深圳机场候机楼改扩建工程Word格式.docx

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（l）结构截面变化多。

其截面大小由中部的底×

高=3m×

3m变化，两端即悬挂部分为1.5m×

1.5m，而且根据截面受力不同，上弦管（Φ245无缝管）有t=12~20mm等6种不同的厚度变化，下弦杆（Φ299无缝管）有t=16~40mm等5种不同的厚度变化。

（2）节点设计复杂，精度要求高。

由于杆件种类多（由Φ7.5×

37.5~Φ299×

40~Φ351×

l6等多达21种），而设计采用的节点形式全部为管一管相贯焊接接点，不可避免地将会造成节点处构造空间过小，给节点定位精度提出很高要求（设计允许节点偏差2mm）。

（3）结构受力形式独特，不同于国内一般常见形式。

本分桁如下：

l）截面构造形式如下图所示。

2）长度方向上构造如下图所示。

▽7.2m楼板参与结构受力，以抵消结构外推力（最大达37t）。

3）独特的四叉柱帽杆支承体系，使得结构安装时不能按常规由下到上进行施工，因此必须打破常规，逆向思维，从上到下完成钢结构安装，即首先完成主桁架安装，再往下安装四叉柱帽杆。

4）由于楼板结构水平受力，因此在进行钢屋盖施工前已完成了▽7.2m楼板施工，使得大吨位吊车无法进入施工作业面，为此我们采取了定位安装、滑移就位的安装方法。

5）焊接量大，焊接检测困难，管一管相贯焊接全部采用手工电弧焊接，焊接坡口以制备难度极大并且设计要求进行UT探伤检测。

UT无损检测项目内容包括：

柱帽杆锥杆段与直线段的环缝；

柱帽杆锥杆段与下弦和支座半球的相贯缝；

半球体与支座板的坡口焊缝；

上、下弦杆件的对接焊缝；

各榀腹杆的相贯焊缝；

20％的凛条对接、凛条支撑焊缝。

1.3施工方案

针对本工程的特点，工程采用高空分榀组装、单元整体滑移、累积就位的施工方法进行桁架钢屋盖的安装。

将屋盖整体钢桁架结构分解为16榀，每榀分为6段制作和吊装，桁架分段在地面制作，由设在15轴外侧的H3/36B行走式塔吊按顺序将桁架分段吊装至高空拼装胎架上，一次拼装二榀桁架，通过柱帽杆檩条的连接使其成为二榀桁架一个单元，之后落放到仅作施工用三条滑移轨道上，由三台改装JJW-10卷扬机牵拉进行等标高滑移，各滑移12.8m。

滑出25.6m，即两个柱距，再组装第三榀，第四榀，第五榀，分4榀、5榀、5榀三个单元长距离滑移到位，共进行9次组单元滑移、2次长距离滑移。

剩余2榀桁架直接落放就位。

完成整个屋盖的安装。

1.4主要施工技术

1.4.1大跨度曲线连续桁架的制作和高空拼装

深圳机场二期航站钢结构屋盖采用鹏翼形变截面空间曲线桁架作为承重持力结构，该曲线桁架投影长度达135m，两跨连续，一跨60m，一跨48m，首端悬挑18m，尾端悬挑9m，桁架最大截面为倒放等腰三角形，底高均为3m，首端和尾端底高均为1.5m。

如下图所示。

1.4.1.1施工现场总平面布置

本工程现场总平面布置除了工艺需要以外，另一个很重要的构思就是使拼装平台及拼装后的构件处于塔吊的回转半径内，这样不仅减少了构件的重复倒运环节，加快了平台安装与现场拼装的流水作业进度，并且有利于减少构件在转运和堆放过程中产生变形。

1.4.1.2钢结构制作

所有钢结构杆件在上海江南厂制作加工，散件打包船运至深圳机场码头，然后用平板车运至工地。

（l）所有原材料点收后经喷砂处理，喷涂车间保养底漆（30μm水性无机富锌漆）。

（2）利用大吨位液压弯管机把桁架弦管制成需要的弧度，利用（700HC-5）三维自动切割机制作出工程所需要的马鞍形相贯接口，并制出所需要的坡口，线性控制误差±

1mm。

构件编号、打包发运深圳，按施工总平面图进行堆放。

（3）在上述工作过程中进行了大量的图纸深化和细部设计工作。

l）钢结构细部设计：

细部设计是本工程制作过程中最重要的环节，是将结构工程的初步设计细化为能直接进行制作和吊装施工图的过程。

细部设计的主要内容为：

a．主桁架分段；

b．胎架制作；

c．单件部件放样下料；

d．编制下料加工、弯管、组装、焊接、涂装、运输等专项工艺；

e．主桁架组装；

f吊装吊点布置；

g．配合安装技术措施；

h．高空拼装。

2）细部设计流程（下图）:

（4）钢桁架分段制作（以一个分段为例）:

l）在总平面图给定的场地内铺设底基板，调整呈水平，相互搭连，并打插桩固定。

2）使用准尺，根据放样的线型，放线、划样，标出节点、接缝及分段两端位置线，提交验收。

3）树立胎架数处，作出弦杆的安装位置。

以侧造为准则，即两根上弦杆在铅垂面内，下弦杆在水平向，呈现侧位的等腰三角形。

4）吊装、放置上、下弦杆。

环缝焊接100％超声波检验。

校正线型使与胎架切合，尽量采用可拆装的活络夹具固定弦杆。

不烧“马”，提高质量，加速制作进度。

5）将各节点位置自底基板引入弦杆。

6）安装撑杆及腹杆（桁架分段处不装）。

7）焊前提交验收。

8）合理焊接程序，自中间向两端，对称施焊，采用细直径，小电流的焊接操作规范。

焊条符合国标E4303或E4315。

焊后提交验收100％外观检查，保证焊脚高度值符合设计，无焊瘤、夹渣、气孔、裂纹、咬边小于0.5mm。

9）校正变形，割去分段余量，修正坡口放入衬管。

分段长度误差±

5mm，提交验收。

10）距分段端口约100mm用型材固定，保持断口形状呈等腰三角形，利于大合拢吊装。

11）吊点位置加强，上弦平面适当部分加强，防吊离胎架时扭曲失稳。

12）存放于合适堆场，搁置平稳，不重压。

1.4.1.3钢结构安装

（l）承重架搭设

承重架搭设材料为Φ48×

3.5普通建筑用脚手架管，搭设高度为桁架下弦下皮以下500~800mm，立杆间位800×

1200，横杆步距1200mm。

为保证胎架侧向刚度每2400mm设置45°

剪刀撑一道，层层满布扫地杆，承重架底部满铺脚手板。

（2）工具式小钢架搭设

l）桁架定位基准点的设置在每个胎架位置的楼板或地面定出桁架分段处两边节点位的坐标，并反测到胎架底部固定铁板上。

每拼装完一榀桁架滑移后，校测该铁板上的基准点和标高。

2）搭设桁架定位工具式小钢架桁架吊装到小钢架里定位后立即用脚手管给小钢架加设剪刀撑才可以摘除塔吊吊钩，防止小刚架变形造成拼装质量下降。

（3）钢结构吊装

钢桁架吊装顺序按四、三、五、二、六、一（或四、五、六、三、二、一）的顺序进行吊装，即首先吊装定位的第4分段。

这样从中间开始吊装不仅可以减小整体误差，并且可以避免由于曲线桁架分段两端不等高，水平分力导致桁架移位，影响安装精度。

l）屋盖吊装优化后施工工艺

屋盖安装以工艺流程、工艺时间进行人、机、料组织和施工，2.5~3天即可完成一榀桁架的吊装任务。

2）柱帽杆吊装

四叉柱帽杆是整个结构直接承力杆件，其安装部位的准确，不仅可以减少节点受弯，而且可以改善桁架下弦受力，避免各种水平荷载（风、地震等）对整个屋盖结构节点产生附加弯矩，为此，引入逆作法施工思路，即先安装上部桁架结构，回过头来安装柱帽杆。

柱帽杆安装实际操作上最大的难处是不能利用塔吊直接吊装，由于桁架为倒三角形，无法利用塔吊直接吊装。

我们利用塔吊升人工倒链传递的方法，利用人工倒链就位安装柱帽杆把塔吊解放出来进行下一道工序的吊装，加大塔吊利用率，缩短安装周期。

柱帽杆安装的第二个难点就是柱帽杆在下弦杆上的就位，由于柱帽杆两端是锥形管，而且留有加工余量，常规的在弦杆上划线放样给出相贯的方法不适用于本工程。

因此，我们采用定三个相贯圆中心的方法，在下弦杆上划出相贯圆长径和短径，在柱帽杆上找出相垂直的两条截面直径并投影到柱帽杆外表面，安装定位时，柱帽杆外表面4条线应对应桁架下弦杆上相垂直的相贯圆的长径和短径，方便、快捷地解决这一难题，而且准确性也较常规方法高1~2mm。

3）檩条和其他构件安装

檩条对于本工程的重要性是不言而喻的。

我们在地面把设计的短檩条拼焊或制作成一整个开间长度之12.800m）的长檩条，缩短高空安装作业量，不仅提高工效，而且质量和安全性都有较大提高，利用操作胎架和工具式小刚架，较好地完成了其他构件安装。

1.4.2大跨度曲线桁架高空分榀组装、单元整体滑移施工工艺

1.4.2.1钢屋盖特点

深圳机场航站楼钢屋盖采用多点支承钢管直接汇交点空间桁架结构，屋盖尺寸135m×

195m，由跨度60+48m、悬挑长度18m、9m的16榀135m长曲线连续桁架组成。

各榀桁架由180根四叉结构斜钢管支承（柱帽杆）支承在3排45根钢筋混凝土柱上，斜支承钢管与置于上弦杆的大面积钢管檩条共同将桁架连接成一个空间整体结构。

每跨间檩条44根，共660根。

上、下弦杆均为曲杆，分别由四段曲率半径30.3~362m的圆弧相切而成，桁架间距12.8m，断面为倒三角形，截面高度3m。

由两根间距1.5~3m的上弦杆和一根下弦杆通过上弦水平撑杆和斜腹杆连成整榀桁架。

单榀屋架重55t（不含柱帽杆）,屋盖总重3000t。

1.4.2.2施工方案的选定

本方案的选择基于以下几个特殊条件：

（l）屋盖尺寸135m×

195m，面积26325m²

，屋盖安装前，两层楼面及与航站楼连接的指廊、陆侧高架桥桥墩柱均已浇筑完成。

吊装只能沿楼面四周进行，由于指廊和陆侧高架桥桥墩柱的阻挡，如采用逐条拼装法，需安装50m臂长的塔吊6台，即使这样，桁架中间部分的分段依然无法吊装。

（2）桁架外形复杂，拼装难度大，逐条拼装不仅拼装控制点质量难于保证，施工进度也达不到业主要求的总工期200天的要求。

（3）搭设满堂内钢管脚手架，不仅钢管用量大，且楼面还需加固处理，耗资巨大，拖延工期。

高空滑移施工，可仅用一台塔吊，搭设组装两榀桁架的脚手架胎架，三条滑移用钢轨道即可完成屋盖的安装工程。

具体方案如下：

l）在15轴线两侧（第15榀、16榀桁架位置）设置2榀作拼装胎架（钢管脚手架），单榀桁架在地面分6段制作（如下图所示），由设在胎架外边的H3/36B行走式塔吊按顺序分段吊至胎架上进行高空组对。

（2）将16榀桁架分成4榀、5榀、5榀、2榀共4个单元，由第15轴开始向第方向牵拉。

1~4榀为第一单元，5~9榀为第二单元，10~14榀为第三单元，15~16榀为第四单元。

（3）在拼装胎架上进行第一榀、二榀两榀桁架组对，经检验合格后，加前后支撑共同落放在仅作施工用三条组合钢桁架滑移轨道面上。

由三台10tJJM-10改装卷扬机牵拉进行等标高滑移。

（4）滑移两个柱距（2×

12.8m）让出胎架，再组装一榀桁架构成三榀一个单元，滑移一个柱距（12.8m）后，组装第四榀桁架，构成四榀一个整体单元（第二、三单元为五榀一个整体单元）进行长距离滑移，在1~4轴线就位固定。

（5）在1~4榀桁架长距离滑移过程中，滑移胎架上开始组装5~9榀滑移单元的前两榀桁架，按照第一单元的组装、滑移方式进行第二、三单元的桁架安装。

如此进行8次组单元滑移，2次长距离滑移，逐单元累积完成整个屋盖的滑移安装，如下图所示。

1.4.2.3滑移工艺考虑因素

深圳机场航站楼钢屋盖采用了多点支承曲线钢管直接汇交点空间桁架结构，其结构形式介于网架与桁架之间，无法用其中任何原有的规范套用。

此结构形式在国内首次采用，设计尚在尝试阶段，采用何种施工方式完全属于新课题，无类似工程可以借鉴。

选用高空滑移法也得在以往的工艺基础上进行多项革新和改造。

这就使本工程的施工难度大幅度的提高。

主要表现在以下几个方面：

（l）间距12.8m的支承柱间无现成的钢筋混凝土梁作滑移轨道，轨道既要承受竖向移动荷载、滑移方向的摩檩力，还要抵抗桁架传来的水平推力，轨道的设计、制作、安装都是难题。

（2）滑移是一个动态系统，施工阶段的约束条件、荷载条件和使用阶段的设计约束条件、荷载条件差异较大，需作大量的空间桁架受力验算。

（3）屋架跨度大，杆系均为圆钢管，整体刚度较小，滑移时易产生同步误差、水平偏移、振动等现象，给结构自身带来损伤或严重损伤。

（4）屋架滑移重量大，因而采用多点牵拉方案，各牵拉点的受力不均匀，同步难于保证。

（5）单榀桁架外形复杂，三个支承点间存在高低落差，结构在支承点处有水平约束会产生水平推力，无水平约束会产生侧移，如何控制桁架的水平侧移及保证轨道的平面外稳定成为难题。

1.4.2.4技术重点

为了解决滑移施工中所涉及的难题，本工程将桁架的水平侧移控制及牵拉点的同步控制作为重点，采用了多项控制措施。

（1）轨道的设计、制作、安装和平面外稳定控制

l）轨道的选型

经过反复的方案优化，本工程滑移轨道采用了双工字钢上下弦、槽钢腹板组合钢桁架轨道，轨道沿A、E、H轴通长布置，并沿伸至15轴外侧。

轨道分段制作、安装，一个柱间距（12.8m）为一段，共45段（不包括沿伸至15轴外侧的三段），轨道的支承点固定在钢筋混凝土支承柱的预埋钢板上。

因屋盖桁架为曲拱形式，在A、H轴支座处，桁架对轨道产生较大的外推力，因此轨道设计时，不仅要保证主平面（主受力方向）满足受力要求外，还要考虑其侧向也要满足受力要求。

因而在轨道桁架的侧翼加大面积钢管檩条侧翼缘，增加轨道的侧向刚度。

2）轨道的设计

a．受力简图（下图）:

b．动荷载作用下轨道桁架的最大弯矩

c．计算X、Y向的截面抵抗矩Wx、Wy；

d．根据下列公式，验算轨道的整体稳定性。

（2）施工阶段的结构验算

利用有限元设计软件SUPER-84进行施工阶段的结构承载力验算，验算结构在不同的滑移单元、不同荷载状况构件的强度、稳定性，整体桁架的下挠、位移。

在精确的数据结果的基础上作相应的施工处

l）两榀桁架加前后支撑滑移单元滑移过程结构体系的强度、稳定性、下挠、位移验算。

2）三、四、五榀桁架加前后支撑滑移单元（有柱帽杆时柱帽杆代替）滑移过程结构体系的强度、稳定性、下挠、位移验算。

3）不同的桁架单元在不同的施工约束条件下的强度、稳定性、下挠、位移验算。

4）桁架支座在A、H轴预偏对结构的影响。

（3）桁架的横向稳定控制桁架的横向稳定采用多方面、多层次的控制措施。

l）桁架在胎架上进行组装时，A、H轴的半圆球底座在水平方向向内预偏，落放时靠桁架重力作用产生的水平侧移复位。

2）桁架单元滑移时，在A、E、H轴每个支座点的柱帽杆半圆球底座板后加导向凹凸滚轮，用以限制桁架过大的水平位移（轮内边与轨道间距20mm），并将桁架的水平推力传递到轨道上。

3）桁架单元滑移时，在每榀横加的AE轴，EH轴间牵拉水平拉杆或钢丝绳，限制桁架的外涨。

（4）桁架的整体稳定控制滑移桁架的整体稳定采用多个支承点连成整体共同滑移的方式进行控制。

l）在滑移桁架单元前后增设前后支撑（有柱帽杆时柱帽杆代替），通过增加支承点的方式来增加其整体稳定性。

2）同一轴线相临柱帽杆底座及对应的下弦杆位置用大刚度檩条沿水平方向焊接连接，使桁架、柱帽杆、水平拉杆形成稳定的三角形刚体。

3）各轴均设多个牵挂点同时牵拉，以减小各牵挂点的局部牵拉力及柱帽杆、水平拉杆的拉力，以增加其稳定性。

（5）多头牵拉同步控制在本工程的滑移方案中采用了3台卷扬机在A、E、H轴同时牵拉的牵拉系统，滑移过程中的摩檩阻力见下表，因A、E、H三轴摩阻力及牵拉力不同会严重影响三点的同步，因此施工中应采取相应的措施来保证滑移同步。

（l）采用改装的3台JJM-10卷扬机，设计专用的控制柜，3台卷扬机既可以同时启动，又可以单独工作纠偏。

（2）在3条滑移轨道上设置刻度标尺。

每5cm一格，lm为一大区格，两柱间12.8m为一个控制单元，3条轨道上用3台对讲机同时向卷扬机控制总台报数，如不同步值超出限值，即可作相应的停滑处理。

（3）设计滑轮组机构牵拉桁架滑移单元，在减小单绳牵拉力的同时，也减小了3台卷扬机牵拉力的差距。

1.4.2.5滑移工艺流程

（l）滑移前准备

l）滑移前3条轨道已铺设完成，并经砂纸打磨、均匀涂抹黄油。

2）限位凹凸滚轮已安装完毕。

3）牵拉系统中钢丝绳、滑轮组牵拉点及牵挂点已布设完成。

4）3台卷扬机机试运转无误，3台独立驱动，集中控制开关均可正常使用。

（2）滑移

l）试滑移（第一次滑移）

a．第一次滑移单元二榀桁架拼装、焊接、检测无误后，以E轴为控制基准，A、H轴底座板支点，按设计尺寸自由落放滑移轨道上，待重力作用支座回位。

b．加装第一滑移单元的前后支撑，且用口360×

200×

8钢管檩条连接支座及柱帽杆底座，使滑移单元形成封闭的刚性体结构。

c．布设滑移单元的牵拉钢丝绳、滑轮组等牵拉系统。

d．滑移前，先启动卷扬机分闸系统，分别拉紧A、E、H轴钢丝绳，经检查确认无误后，启动总闸，正式滑移。

e．为保证滑移同步，三条滑移轨道上派专人观测轨道的刻度标尺及水平偏差，并及时通报总台。

f牵拉12.8m，停滑，在AE、EH轴柱帽杆间加装钢丝绳三线夹紧。

g．继续滑移12.8m，将柱帽杆底座板用限位卡的方式在13轴柱头准确定位，以确保之后桁架柱帽杆的拼装质量。

h．完成以上工作，第一次滑移结束。

2）正常滑移（第2-7次滑移）

a．在拼装平台上，进行第三榀桁架的组装、焊接、检测，通过柱帽杆、檩条与前二榀桁架组成整体后落放在轨道上。

b．拆除第一滑移单元的后支撑。

c．在柱帽杆半圆球底座间加装□360×

8钢管檩条压杆连接。

d．布设牵拉系统。

e．进行三榀桁架滑移单元12.8m滑移，在12轴线处准确定位，让出胎架。

f第四榀桁架的组装同第三榀，安装完毕后与前三榀桁架构成第一滑移单元，进行长距离滑移，由12轴分5次滑移到3轴位置，滑移2个开间调整一次钢丝绳、滑轮组，以保证牵拉点与牵挂点之间有3个开间的间距。

3）第8次滑移（顶推就位）

a．拆除前支撑。

b．将牵挂点调整后三榀桁架柱帽杆底座板处，空出第一个柱帽杆底座板。

c．重新布设钢丝绳、滑轮组将第一滑移单元顶推到设计位置。

d．检测桁架的就位情况，如符合质量标准，按设计要求固定支座，割除轨道，移交屋面板安装。

4）第二、三滑移单元的滑移第二、三滑移单元的桁架安装、滑移与第一单元基本相同，仅在以下几方面进行调整。

a．两榀桁架滑移的前支撑用相应位置的柱帽杆代替。

b．第四榀桁架组装完成后，滑移12.8m，让出胎架组装第五榀桁架形成五榀一个单元，长距离滑移到位，与前四榀桁架组拼成整体。

（3）第四单元拼装第15榀、16榀桁架在拼装平台上组装、焊接、检测后，直接落放就位，完成整个屋面板安装。

（4）收尾安装

l）所有屋面桁架滑移完成后，校正屋面尺寸，使安装偏差控制在控制范围内；

割除轨道；

底座板加米字板与柱头预埋钢板焊接、固定。

2）安装节点位置檩条及天窗架、排水沟、风窗等。

3）校正无误后交屋面板工程。

1.4.2.6滑移质量控制及滑移过程计算机监控

（l）质量控制

l）滑移过程的质量控制

a．根据理论分桁及精确计算，采取施工措施保证结构构件及节点焊缝不受损伤在可能出现问题的部位（见横向稳定控制）。

b．加固滑移单元桁架及滑移轨道，进行滑移过程的稳定性控制（见整体稳定部分）。

c．控制卷扬机转速，保持滑移速度在25cm/min以下，尽量减小动态对结构的影响。

d．同步控制及水平偏差控制（下表）。

2）滑移施工精度控制

a．组单元滑移时，滑移分段到位即作限位，限位精度控制在10mm以内。

b．因为航站楼屋盖结构形式在国内是首次采用，规范中对其安装精度及验收标准没有明确的规定，滑移过程及桁架就位后的施工精度、允许偏差是针对本工程，参照桁架规范、网架规范，经设计院、质量监督站、业主、监理公司、施工单位共同商定的。

桁架滑移允许偏差、施工控制目标及实测值见下表。

3）测点布置

根据现场情况分桁，在10-12榀桁架的60m跨处选有代表性的下弦杆、腹杆、柱帽杆、12-13轴的滑移轨道的下弦以及半圆球底座水平拉杆处布设24个测点，在测点中心的平台上布设一个测试监控台。

4）测试仪器、设备应力测试采用日本产TV08数据采集系统配彩色喷墨打印机，单向应变片若干，普通照明用电源线400m。

5）测试步骤

a．测点贴好应变片，封胶固定，用电源线引向测试监控台。

b．测点编号并与数据采集系统接好，在第12榀桁架落放前调零。

c．测试第12榀桁架落放后各测点的应力值，打印结果，对比设计计算值，符合要求开始滑移。

d．进行滑移全过程的应力监控，计算机控制系统每30s自动采集一组数据，如发现应力值有超过限定值的，通报指挥台，停滑调整，选各测点应力较大、较小及突变数据组打印。

e．采集停滑及就位的测点应力数据进行打印。

f整理打印结果，分析结果。

6）结果分桁

从现场测试结果看，第10-12榀桁架在滑移过程中所记录的应力绝对值变化最大约占屈服强度设计值的13％左右，且滑移到位后桁架构件应力值恢复较好，说明该施工方法是可行的。

（2）滑移过程位移计算机连续监控

滑移过程是一个连续的运动过程，靠人工观测，对讲机报数控制精度非常粗略，且滑移过程中的水平偏移根本无法测量。

为了提高施工精度，本工程采用了计算机位移监控系统进行滑移全过程的位移、牵拉点同步、支座水平偏移的测量控制。

这是本工程的又一项突破。

l）在滑移单元的前