工方案的編制中需統籌考慮解決這些難點[1-6]。

3 施工方案

3.1 荷花谷柱施工流程

荷花谷柱的施工拆分為6步：①封邊桁架在-0.170m地面進行拼裝；②封邊桁架提升至21.000m標高，土建進行后作區施工；③提升5區網架拼裝；④荷花谷柱分段吊裝；⑤屋面系統施工完成，荷花谷柱與上部結構相連；⑥荷花谷柱卸載到位，臨時支撐拆除(見圖5)。

3.2 荷花谷柱分段與吊裝方案

為了滿足起重機吊裝能力，對荷花谷柱進行分段，共分成40個分段，如圖6所示。其中，分段10與分段20重19.3t，分段長度21.8m；其他分段重3.6～6.14t，分段長度5.9～13.6m。

圖6 荷花谷柱分段示意

1)荷花谷柱吊裝工況分析

荷花谷格構柱考慮采用70t汽車式起重機分段吊裝，主臂42m，15m吊裝半徑時，最大起重量7.1t>6.14t，滿足吊裝要求(見圖7)。

圖7 吊裝工況平、立面示意

為了解決吊裝平臺問題，在荷花谷-0.170m樓面漏洞位置布置2臺汽車式起重機行走平臺(見圖8)，用于荷花谷柱吊裝、汽車式起重機站位及材料倒運(見圖9)。

圖8 汽車式起重機行走平臺平面布置示意

圖9 吊裝立面示意

2)柱頂分段施工

荷花谷柱頂分段(分段10與分段20)質量約19.3t，封邊桁架與荷花谷柱頂分段間隙小，提升5區提升到位后，結構下弦到荷花谷柱柱頂間距<800mm，無法滿足汽車式起重機吊裝施工空間要求，采取在封邊桁架和網架上弦上設置吊裝點，輔助吊裝就位。

3.3 臨時支撐布置及卸載順序

為便于荷花谷柱安裝時的校正與臨時固定，沿荷花谷柱分段點設置相應的臨時支撐，臨時支撐根據支撐的高度及支撐點的反力，分為2類：①ZC4為支撐架結構的平面尺寸為1m×1m，其標準節高度為1.5m。支架四肢鋼柱采用φ89×4鋼管，橫桿及斜桿采用φ63×3.5鋼管。②ZC5為支撐架結構的平面尺寸為2m×2m，其標準節高度為1.5m。支架四肢鋼柱采用φ89×4鋼管，橫桿及斜桿采用φ63×3.5鋼管(見圖10)。

圖10 臨時支撐平面布置示意

荷花谷柱安裝過程中共設置24組臨時支撐，按支撐的安裝高度劃分為3道，其中第1，2道支撐在荷花谷柱安裝到位，未與屋蓋主體連接前，先行卸載拆除。第3道支撐在屋面系統安裝完成，荷花谷柱與屋蓋主體連接到位后拆除。加強材料進出場管理，嚴禁出現材料滯留情況，尤其是禁區施工，不得發生材料滯留不停航區域情況，確保機場運營不出現安全隱患。

4 施工模擬分析

根據鋼結構招標圖紙及相關技術要求，建立結構的計算模型，在對結構設計和驗算時，做到技術先進、安全適用、經濟合理、確保質量。使用的分析軟件為通用的結構分析與優化設計軟件MIDAS/Gen。

在計算過程中，計算單元的產生和解除應與相應的施工階段一致，荷載的施加和解除應與相應的施工階段一致，邊界條件的變化應與相應的施工階段一致，邊界條件根據結構實際并進行一定的簡化取值。

施工過程仿真分析時，結構自重由程序自動計算，荷載組合分項系數取1.3，分析了1.3恒荷載工況下結構應力及支撐點位的反力值。

以下細分成9個施工步：第1～5步荷花谷柱分段吊裝，分段位置設置臨時支撐；第6步荷花谷柱分段位置，第1道臨時支撐卸載；第7步荷花谷柱分段位置，第2道臨時支撐卸載；第8步待屋面系統鋪設完畢后，荷花谷柱與屋蓋主體相連；第9步荷花谷柱分段位置臨時支撐卸載(見圖11)。

各施工步分別模擬了荷花谷柱在各施工步下的位移與應力值及支撐反力。

由分步模擬結果可知，整個分段安裝過程中，結構構件最大應力比0.51，支撐最大反力189.5kN，支撐體系能提供安全的支撐，保證荷花谷柱整體穩定，荷花谷柱構件保持彈性狀態。

荷花谷柱與屋蓋連接前的最大位移值為38.2mm，滿足屋蓋與荷花谷柱的拼接要求。

卸載后，荷花谷柱與屋蓋連成整體，荷花谷柱最大應力比0.51，荷花谷柱整體穩定且處于彈性工作狀態；最大位移28.2mm，屋蓋整體剛度對荷花谷柱提供了有效支撐。

對荷花谷柱頂分段花瓣段吊裝計算，2個吊裝點高差按50cm考慮，計算得到吊裝最大反力96.1kN，分段最大變形27.7mm，應力比最大值0.23(見圖12)。

圖11 施工過程分析

圖12 荷花谷柱頂分段花瓣段吊裝計算

5 施工實施及其效果

科學的施工方案為蕭山國際機場T4航站樓屋蓋荷花谷柱的順利高效施工打下了堅實基礎。施工過程中，通過鋪設臨時起重機平臺，在有限的作業空間，合理布置起重機吊點，施工按計劃節點有序起吊拼裝各荷花谷柱分段，按計劃完成了荷花谷柱的安裝工作。

對荷花谷柱在安裝過程中的位移、應力實施監測，各施工步實測數據與前期數值模擬結果吻合。荷花谷柱施工完成狀態符合設計要求。

6 結語

本文針對蕭山機場三期航站樓荷花谷柱為造型柱，對屋蓋鋼結構不起支承作用，依靠與屋蓋主體相連形成完整結構的特點，結合施工中的實際情況，編制了分段吊裝方案，解決了吊裝平臺與吊點布置難題。設計了臨時支撐點方案并通過分步施工模擬分析，驗證了施工過程臨時支撐的合理性與結構的穩定性，分析了卸載后及與屋蓋連接后的受力與位移，驗證了屋蓋對荷花谷柱的支撐有效性。相關的分析結果為項目的順利推進提供了保障。