航站樓鋼管柱特厚板V型撐施工技術(shù)

謝 東, 胥 悅, 方偉名

(中國(guó)華西企業(yè)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(cè)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(yuǎn)機(jī)位出發(fā)廳，2層主要為國(guó)際到達(dá)及行李提取廳，3層主要為國(guó)際出發(fā)候機(jī)區(qū)和空側(cè)集中商業(yè)區(qū)，4層主要建筑功能為值機(jī)大廳、集中商業(yè)區(qū)及國(guó)際聯(lián)檢廳。

T2航站樓鋼結(jié)構(gòu)主要由網(wǎng)架及下部支撐鋼管柱組成，總用鋼量約2.4萬(wàn)t。其中鋼管柱共160根，網(wǎng)架平面投影面積約16.4萬(wàn)m2。網(wǎng)架采用正放四角錐網(wǎng)架，標(biāo)準(zhǔn)高度4 m，局部通過(guò)抽空腹桿形成3條折板空腹天窗帶。大廳與指廊的網(wǎng)架間通過(guò)300 mm的防震縫隔開(kāi)，形成4個(gè)基本獨(dú)立的單體；網(wǎng)架通過(guò)160個(gè)成品支座與下方鋼管混凝土柱連接，室外斜柱和室內(nèi)鋼柱分別通過(guò)V型撐、牛腿與混凝土結(jié)構(gòu)連接；鋼網(wǎng)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(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q345B，室內(nèi)直柱58根，鋼管柱最大截面φ1 800 mm×40 mm，材質(zhì)為Q345B。室外斜柱及中庭位置2根直柱需通過(guò)V型支撐與樓層結(jié)構(gòu)相連，V型支撐最大板厚為160 mm，材質(zhì)為Q420B，為特厚板；共計(jì)200件。施工量大且V型鋼支撐施工屬于屋蓋支承系統(tǒng)施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，施工工藝復(fù)雜，施工質(zhì)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(jié)構(gòu)，包括豎直柱和傾斜柱2種形式，其中結(jié)構(gòu)外側(cè)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(jié)構(gòu)構(gòu)造形式如圖2所示。

圖2 鋼柱構(gòu)造形式及連接點(diǎn)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(yù)先安裝，采用25 t汽車吊進(jìn)行吊裝，在V型支撐所在樓面結(jié)構(gòu)土建施工時(shí)插入安裝，隨土建鋼筋綁扎進(jìn)度預(yù)埋V型支撐型鋼埋件；一旦埋件施工完成便無(wú)法移動(dòng)，因此對(duì)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(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過(guò)程的鋼筋排布和預(yù)應(yīng)力穿孔進(jìn)行預(yù)先校核，建立三維可視化模型。預(yù)先將每根鋼筋搭接位置進(jìn)行確定，然后進(jìn)行出圖，在鋼管柱加工圖紙中預(yù)留；保證連接部位定位精度，也同時(shí)避免了因鋼管柱定位與鋼筋施工不匹配導(dǎo)致的鋼筋問(wèn)題。

圖3 V型支撐連接節(jié)點(diǎn)及箱型連桿、暗梁

型鋼暗梁安裝之前必須先進(jìn)行梁底筋的施工，施工完成后再進(jìn)行型鋼暗梁的吊裝施工，吊裝前對(duì)型鋼暗梁尺寸再次進(jìn)行核對(duì)，特別是長(zhǎng)度一定要復(fù)核準(zhǔn)確無(wú)誤，安裝完畢后在進(jìn)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(yīng)考慮梁高度問(wèn)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(shí)先將箍筋扳開(kāi)，施工人員把箍筋放在梁底層筋下面，2人配合各執(zhí)箍筋一端將箍筋拉開(kāi)至能穿過(guò)預(yù)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(yùn)

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(jié)合本工程特點(diǎn)，需根據(jù)土建施工順序，及時(shí)穿插進(jìn)行V型撐的拼安裝工作。因此，在施工周期內(nèi)須保證有足夠的加工產(chǎn)能保障構(gòu)件供應(yīng)，現(xiàn)場(chǎng)需投入大量的機(jī)械設(shè)備、周轉(zhuǎn)材料、勞動(dòng)力、資金等，對(duì)施工單位的綜合實(shí)力提出非常高的要求；因此選用優(yōu)質(zhì)的設(shè)備供應(yīng)商，保障現(xiàn)場(chǎng)施工，現(xiàn)場(chǎng)高峰期機(jī)械設(shè)備30余臺(tái)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(fù)核

吊裝前對(duì)V 型撐預(yù)埋件中心位置及標(biāo)高復(fù)測(cè)及修正(圖4)。

圖4 精度復(fù)核

本工程V型支撐通過(guò)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(jié)構(gòu)重點(diǎn)在于對(duì)埋件精度控制，鋼柱 V 型撐安裝前，進(jìn)行鋼柱V型撐耳板安裝精度及V型撐埋件上定位軸線進(jìn)行整體復(fù)測(cè)，并據(jù)結(jié)構(gòu)安裝實(shí)際位置進(jìn)行V型撐埋件上定位中心線進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(guān)節(jié)軸承，且處于高空位置，對(duì)耳板安裝精度及標(biāo)高要求極高，因此測(cè)量精度為重中之重，高空架設(shè)儀器及棱鏡困難，且穩(wěn)定性差，需設(shè)計(jì)和制作適用于該工程的測(cè)量輔助裝置和設(shè)施，以滿足測(cè)量操作及精度控制需要。需在充分考慮構(gòu)件工廠制作誤差、工藝檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)量及安裝誤差、各類變形數(shù)據(jù) (如日照、溫度、沉降、焊接等)的基礎(chǔ)上制訂結(jié)構(gòu)安裝控制方案，并根據(jù)施工中實(shí)時(shí)反饋的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整和制訂階段性控制方案。

根據(jù)本工程特點(diǎn)，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)安裝成熟經(jīng)驗(yàn)，采用高精度全站儀建立平面控制基準(zhǔn)網(wǎng)，并采用雙頻大地型 GPS 接收機(jī)進(jìn)行校核，采用激光準(zhǔn)直儀和全站儀進(jìn)行平面控制基準(zhǔn)的豎向傳遞；采用電子水準(zhǔn)儀建立高程控制基準(zhǔn)網(wǎng)，采用全站儀測(cè)天頂距法進(jìn)行高程控制基準(zhǔn)的豎向傳遞，并采用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行校核。 對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)，應(yīng)在設(shè)計(jì)值基礎(chǔ)上加上預(yù)變形值后使用，并根據(jù)施工同步監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整預(yù)變形值。

在測(cè)量控制過(guò)程中應(yīng)著重控制各環(huán)節(jié)的安裝誤差，即注重中間過(guò)程的控制，當(dāng)各個(gè)施工過(guò)程控制精度均在誤差要求范圍內(nèi)并通過(guò)驗(yàn)收時(shí)，才能保證結(jié)構(gòu)安裝后整個(gè)結(jié)構(gòu)安裝的最終精度。

為確保安裝過(guò)程及最終結(jié)果的控制精度，在測(cè)量工作中應(yīng)注意幾點(diǎn)：選擇合適的控制點(diǎn)，確保通視；充分考慮安裝過(guò)程中的結(jié)構(gòu)位移，加強(qiáng)復(fù)測(cè)；鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對(duì)陽(yáng)光照射及溫度變化敏感，在控制測(cè)量過(guò)程中必須考慮并消除其影響。

向心關(guān)節(jié)軸承高空高精度安裝技術(shù)， 提高了向心關(guān)節(jié)軸承的安裝精度，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)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(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)，且均采用銷軸插入結(jié)構(gòu)，高空焊接施工難，要求高，采取V型支撐一端耳板與預(yù)埋件現(xiàn)場(chǎng)裝配焊接的方法進(jìn)行安裝。具體安裝如圖6所示。

圖6 固定焊接

本工程鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊接包括鋼柱對(duì)接焊、支座對(duì)接節(jié)點(diǎn)等多種全熔透一級(jí)焊縫，焊接質(zhì)量要求高。焊接難度大。高空焊接確保焊接施工的各個(gè)工序能夠按照技術(shù)方案和質(zhì)量管理的要求認(rèn)真執(zhí)行。因此對(duì)焊接人員要求進(jìn)場(chǎng)焊工必須持證、必須經(jīng)過(guò)考試，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、總包專業(yè)工程師進(jìn)行評(píng)比，確定焊接人員的等級(jí)，實(shí)行焊縫實(shí)名制，優(yōu)勝劣汰。制定合理的焊接順序，減小焊接變形和焊接殘余應(yīng)力。

焊接工藝將V型撐埋件側(cè)耳板與埋件進(jìn)行定位連接，定位時(shí)先采用點(diǎn)焊定位，復(fù)測(cè)結(jié)構(gòu)安裝位置精度，如超差進(jìn)行調(diào)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(hù)焊進(jìn)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(duì)結(jié)構(gòu)柱的安裝精度的影響。焊接過(guò)程中控制焊接熱輸入量，防止焊接對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)損壞[3]。

3.5 安裝測(cè)量

為保證本工程鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量精度，在測(cè)量控制基準(zhǔn)網(wǎng)建立和豎向傳遞時(shí)，主要使用高精度自動(dòng)導(dǎo)向全站儀、激光準(zhǔn)直儀和電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行，輔以 GPS 及其他測(cè)量設(shè)備作為校核和輔助引測(cè)；本工程配備的測(cè)量人員，必須選擇有類似工程施工測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，參與過(guò)測(cè)量精度要求高的大型工程，具有豐富的測(cè)量知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，且經(jīng)過(guò)良好的培訓(xùn)，能使用各種類型的先進(jìn)儀器，才能勝任本工程的測(cè)量工作要求。

V型撐安裝完成后，應(yīng)對(duì)鋼柱的安裝精度進(jìn)行復(fù)測(cè)(圖7)，確保其安裝精度偏差在允許偏差范圍內(nèi)[4]。

圖7 安裝測(cè)量

4 結(jié)束語(yǔ)

本工程V型撐施工采用BIM與實(shí)際結(jié)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(shù)，減小焊接變形尤其是焊接收縮變形對(duì)結(jié)構(gòu)柱的安裝精度的影響；焊接過(guò)程中控制焊接熱輸入量，防止焊接對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)損壞。同時(shí)選用高強(qiáng)度鋼材，減少了鋼材用量及加工量，節(jié)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(jié)構(gòu)抗震性和建筑結(jié)構(gòu)的安全性。