談飛機(jī)庫大廳屋蓋鋼結(jié)構(gòu)整體提升

王巖

【摘 要】隨著大跨度鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，逐漸被應(yīng)用于大型建筑中，并取得了一定的效果。目前，除了在飛機(jī)庫的建筑中有應(yīng)用之外，在大會(huì)堂、音樂廳、歌劇院等大型建筑也得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)的分析，以A380機(jī)庫為例，探討了飛機(jī)庫大廳屋蓋鋼結(jié)構(gòu)整體提升的問題，供給相關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī)庫；大廳屋蓋；鋼結(jié)構(gòu)；整體提升

一、前言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，建筑行業(yè)的發(fā)展日益更新，在這樣的大環(huán)境之下，鋼結(jié)構(gòu)的使用也受到了人們的廣泛認(rèn)可，本文將對(duì)飛機(jī)庫大廳屋蓋鋼結(jié)構(gòu)整體提升進(jìn)行簡單的剖析，希望得到大家的認(rèn)可。

二、飛機(jī)庫應(yīng)用大跨度屋蓋的特點(diǎn)

1、飛機(jī)庫的大門對(duì)屋蓋的影響

飛機(jī)庫重要的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是在正面的全長上設(shè)有大門以供飛機(jī)出入。這樣的大門固定及開閉需要有專門設(shè)施。這對(duì)飛機(jī)庫的屋蓋結(jié)構(gòu)方案會(huì)有重大影響。海南美蘭機(jī)場機(jī)庫將拱與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)巧妙組合是處理這種問題的成功范例之一。

2、屋蓋的自身重量大

大跨度結(jié)構(gòu)的自重大，也常常采用預(yù)應(yīng)力承重結(jié)構(gòu)及懸索結(jié)構(gòu)，在這些結(jié)構(gòu)中使用高強(qiáng)鋼絲，鋼絞線等施加預(yù)應(yīng)力非常有效。

3、材料合理

從節(jié)約鋼材角度看，在大跨度屋蓋中應(yīng)盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材料。作為承重的屋面板可采用壓型鋼板，而作為保溫層可采用巖棉，以及其他新型輕質(zhì)高效材料。彩色涂層壓型鋼板，壓型鋁合金板是極輕的便于工業(yè)化制造和安裝的材料，壓型鋁合金屋面板除了輕質(zhì)，自防水，易于加工外，還具有耐久的特點(diǎn)，是很有競爭力的大跨建筑屋面圍護(hù)材料。

近年來還出現(xiàn)了一種新型金屬屋蓋，將屋蓋結(jié)構(gòu)和屋面圍護(hù)材料（可以含有保溫層）合為一體，自重大大減輕。為了簡化承重結(jié)構(gòu)，大跨生產(chǎn)廠房多采用便于工業(yè)化，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的新型屋蓋結(jié)構(gòu)。從生產(chǎn)工藝方面的考慮，有時(shí)大跨廠房需要上部采光；從構(gòu)造方面考慮，采用橫向天窗最為方便，因?yàn)檫@時(shí)承重結(jié)構(gòu)和天窗結(jié)構(gòu)可以合并為屋蓋的統(tǒng)一承重體系。

三、工程概況

本文以A380飛機(jī)庫為例，工程的具體情況如下：

本工程機(jī)庫大廳屋蓋結(jié)構(gòu)跨度176.3+176.3m，進(jìn)深110m，屋蓋頂標(biāo)高+39.800m。屋蓋結(jié)構(gòu)采用三層斜放四角錐鋼網(wǎng)架，下弦支承，網(wǎng)格尺寸6.0×6.0m，高度8.0m。機(jī)庫大門處屋蓋采用焊接箱形鋼桁架，寬5m，高11.5m。

網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)大部分為焊接球空心球節(jié)點(diǎn)，19～23軸之間，根據(jù)受力采用主管貫通焊接空心球節(jié)點(diǎn)；大門鋼桁架采用焊接節(jié)點(diǎn)；21軸鋼骨混凝土柱頂桁架節(jié)點(diǎn)根據(jù)受力及構(gòu)造采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)。屋蓋支座采用42個(gè)抗震球鉸支座，坐在結(jié)構(gòu)周邊格構(gòu)柱及21軸鋼骨混凝土柱上。網(wǎng)架周邊支承柱采用四肢格構(gòu)式鋼管混凝土柱，共43根，焊接H型鋼抗風(fēng)柱Z7，共20根。柱間支撐采用雙肢格構(gòu)式。

整體提升結(jié)構(gòu)工程量：網(wǎng)架焊接球與桿件總重約4600噸，大門桁架及其掛架總重約2000噸。屋蓋主次檁條約420噸。檢修走道約135噸?？傆?jì)為7155噸。

四、飛機(jī)庫大廳屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)

近年來，我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)都有了很大的飛躍，特別是奧運(yùn)工程中鋼結(jié)構(gòu)展示出來的水準(zhǔn)，讓全世界看到了中國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工方面的創(chuàng)新和成就。

1、螺栓的安裝工程

鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)技術(shù)是關(guān)鍵。比如地腳螺栓的精度關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)定位，位置應(yīng)給予嚴(yán)格控制，施工中嚴(yán)格控制基礎(chǔ)軸線位移控制在±2.0mm范圍內(nèi)，預(yù)埋螺栓標(biāo)高偏差控制在±5.0mm以內(nèi)，埋設(shè)后要進(jìn)行兩次復(fù)測。如果地腳螺栓預(yù)埋有困難，可以加工制作定位鋼板輔助螺栓定位。對(duì)高強(qiáng)螺栓的安裝和加固，更應(yīng)該嚴(yán)格按規(guī)程操作。螺栓穿入方向要保持一致，決不能強(qiáng)行穿入螺栓，注意墊圈的朝向和一致性。螺栓緊固時(shí)分析實(shí)際情況，可以按初擰、終擰或者初擰、復(fù)擰和終擰進(jìn)行操作。

2、吊裝的施工

鋼柱吊裝：鋼柱是決定鋼結(jié)構(gòu)工程中的主要豎向構(gòu)件，在吊裝時(shí)必須既保護(hù)之前的柱腳螺栓，又要保證鋼柱本身安全。根據(jù)實(shí)際情況可采用雙機(jī)吊裝或者單機(jī)吊裝。鋼柱吊裝就位后，要按規(guī)范規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行校正，長度誤差不得超過±3.0mm，垂直偏差應(yīng)校正到零。鋼梁吊裝：鋼梁在吊裝前，應(yīng)做好安全防范措施和吊裝方案設(shè)計(jì)。吊點(diǎn)的數(shù)目和位置、一次性吊裝的鋼梁數(shù)目和是否地上組裝梁柱結(jié)合體后再吊裝。吊裝方案既要根據(jù)工程要求又要符合操作規(guī)范，不可造次。

3、焊接工作要點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)焊接是指被焊工件在焊條的作用下，通過加熱、加壓或兩者并用，使工件形成永久性不可拆分連接的工藝過程。影響焊接質(zhì)量的因素很多，從施工主體上必須嚴(yán)格控制：焊工必須持證上崗，按規(guī)程操作；現(xiàn)場設(shè)備配備齊全，防網(wǎng)、防雨措施得力；焊條必須質(zhì)量保關(guān)；焊縫清渣自檢及時(shí)合格；鋼結(jié)構(gòu)焊接常見的有電弧焊、埋弧焊、CO2實(shí)焊絲氣體保護(hù)焊、CO2藥芯焊絲氣體保護(hù)焊、電渣焊和栓釘焊等。

現(xiàn)場焊接的原則是減少焊接變形和降低焊接應(yīng)力。焊接順序從主到次、從中心框架向四周擴(kuò)展。焊接質(zhì)量的優(yōu)劣在相當(dāng)程度上與焊接坡口的形式與坡口的尺寸有很大關(guān)系。

五、飛機(jī)庫屋蓋整體提升施工的特點(diǎn)

1.屋頂重量大

本工程整體提升部分的組成比較復(fù)雜，主要包括：屋面網(wǎng)架、大門桁架、大門掛架、屋面檁條、檢修走道等，總重量約7155噸。

2.屋蓋的跨度大

本工程提升結(jié)構(gòu)投影尺寸為352.6m×114.5m，提升面積約為40000m2。

3.提升點(diǎn)布置多

此次工程布置的提升點(diǎn)比較多，提升點(diǎn)分別布置在1軸、41軸、L軸及AB軸之間。共計(jì)45個(gè)提升點(diǎn)。

4.使用設(shè)備多

對(duì)于大型工程，配備的設(shè)備數(shù)量也是足夠的，本工程提升共用142臺(tái)千斤頂，21個(gè)液壓泵站。

5.提升同步性要求高

在提升過程中，為避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力偏差及位移偏差過大，各相鄰吊點(diǎn)之間的同步控制要求在10mm內(nèi)。

6.合攏精度要求高

因提升吊點(diǎn)多，提升合攏后插入桿件數(shù)量多，這就要求提升點(diǎn)到位精度及桿件合攏精度控制必須很高，這樣才能滿足提升合攏質(zhì)量的要求。

7.提升安全性要求高

本工程提升面積約為40000m2，重約7155噸。在提升過程、合攏、卸載時(shí)都必須采取嚴(yán)密的保障措施，不允許出任何差錯(cuò)。

六、鋼結(jié)構(gòu)整體提升的難點(diǎn)控制

本工程鋼結(jié)構(gòu)施工主要可分為鋼柱、網(wǎng)架、大門桁架三部分?，F(xiàn)場布置4臺(tái)行走塔吊進(jìn)行結(jié)構(gòu)吊裝?？傮w安裝順序由21軸向兩側(cè)進(jìn)行。

1.鋼柱安裝

本工程格構(gòu)鋼柱采用在加工廠分4段加工。由于其體積大、重量大，現(xiàn)場選用50噸履帶吊配合行走塔吊安裝。

2.網(wǎng)架及大門桁架安裝

屋蓋網(wǎng)架、大門桁架安裝采用地面拼裝，整體提升的施工方法。鋼網(wǎng)架在場區(qū)外進(jìn)行初步的拼裝（正錐及倒錐），用行走塔進(jìn)行場區(qū)內(nèi)網(wǎng)架拼裝。鋼桁架在加工廠分段加工，由于加工部件重量比較大，加工時(shí)間比較長用50噸履帶吊配合塔吊進(jìn)行吊裝

3、大噸位鋼結(jié)構(gòu)提升

本工程鋼結(jié)構(gòu)整體提升總重約7155噸，通過同步控制將超過萬噸的結(jié)構(gòu)一次提升就位是工程的難點(diǎn)，為了安裝的順利進(jìn)行，必須要克服上訴最關(guān)鍵的難題，于是我們便采取以下措施：

（一）.布置的吊點(diǎn)多

針對(duì)屋蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)吊點(diǎn)也做出了特殊的設(shè)計(jì)，在網(wǎng)架周邊鋼柱、大門桁架、網(wǎng)架中心布共布置45個(gè)提升吊點(diǎn)。

（二）使用的提升油缸多

在45個(gè)提升吊點(diǎn)上，共布置142臺(tái)提升油缸，其中84臺(tái)40噸提升油缸，其中28臺(tái)100噸提升油缸，其中22臺(tái)200噸提升油缸，8臺(tái)350噸提升油缸；

3.安全系數(shù)儲(chǔ)備大

142臺(tái)提升油缸總體安全儲(chǔ)備系數(shù)為2.01，鋼絞線的安全系數(shù)為5.56。

4、整體提升同步控制

本工程提升結(jié)構(gòu)投影尺寸為352.6m×114.5m，提升面積約為40000m2，共布置45個(gè)提升點(diǎn)，提升同步性控制是本工程難點(diǎn)，采取如下措施解決：

（一）.采用位置同步控制策略

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，在45個(gè)提升吊點(diǎn)之間采取位置同步控制策略，使提升結(jié)構(gòu)的位置保證同步，相鄰提升點(diǎn)同步誤差控制在10mm之內(nèi)，滿足本結(jié)構(gòu)的要求。

（二）.傳感器系統(tǒng)的保證

傳感器系統(tǒng)關(guān)系著測量的精準(zhǔn)程度，在測量鋼結(jié)構(gòu)位置時(shí)，使用20米長距離傳感器。在20米的測量范圍內(nèi)，測量精度可達(dá)0.25mm。

（三）.液壓系統(tǒng)的保證

在使用的液壓系統(tǒng)中，使用進(jìn)口比例閥進(jìn)行提升速度的控制。使用這種電液比例閥，同步調(diào)節(jié)精度高。

（四）.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的保證

本計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)過多次調(diào)試，確保沒有任何技術(shù)問題，控制精度高、控制能力強(qiáng)。

七、結(jié)束語

綜上所述，飛機(jī)庫大廳屋蓋鋼結(jié)構(gòu)整體提升工藝比較復(fù)雜，需要注意的問題也很多，其施工順利進(jìn)行對(duì)飛機(jī)的維護(hù)與安全管理的意義重大，不容忽視。

在具體的施工過程中，一定要注意每個(gè)環(huán)節(jié)的規(guī)范問題，并且對(duì)施工要點(diǎn)及難點(diǎn)加以控制，提高屋蓋鋼結(jié)構(gòu)整體提升工程的質(zhì)量。

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