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北京首都机场T3B屋面网架钢结构施工技术


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施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY

2007 年 6 月 第 36 卷 第 6 期

北京首都机场 T3B 屋面网架钢结构施工技术
王建桥, 邱小军, 黄利顺
( 浙江精工 钢结构有限公司, 浙江 绍兴 312030)

[ 摘要] 从屋面结构的施工分区、 施工顺序、 吊装、 技术措施等方面阐述了北京首都机场 T 3B 屋面 钢网架结构的施工 过程。 [ 关键词] 机场; 网壳; 钢网架; 整体吊装 [ 中图分类号] TU758 11 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1002 8498( 2007) 06 0016 03

Construction Technology of Space Truss Steel Structure in Beijing Capital International Airport T3B Roof
WANG Jian qiao, QIU Xiao jun, HUANG Li shun
( Zhejiang Jinggong Preiss daimler Steel Building Co . , Ltd . , Shaoxing, Zhejiang 312030, China)

Abstract: In this paper, authors described the construct ion techniques of roof steel frame structure in the project of Beijing Capital International Airport T 3B from the perspect ives of construct ion division, construction sequences, erect ion and technical measurements. Key words: airport; latticed shell; steel space truss; whole lifting
首都 国际机场 扩建工 程屋面为 双曲面, 平面呈 人 字形; 南北方向长约 958m, 东西方向宽约 775m, 投影 面 积约 11 万 m , 屋顶顶标高为 42m。屋顶主体采用大 跨 度空间网壳结构。 1 工程施工的重点、 难点 屋顶主体的 空间网 壳部 分采用 圆管, 杆件 最大 截 面为 457mm 24mm; 内 部网壳主要选 用螺栓球节 点, 40mm。 螺栓球最大直 径为 300mm, 当螺 栓球 直 径超 过 300mm 时选用 焊 接 球 节 点, 焊 接 球 最 大 为 800mm 架可分为三大部分: 主体、 指廊、 翼部。 主体部分网 壳屋面 呈双 曲面, 东 西中 轴方 向主 体 区域上弦高度曲线互为 相切的弧 线, 最大 高度约 42m。 主体部分钢柱高度不一, 最大高度为 37 795m。指廊部 分东西两侧对称, 为 曲边成 型, 边 侧设置 边桁 架, 支 撑 在两侧的钢 柱上。内 柱为直 钢柱, 标高均 为 23 932m; 外柱为斜钢管混凝土柱, 标高为 18 480m。指廊部分南 北方向长 约 449m, 东西 方向柱距 为 36m。指 廊网壳 主 要是三角锥网壳及局部抽空三角锥 网壳。主体两侧 斜 钢柱支撑于外围的基础底板上, 内侧直钢柱就位于 1、 2 层的混凝土 顶板 上。翼部北 侧钢 柱标高 不一, 最小 高 度为 21 552m, 最大高度 为 32 950m。 翼部主要 是局 部 螺栓球总数为4 240个; 焊接 球总数 为8 211个。屋面 网 1 1 网壳部分
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抽空三角锥网架。 1 2 支撑钢柱 屋顶由 124 根梭形钢柱支承, 钢柱分 直柱和斜 柱, 航站楼东、 北 三侧 外边支 撑屋 顶的钢 柱为 斜柱, 向 西、 外倾斜 14 5!, 共 74 根, 其余为直柱。 1 3 桁架部分 支撑于周边 柱上的 边桁 架采用 圆钢 管, 杆 件最 大 截面为 457mm 24mm, 桁 架内 部部 分采 用直 接相 贯 焊接, 为四边 形桁 架。 各侧向 的边 桁架形 式及 矢高 不 一, 四边形桁架外侧下弦节点与钢柱 支座连接, 内侧 与 网架上、 下弦杆及腹杆连接而形成空 间体系, 上下弦 间 的矢高根据网壳上下弦的标高确定。 2 施工部署 钢网壳安装按主体、 廊、 部三大区域 划分。主 指 翼 体包括 D 施工区域和部分 C 施工区域, 指廊包括 B 施工 区域和部分 C 施工区域, 翼部为 A 施工区域( 见图 1) 。 根据土建提 供的工 作面 和钢柱 的吊 装工 期, 网 壳 安装按多个工作面进行: ? 主体 部分的 D 施 工区域 和 部分 C 施 工区域 在 E66 轴由中 间往南 北两边分 6 个
[ 收稿日期] 2007 01 24 [ 作者简介] 王建桥( 1969 ) , 男, 浙 江绍兴人, 浙江 精工钢结 构 有限公司 工程 师, 绍兴 市柯 桥鉴 湖路 1587 号 312030, 电 话: ( 0575) 84881199

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2007 No 6

王建桥等: 北京首都机场 T3B 屋面网架钢结构施工技术

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主体各单元脚手架在该单元网架安装前两天必 须 搭完, 在下一单 元网 架安装 快结 束时拆 除前一 单元 的 脚手架。 3 2 指廊安装 指廊部分在 E52 ~
图 1 施工分区示意

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E62 轴之 间, 包 括 B 施工 区

域和部分 C 施工 区域, 混凝土 2 层与 3 层 上下 错层 但 比较连续。根据 土建 结构和 网壳 结构的 特点, 此区 域 全部采用胎架滑移的方法进 行。滑移单元取 4 个相 邻 纵横轴线成菱形的网壳, 菱形边长为 41 569m, 共 20 个 单元( 见图 3) 。

工作面同时施工; ? 指廊部 分 B 施工 区域 和部分 C 施 工区域在 E59 轴由中 间往 南北两 边分 4 个工 作面 同 时施工; % 翼部 A 施工区域分 2 个工作面施工。 3 钢网壳的安装 主体部分如 图 2 所示。根 据本 工程 特点, 采取 分 单元进行安装。顺序为: 支架抄平、 线 & 放置下弦 节 放 点垫板 & 依 格依次 组装 下弦, 腹 杆、 上弦 支座 ( 由中 间 向两端、 一端向另一端扩展) & 连接水 平系杆 & 撤出 下 弦节点垫 板 & 总 拼 精度 校 验 & 油 漆。每 条 网架 组 装 完, 经校验无误后, 按 总拼顺 序进 行下条 网壳 的组 装, 直至全部完成。拼装过程中, 随时检 查基准轴线 位置、 标高及垂直度偏差, 发现大于允许偏差时及时纠正。 3 1 主体部分安装

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图 3 指廊部分滑移单元平面布置示意

1) 施工 B 区的滑移轨道分 2 层 布置。靠指廊外 侧 10 500m 标 高 楼 面 上 布 置 3 根 轨 道, 靠 指 廊 内 侧 5 250m 标高楼面上布置 3 根轨道, 轨道间距普 遍为 6m ( 指廊外侧 两轨 道间 距 4 5m) , 形 成 28 5m 42m 的 滑 移胎架单元区域( 见图 4) 。两侧的底盘是相对独立的。 轨道布置在混 凝土 柱或主 梁上, 可减小 对混凝 土楼 面 的加固。胎架的 滑移 采用卷 扬机 牵拉, 按 指定 的滑 移 顺序进行。

图 2 主体部分平面布置示意

因主体网壳 为双曲 面形 状, 各单 元的 网壳 高度 不 一样, 若采用滑移架 形式, 虽 然节 约了脚 手架 材料, 但 每滑移一单元, 滑移架的架顶必须重 新搭拆, 同时考 虑 到工期的要求, 主体网架安装不宜采 用滑移架形 式, 应 搭设满堂脚手架。满 堂脚手架 搭设构 造为横距 1 2m、 纵距 1 5m、 步距 1 5m, 并分别沿纵、 横方向每 4 排立 杆 由底至 顶设置剪刀 撑, 剪刀撑与 地面夹角 45!~ 60!, 四 周与建筑物之间设置抛撑。 要满足网架 安装要 求, 脚 手架顶 部四 面都 必须 搭 设成台阶状。因 此, 搭 设主体 脚手架 前应 先根 据主 体 脚手架标高分 布图 平面尺 寸在 楼面弹 好墨线, 然后 根 据各区块的标高搭出不同的架顶高度。 每单元脚手架侧 面应 按规范 要求搭 设 1m 宽的 上 下走道, 并在脚手架底部沿柱轴旁纵、 横向分别搭设 宽 2m、 3m 的安全通道, 便于行走和构件运输。 高
图 4 施工 B 区的轨道立面布置示意

2) 施工 C 区的滑移轨 道分 1 层 布置。6 根轨道 布 置在 10 500m 标 高的 楼 面上, 轨道 间 距普 遍为 6m( 靠 指廊外侧两轨道间距 4 5m) , 形成 28 5m 42m 的滑 移 胎架单元区域。滑移胎架 底盘是一整 体。仅 1 根轨 道 布置在混凝土 楼面 上, 在楼 面下 方搭设 碗扣式 承重 脚 手架。 安装由 E59 轴向两 边进 行: ? 准备 工作, 搭设 滑 移轨道及安装胎架; ? 边桁架地面拼 装, 内边桁架采 用 C7050 行走 式塔吊吊装, 外 边桁架采用 1 台 80t 履带 吊 整体吊装; % 指廊边桁架和辅助措施 安装完成后, 在 混

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施工技术

第 36 卷

凝土楼面采 用胎架 滑移方 法进 行网 壳单元的 安装, 以 41 569m 36m 网 架菱形单元 为一个 滑移单 元在 滑移 胎架平台 进 行 高空 网 壳 的安 装, 杆 件由附 近 的 塔吊 高 空 吊 装; ?桁 架 和网壳 可 同 时安 装; ( 前 一滑 移 单 元安装完 成 后, 滑移 单 元 胎架 进 行 下一单元网架的安装。 3 3 翼部安装 翼部 A 施工 区 域 共 8 个 单 元, 其中有 7 个标 准 菱形 单 元, 采 用 胎 架滑移 的方 法 施工; 1 个 非 标单 元, 采用 满堂 脚 手 架的 方 法 进 行安 装。 两 A 区同时施工。 翼部区域的滑移轨道分 2 层 布置。南侧布 置 3 根 轨道在 10 500m 标 高的 楼面 上, 北 侧 布置 4 根轨 道 在 5 250m 标高的楼 面上, 中 间轨 道间距 均为 6m, 两侧 的 两轨道间距为 4 5m, 形 成 33m 42m 的滑 移胎 架单 元 区域。两侧的底盘是相对独立的。轨 道布置在混凝 土 柱或主梁上。胎架的滑移采用卷扬机牵拉。 安装从翼端 往主体 方向 进行, 安 装方 法与 指廊 部 分相类似。 3 4 边桁架安装 根据工程周 围环境 及吊 机等条 件的 限制, 桁架 采 用地面整体拼装, 将其分成两段, 分段 时上下弦杆不 允 许在同一平面, 利用 平板车 将分段 组件 运至吊 装位 置 周围再进行拼接, 用吊机进行整体吊装。 由于边桁架 先进行 安装, 后与空 间网 壳结 构相 连 形成空间结构体系, 四边形边桁架在 安装过程中, 一 侧 支撑在两端的钢柱上, 另一侧处于悬 空状态, 为保证 结 构的安全以及 桁架 的检修, 在两钢 柱位 置和中 部设 置 临时支撑和施工通道, 采用钢管脚 手架搭设, 如 图 5 所 示。 4 网壳合拢施工 本工程主要 结合气 候温 度, 在网 壳设 计的 平均 使 用温度下进 行合拢 施工。合拢 温度宜在 15~ 20 ) , 根 据北京市 9 月份 的气候 温度, 在早上 太阳 未出 前合 拢 施工完毕。 4 2 合拢施工技术措施 1) 合拢前测量 整 个屋顶 桁架 安装 完后, 在满 足 设计计算温度 的条 件下, 利 用全站 仪对 合拢线 上的 每 个球进行重新测量, 确定出 每个球 安装的 x 、 z 三 维 y、 坐标。 2) 矫正施工( 标高调 整、 水平 误差 调整 ) 将实 际 国家科技支撑计划项目启动 科技部?关 于+ 十 一五, 国家科 技支 撑计划 建筑 节 能关键技术研究与示 范等 项目 的批 复?, 将+ 建 筑节 能 关键技术研究与 示范, 等项 目列入+ 十一 五, 国家科 技 支撑计划组织实 施。这些 项目还 包括+ 现代建 筑设 计 与施工关键技术研究, 、城 市大 型及 重要 建筑 灾害 防 + 治关键技术研究, 、城 市地 下空 间建 设技 术研 究与 工 + 程示范, 和+ 建筑工程装备研究与产业化开发,等。 ( 摘自?中国建设报?2007 05 28) 4 1 合拢温度
图 5 边桁架支撑搭设示意

测量的合拢线上每个球节点的三维坐标与设计的三 维 坐标进行核对, 利用千斤顶等进行标 高矫正, 保证两 边 网壳挠度一致; 同时 也可采 用倒 链对个 别节点 的水 平 x 、 位置进行调整。 y 3) 矫正后测量 网壳各球节点根 据测量数据矫 正 后, 利用全站仪 在计 算合拢 施工 温度下 对合拢 线上 每 个球进行三维坐标值测量。 4) 合拢线上杆件下料加工 将矫 正后测量出的 各 球节点的三维 坐标 值和设 计值 进行对 比; 计算 出每 个 杆件合拢施工 时的 长度, 并 根据 设计杆 件编号 与设 计 值对比。对个别 误差 超过规 范的 杆件, 在 不影 响杆 件 质量的前提下, 根据合拢时的杆件长度在现场加工。 5) 合拢施工 在设 计温度 下, 由 多名 焊工 和焊 机 在规定的时间 和温 度下同 时施 工, 将整 个网壳 在整 条 合拢线上同时合拢。合拢时, 从中间 向两边进行 焊接, 安装焊接杆件 时先 焊一端 再焊 另一端, 以消除 由焊 接 产生的装配应力。在合拢前应对参加 合拢焊接的焊 工 进行上岗培训, 明确 操作规 程、 作要点, 同时 进行 模 操 拟演练, 使焊工在合拢焊接时的焊接速度能基本一致。 5 结语 北京首都机场 T3B 屋面网架钢结构工程严格按 上 述工艺施工, 在现场一次安装成功。


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