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鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)領(lǐng)航昆明新機(jī)場(chǎng)
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正在興建的昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓是繼“鳥(niǎo)巢”、廣州新電視塔等重大工程后,又一鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)典之作。此項(xiàng)工程成功地在鋼結(jié)構(gòu)建筑中采用了鋼網(wǎng)架斜坡式同步整體滑移技術(shù)和電腦模擬預(yù)拼裝技術(shù),標(biāo)志著我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)邁入世界先進(jìn)行列。
“異型彩帶”展現(xiàn)民族特色
在昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓的中央大廳里,沒(méi)有傳統(tǒng)的鋼柱,只有7條飄然起伏的異型彎扭鋼箱梁彩帶,它支撐著航站樓的屋面系統(tǒng)。它不僅是一個(gè)航站樓的功能區(qū)域,更是展示民族特色的藝術(shù)殿堂。
據(jù)技術(shù)人員介紹,昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓主體鋼結(jié)構(gòu)工程由形似7條彩帶的鋼箱梁、188根錐形鋼管柱、738根幕墻柱及12根T型柱組成。昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓鋼結(jié)構(gòu)件共1021件,焊縫超聲波檢測(cè)長(zhǎng)度約5萬(wàn)米,用鋼量約2.9萬(wàn)噸。特別是航站樓中央大廳的7根彩帶寓意象征“七彩云南”,全部由彎扭弧形箱形梁組成,構(gòu)件最大鋼板厚達(dá)100毫米。如何采取有效的加工和檢測(cè)方法,來(lái)保證彎扭箱體部件的成形準(zhǔn)確和檢測(cè)方便是工程最大的難點(diǎn)。在施工中,技術(shù)人員運(yùn)用傳統(tǒng)的造船工藝結(jié)合現(xiàn)代的電腦模擬技術(shù),攻克技術(shù)難關(guān),創(chuàng)造了復(fù)雜彎扭構(gòu)件安裝一次到位的奇跡。電腦模擬預(yù)拼裝技術(shù)已申請(qǐng)了國(guó)家專利,此項(xiàng)技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
昆明新機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部副指揮長(zhǎng)姜良閩介紹說(shuō),目前航站樓將進(jìn)入裝飾階段,建設(shè)指揮部請(qǐng)工程的第三方——中國(guó)人民解放軍測(cè)繪學(xué)院對(duì)航站樓屋面網(wǎng)架的下弦桿球進(jìn)行檢測(cè),取10厘米長(zhǎng)的x、y、z三維空間進(jìn)行測(cè)量,其誤差不超過(guò)3%,精度極高。在航站樓整個(gè)網(wǎng)架屋面系統(tǒng)球形焊接接點(diǎn)有1.4萬(wàn)個(gè),為了保證工程質(zhì)量,焊接點(diǎn)采用100%紅外線探傷檢測(cè),為裝飾工程打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。彎扭箱形彩帶是昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓鋼結(jié)構(gòu)工程的一個(gè)亮點(diǎn)。7條彩帶不僅是航站樓重要的裝飾構(gòu)件,而且是屋面網(wǎng)架的承重結(jié)構(gòu)。彎扭箱形彩帶的預(yù)拼裝關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度。由于最大鋼結(jié)構(gòu)件重150噸,技術(shù)人員采取放大樣、節(jié)點(diǎn)做木模、計(jì)算機(jī)模擬測(cè)量復(fù)位的方法,得出了精確數(shù)據(jù),做到現(xiàn)場(chǎng)一次吊裝成功。
破解難題確保鋼構(gòu)件質(zhì)量
項(xiàng)目部總工程師廖功華說(shuō),昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓鋼結(jié)構(gòu)工程大量采用了箱形結(jié)構(gòu),包括所有的彩帶、T型柱、幕墻柱,由于建筑造型的限制,內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間非常狹小,箱體內(nèi)的焊接難度極大。航站樓的幕墻搖擺柱截面呈梯形,其最大厚度40毫米,最大重量約23噸,共738根。箱體內(nèi)設(shè)置了一道縱隔板,其在與幕墻玻璃的支撐橫梁相接處設(shè)置了多層橫隔板,這樣復(fù)雜的構(gòu)造導(dǎo)致焊接非常困難。為保證每一根幕墻搖擺柱從外觀到內(nèi)在質(zhì)量的完美無(wú)缺,技術(shù)人員運(yùn)用了超常規(guī)的質(zhì)量控制手段。航站樓中的錐形鋼管柱數(shù)量也較多,最大壁厚達(dá)到50毫米,最重的鋼管柱重約45噸,高度在12.8米~25.8米之間的鋼管柱共188根。由于錐形鋼管柱的外形獨(dú)特,因此對(duì)工藝要求非常高,加工難度很大。在加工過(guò)程中,技術(shù)人員采用錐管柱分段由一塊板加工而成,形成只有一條垂直縱縫相接,這種做法節(jié)省了一條縱縫,卻給加工帶來(lái)了更大的困難。為保證錐形鋼管柱的強(qiáng)度和內(nèi)部焊接質(zhì)量,項(xiàng)目部制定了嚴(yán)格的加工制作工藝、先進(jìn)的操作技術(shù)和質(zhì)量管控措施,確保每一件鋼構(gòu)件的焊接質(zhì)量。
斜坡式同步整體滑移技術(shù)成功運(yùn)用
在航站樓鋼結(jié)構(gòu)工程中,鋼網(wǎng)架的制作、安裝也是工程的重要環(huán)節(jié)。昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓的屋頂網(wǎng)架安裝成功采用了斜坡式同步整體滑移技術(shù)。
新機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部主任朱維榮介紹說(shuō),針對(duì)航站樓鋼網(wǎng)架的特殊性,項(xiàng)目部邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)權(quán)威專家,對(duì)鋼網(wǎng)架安裝施工方案的可靠性進(jìn)行分析和論證,為航站樓鋼網(wǎng)架安裝提出科學(xué)有效的理論依據(jù)。航站樓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式為四角錐網(wǎng)架和正交桁架相結(jié)合的大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu),其最大跨度達(dá)72米。在工程中,施工方采用了網(wǎng)架分塊整體吊裝安裝法和網(wǎng)架分塊同步整體滑移新型施工法。由于航站樓前中心區(qū)跨度大,不同專業(yè)的交叉作業(yè)多,為了達(dá)到“保安全,高質(zhì)量,高效率”的施工要求,項(xiàng)目部采用分片、分塊、網(wǎng)架高低落差21米的大跨度滑移安裝新方法,前中心區(qū)共累計(jì)完成14塊網(wǎng)架分段滑移,累計(jì)滑移總重約3000噸。其中,1號(hào) 5號(hào)彩帶間網(wǎng)架采用了坡度達(dá)3.34米、斜坡長(zhǎng)為43.5米的斜坡式同步整體滑移技術(shù)。斜坡式同步整體滑移施工在我國(guó)尚屬首次。斜坡式整體同步滑移施工技術(shù)的應(yīng)用填補(bǔ)了我國(guó)建筑施工工藝的一項(xiàng)空白,目前,該技術(shù)正在申請(qǐng)國(guó)家工法。
據(jù)項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹,整個(gè)滑移結(jié)構(gòu)體系(網(wǎng)架、聯(lián)系桁架和滑移胎架)是一個(gè)剛性體,在通過(guò)滑移軌道的變坡時(shí),剛性體在斜坡上傾斜將會(huì)使上部網(wǎng)架重心前傾,增加施工的不安全性,這樣的結(jié)構(gòu)無(wú)法適應(yīng)變形,因此在軌道平衡梁下設(shè)置轉(zhuǎn)鉸機(jī)構(gòu),滑移胎架底部采用此機(jī)構(gòu)后,過(guò)斜坡時(shí)保證結(jié)構(gòu)在滑移過(guò)程中滿足受力要求的情況下,后排比前排少布置了一個(gè)滑移胎架。經(jīng)過(guò)滑移的實(shí)踐,還可以對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化,使其在滑移過(guò)程中不僅可以防傾覆,而且可以起到導(dǎo)向作用。
目前,昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓主要鋼結(jié)構(gòu)工程已完工,這項(xiàng)工程為我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
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