萧山机场办公技巧视频教程(施工技术 | 萧山国际机场T4航站楼主楼钢结构屋盖施工技术)

作者：方能榕，陈怡，潘钧俊等

作者单位：中国建筑第八工程局有限公司,杭州萧山国际机场有限公司

摘要 Abstract

杭州萧山国际机场T4航站楼主楼屋盖采用封边桁架 网架的曲面空间结构体系，钢结构包括焊接球网架、箱形封边桁架以及依附在主楼屋盖的马道、钢平台等。新建T4航站楼下穿高速铁路、地铁及车库通道，结合工程特点，屋盖钢结构施工采用“17.250m出发层楼面或地面拼装，分区累积提升到位”的施工方法，提升单元综合考虑土建分区移交节点及整体提升安全稳定性进行设计，确保屋盖钢结构快速、顺利完成安装。

Part 01 工程概况

杭州萧山国际机场三期项目新建T4航站楼采用中央主楼 南北指廊式构型，主楼地下2层，地上4层，局部6层，屋面最高点44.55m，总建筑面积约72万㎡。航站楼主楼面宽约440m，设置2道结构缝，进深约205m。航站楼主楼区下部有规划的地铁和高速铁路通道穿过。主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。屋盖结构为变截面钢管分叉柱 空间曲面网格的一体化结构体系。钢构件主要材质为Q235B，Q345B，Q460C，Q460GJC及铸钢件（G20Mn5QT）等。钢结构总用钢量约5.7万t（见图1）。

图1 萧山国际机场T4航站楼剖面示意

主楼屋盖支撑体系包括标准支撑柱、摇摆柱。其中，标准支撑柱由支撑柱 分叉节点 分叉柱组成，共计40组，顶部分叉柱与屋盖封边桁架相贯焊接，支撑柱内灌注C60混凝土。摇摆柱为梭形钢管柱，共计10组，顶部与屋盖下弦通过球支座连接（见图2，3）。

图2 钢结构屋盖示意

图3 屋盖支撑柱布置

Part 02 钢结构屋盖施工方案

2.1 钢屋盖结构体系

主楼屋盖采用封边桁架 网架的曲面空间结构体系，屋盖投影尺寸为466m×291m，投影面积为11.5万㎡，屋盖上弦最高点标高为42.050m，最低点标高为32.260m，整体最大高差9.79m。屋盖沿南北方向高差变化起伏较大，整体呈波浪形；东西方向同一横断面高差变化较小，高差约2m。屋盖最大跨度为54m，屋盖南北两侧悬挑长度为44m，东西方向悬挑最大长度为44m。

主楼屋盖网架全部为焊接球网架，网架厚2.5～4.4m，杆件和焊接球材质均为Q345B。主楼屋盖封边桁架共计41组，包括40组标准支撑柱柱顶封边桁架和1组荷花谷柱顶封边桁架（见图4）。

图4 支撑柱柱顶封边桁架示意

标准支撑柱顶设置菱形天窗，共计40组，菱形天窗支承在封边桁架上弦拉杆之上，天窗构件材质均为Q345B。

2.2 钢屋盖施工方案

2.2.1 钢结构屋盖上料及楼面倒运措施

主楼屋盖及支撑系统钢结构约35000t，单个提升区相对施工工期在6个月以内，而屋盖及支撑系统约80%的材料都需垂直运输至17.250m楼面，日均上至楼面的材料达250t，为此，整个楼面计划布置8个上料口，单个提升区布置2～3个上料口。

大型构件主要从西侧上料口上料。屋盖钢构件封边桁架、网架以散件为主，构件质量相对较小，钢构件吊装至楼面后采用8，5t叉车倒运至相应位置。

从17.250m楼面起的32根支撑柱质量为10~18t，分叉柱质量10~29.1t，采用放置在自制的倒运平台上滑移至相应位置的方式，进行楼面水平运输。

除南、北两侧的10个分叉节点分段运至现场，其余均整件运至现场。其中，南、北两侧的2排分叉节点单个最大重110t；其余30个分叉节点，最大重73t。分叉节点采用单抬吊机或双机抬吊吊装至17.250m楼面高度后，放置在自制的倒运平台上，滑移至相应位置的倒运方法（见图5）。

图5 屋盖钢结构上料机楼面倒运措施

2.2.2 屋盖钢结构拼装施工

楼面或地面拼装的工作主要是将构件分段运输至原位并拼装成提升单元；17.250m楼面网架、桁架拼装工作主要是将构件散件吊装至楼面，拼装前的工作包括运输构件到场的检验、拼装平台搭设与检验、构件组拼、焊接、吊耳及对口校正卡具安装、中心线及标高控制线标识、安装用脚手架搭设、上下垂直通道设置、拼装单元验收等工作。

拼装胎架主要用于封边桁架和网架拼装，封边桁架拼装时，主要有2种类型：①桁架底标高＞3.000m时，采用临时格构式支撑；②桁架底标高＜3.000m时，采用工字钢制作，间隔6m左右设置1个支撑点，支撑点须沿主、次梁布置。网架拼装时，主要在下弦球位置设置临时圆管支撑，网架形成标准单元并临时焊接固定后，拼装支撑点隔一布一。每个提升区采用由中间向两侧展开、外扩累积拼装的方法（见图6）。

图6 屋盖钢结构拼装示意

2.2.3 屋盖钢结构提升施工

2.2.3.1 屋盖提升分区（见图7）

图7 屋盖提升分区布置

2.2.3.2 屋盖提升点布置

提升1区整体提升设置60组吊点，提升2区整体提升设置22组吊点，提升3区、4区整体提升分别设置47组吊点，提升5区整体提升设置12组吊点。每组反力≤3 240kN的吊点配置1台YS-SJ型液压提升器，反力＞3 240kN的吊点配置2台YS-SJ型液压提升器，同一时间最多141台设备工作（见图7）。

2.2.3.3 提升施工技术措施

提升支架根据分区提升高度进行设计，高度＞40m时，支架加设连系杆。

楼面区域提升支架底部构造：单个提升点设置2组四肢格构式提升支架，四肢间距1.8m，混凝土主、次梁间距主要为4.5m，提升支架点位布置时，主肢直接放置在主梁上，或通过转换钢梁与混凝土主、次梁连接。

地面区域提升支架底部浇筑混凝土基础，基础埋深1.5m。地面区域涉及17个提升点及29个提升支架，结合提升支架的布置尺寸及提升点反力设计混凝土基础。

2.2.3.4 非对称提升的施工控制措施

提升点主要沿封边桁架4个角部、分叉节点顶部、摇摆柱区域布设，同时，网架悬挑端为控制变形，部分区域布设相应的提升点。通过提升点的合理布置，尽量控制非对称提升工况下，结构的受力情况与设计阶段相近。

提升加载完成，离开胎架150mm后，对每个提升点的标高进行复测，确保提升点的标高可控。

提升施工采用液压同步提升系统设备通过CAN总线控制，以及从主控制器到液压提升器的三级控制，实现对系统中每台液压提升器的独立实时监控和调整，从而使得液压同步提升过程的同步控制精度更高，实时性更好。

提升作业前，计算机同步控制系统设定提升反力的不同步控制在10%以内，位移的不同步控制在20mm以内，提升施工仿真计算时，对不利工况进行相应计算，确保结构应力、应变可控。

2.2.3.5 屋盖卸载施工

屋盖网架分区提升到位后，涉及的后补杆件主要有4类：①分叉节点下部支撑柱和成品支座的安装；②在提升到位后满足安装的天窗杆件；③提升分区与分区之间的网架杆件；④受提升支架影响，须在提升支架拆除后安装的网架杆件和天窗杆件。

第1，2类在单个提升分区卸载前须安装到位。土建内灌注C60混凝土养护达到卸载要求后，为尽快将工作面移交，单个提升分区提升到位，第1，2两类后补杆件安装完成，靠近分区合龙位置的提升点位不卸载，其余分区提升点位先行采用等比分级卸载的方法进行卸载，单次最大卸载量控制在50mm，分多次等比卸载到位。

Part 03 施工模拟分析

根据结构布置特点、现场安装条件及提升工艺要求，屋盖钢结构采用“17.250m出发层楼面或地面拼装，分区累积提升到位”的施工方法，结构最大跨度为56.32m，纵向长度474m，网架自身高度3.5m，提升高度约为38.7m。钢结构屋盖共分为5个提升区域，1区提升质量为8552t，2区提升质量为3033t，3区、4区提升质量均为8083t，5区提升质量为1219t，碗形节点提升质量为1 080t，屋盖结构及附属结构（马道和主檩条）提升总质量为3005t（见图8）。

图8 结构模型

施工过程仿真分析时，使用的分析软件为通用的结构分析与优化设计软件MIDAS/Gen。结构自重由程序自动计算，最终阶段与一次成型的荷载组合系数取1.3，分析了1.3恒荷载工况下结构的位移、应力及支撑点位的反力值。

根据施工方案、荷载和边界条件，选取提升阶段关键的施工过程作为计算工况。其计算工况和对应的计算结果如图9和表1所示。

a 提升1区提升工况

b 提升2区提升工况

c 提升3，4区提升工况

d 提升5区提升工况

e 各阶段卸载工况

图9 各提升区计算工况

由上述各工况计算结果可知，结构在提升施工过程中，最大应力比为0.81<1.0，满足规范要求。最大提升反力为3853kN。结构最大变形为298mm，其悬臂约为42000mm，变形为悬臂跨度的1/141，满足提升规范1/125的要求。

同时，通过对不同步工况进行验算，发现仅在不同步提升点附近的杆件应力比稍有改变，不同步最大应力比为0.92，应力比均＜1，在可控制范围内，结构整体的应力比变化情况不大。

Part 4

结语

本文针对萧山国际机场三期航站楼主楼屋盖网架空间结构体系特点，综合考虑主体结构形式、楼前高架空间关系、土建分阶段移交工况及整体提升安全稳定性等因素，编制了“不同标高层拼装，分区累积提升到位”的施工方法，解决了屋盖提升工况复杂及工期紧的综合难题。施工模拟分析验证了方案的合理性与结构的稳定性。相关分析结果为项目的顺利推进提供了保障。

全文刊登于《施工技术》2021年第5期