潘鈞俊，陳 華，朱超偉，方能榕，余少樂(lè)，司法強(qiáng)，金國(guó)棟，李 赟

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

1 工程概況

杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期項(xiàng)目新建航站樓及陸側(cè)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(dá)150萬(wàn)m2以上，總投資規(guī)模在270億元以上，超過(guò)杭州機(jī)場(chǎng)一期、二期擴(kuò)建工程，主要工程計(jì)劃在2022年杭州亞運(yùn)會(huì)前建成投運(yùn)。三期項(xiàng)目新建T4航站樓(見圖 1)及陸側(cè)交通中心工程是三期工程的核心項(xiàng)目，是浙江省大通道建設(shè)十大標(biāo)志性項(xiàng)目，也是2022年杭州亞運(yùn)會(huì)重要基礎(chǔ)配套項(xiàng)目。

圖1 蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)T4航站樓鳥瞰效果

主樓屋蓋根據(jù)施工提升順序依次為提升1區(qū)、提升2區(qū)、提升3區(qū)、提升4區(qū)、提升5區(qū)5個(gè)分區(qū)，分區(qū)如圖2所示。主樓東側(cè)設(shè)置1組荷花谷柱，荷花谷柱區(qū)即屋蓋的提升5區(qū)。

圖2 主樓屋蓋與荷花谷區(qū)關(guān)系示意

荷花谷柱主要為造型柱，對(duì)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)不起支承作用，待屋蓋吊裝完成、屋面系統(tǒng)鋪設(shè)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(guò)設(shè)置在4個(gè)花瓣頂部的28個(gè)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(guān)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(jié)構(gòu)體系，柱底標(biāo)高為-9.230m，柱頂標(biāo)高為36.500m，荷花谷柱總長(zhǎng)度為45.73m。荷花谷柱弦桿規(guī)格為P203×12～P299×16，腹桿規(guī)格為P133×8，P168×8，P180×10，柱頂小立柱規(guī)格為P351×16，P450×18，材質(zhì)均為Q345B。上部花瓣相交部位采用鑄鋼件，材質(zhì)為G20Mn5QT(見圖4)。

圖4 荷花谷柱整體軸測(cè)示意

2 施工難點(diǎn)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(duì)安裝的精度提出較高要求；同時(shí)，由于吊裝作業(yè)面的限制，起重機(jī)的吊點(diǎn)布置與吊裝質(zhì)量都有較高要求。在施工方案的編制中需統(tǒng)籌考慮解決這些難點(diǎn)[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(jìn)行拼裝；②封邊桁架提升至21.000m標(biāo)高，土建進(jìn)行后作區(qū)施工；③提升5區(qū)網(wǎng)架拼裝；④荷花谷柱分段吊裝；⑤屋面系統(tǒng)施工完成，荷花谷柱與上部結(jié)構(gòu)相連；⑥荷花谷柱卸載到位，臨時(shí)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(jī)吊裝能力，對(duì)荷花谷柱進(jìn)行分段，共分成40個(gè)分段，如圖6所示。其中，分段10與分段20重19.3t，分段長(zhǎng)度21.8m；其他分段重3.6～6.14t，分段長(zhǎng)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(gòu)柱考慮采用70t汽車式起重機(jī)分段吊裝，主臂42m，15m吊裝半徑時(shí)，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(tái)問(wèn)題，在荷花谷-0.170m樓面漏洞位置布置2臺(tái)汽車式起重機(jī)行走平臺(tái)(見圖8)，用于荷花谷柱吊裝、汽車式起重機(jī)站位及材料倒運(yùn)(見圖9)。

圖8 汽車式起重機(jī)行走平臺(tái)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(zhì)量約19.3t，封邊桁架與荷花谷柱頂分段間隙小，提升5區(qū)提升到位后，結(jié)構(gòu)下弦到荷花谷柱柱頂間距<800mm，無(wú)法滿足汽車式起重機(jī)吊裝施工空間要求，采取在封邊桁架和網(wǎng)架上弦上設(shè)置吊裝點(diǎn)，輔助吊裝就位。

3.3 臨時(shí)支撐布置及卸載順序

為便于荷花谷柱安裝時(shí)的校正與臨時(shí)固定，沿荷花谷柱分段點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐根據(jù)支撐的高度及支撐點(diǎn)的反力，分為2類：①ZC4為支撐架結(jié)構(gòu)的平面尺寸為1m×1m，其標(biāo)準(zhǔn)節(jié)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(jié)構(gòu)的平面尺寸為2m×2m，其標(biāo)準(zhǔn)節(jié)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(shí)支撐平面布置示意

荷花谷柱安裝過(guò)程中共設(shè)置24組臨時(shí)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(tǒng)安裝完成，荷花谷柱與屋蓋主體連接到位后拆除。加強(qiáng)材料進(jìn)出場(chǎng)管理，嚴(yán)禁出現(xiàn)材料滯留情況，尤其是禁區(qū)施工，不得發(fā)生材料滯留不停航區(qū)域情況，確保機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)不出現(xiàn)安全隱患。

4 施工模擬分析

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)招標(biāo)圖紙及相關(guān)技術(shù)要求，建立結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型，在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算時(shí)，做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量。使用的分析軟件為通用的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件MIDAS/Gen。

在計(jì)算過(guò)程中，計(jì)算單元的產(chǎn)生和解除應(yīng)與相應(yīng)的施工階段一致，荷載的施加和解除應(yīng)與相應(yīng)的施工階段一致，邊界條件的變化應(yīng)與相應(yīng)的施工階段一致，邊界條件根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際并進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化取值。

施工過(guò)程仿真分析時(shí)，結(jié)構(gòu)自重由程序自動(dòng)計(jì)算，荷載組合分項(xiàng)系數(shù)取1.3，分析了1.3恒荷載工況下結(jié)構(gòu)應(yīng)力及支撐點(diǎn)位的反力值。

以下細(xì)分成9個(gè)施工步：第1～5步荷花谷柱分段吊裝，分段位置設(shè)置臨時(shí)支撐；第6步荷花谷柱分段位置，第1道臨時(shí)支撐卸載；第7步荷花谷柱分段位置，第2道臨時(shí)支撐卸載；第8步待屋面系統(tǒng)鋪設(shè)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(shí)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(yīng)力值及支撐反力。

由分步模擬結(jié)果可知，整個(gè)分段安裝過(guò)程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大應(yīng)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(wěn)定，荷花谷柱構(gòu)件保持彈性狀態(tài)。

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(yīng)力比0.51，荷花谷柱整體穩(wěn)定且處于彈性工作狀態(tài)；最大位移28.2mm，屋蓋整體剛度對(duì)荷花谷柱提供了有效支撐。

對(duì)荷花谷柱頂分段花瓣段吊裝計(jì)算，2個(gè)吊裝點(diǎn)高差按50cm考慮，計(jì)算得到吊裝最大反力96.1kN，分段最大變形27.7mm，應(yīng)力比最大值0.23(見圖12)。

圖11 施工過(guò)程分析

圖12 荷花谷柱頂分段花瓣段吊裝計(jì)算

5 施工實(shí)施及其效果

科學(xué)的施工方案為蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)T4航站樓屋蓋荷花谷柱的順利高效施工打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。施工過(guò)程中，通過(guò)鋪設(shè)臨時(shí)起重機(jī)平臺(tái)，在有限的作業(yè)空間，合理布置起重機(jī)吊點(diǎn)，施工按計(jì)劃節(jié)點(diǎn)有序起吊拼裝各荷花谷柱分段，按計(jì)劃完成了荷花谷柱的安裝工作。

對(duì)荷花谷柱在安裝過(guò)程中的位移、應(yīng)力實(shí)施監(jiān)測(cè)，各施工步實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與前期數(shù)值模擬結(jié)果吻合。荷花谷柱施工完成狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)蕭山機(jī)場(chǎng)三期航站樓荷花谷柱為造型柱，對(duì)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)不起支承作用，依靠與屋蓋主體相連形成完整結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合施工中的實(shí)際情況，編制了分段吊裝方案，解決了吊裝平臺(tái)與吊點(diǎn)布置難題。設(shè)計(jì)了臨時(shí)支撐點(diǎn)方案并通過(guò)分步施工模擬分析，驗(yàn)證了施工過(guò)程臨時(shí)支撐的合理性與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，分析了卸載后及與屋蓋連接后的受力與位移，驗(yàn)證了屋蓋對(duì)荷花谷柱的支撐有效性。相關(guān)的分析結(jié)果為項(xiàng)目的順利推進(jìn)提供了保障。