機(jī)場大跨度箱型拱梁結(jié)構(gòu)安裝施工工藝

張玉磊，張兆平，王一峰，孔 磊，周 鵬（中建鋼構(gòu)有限公司，廣東 深圳 518040 )

鋼結(jié)構(gòu)以其有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種超高層和大跨度結(jié)構(gòu)中?，F(xiàn)代建筑在滿足結(jié)構(gòu)安全的同時，也越來越追求建筑的美感、低碳和經(jīng)濟(jì)。本機(jī)場大跨度箱型拱梁結(jié)構(gòu)項目大量采用了拱形結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了拱形結(jié)構(gòu)的承載優(yōu)勢，大大降低了結(jié)構(gòu)用鋼量。建筑線條靈動，造型優(yōu)美，同時也給結(jié)構(gòu)安裝提出了更高的要求，給施工帶來了較大難度。

1 箱形拱梁結(jié)構(gòu)形式

本項目大跨度箱型拱梁連接立面幕墻柱結(jié)構(gòu)和屋面雨棚結(jié)構(gòu)，北側(cè)與雨棚連接，下方與幕墻柱連接，處于整個屋面和立面結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵位置，其安裝精度關(guān)系重大。箱形拱梁為梯形截面，跨度 36 m，拱高 5 m，整體剛度較大，單根構(gòu)件最大重量約為 30 t。箱形拱梁典型截面如圖 1 所示。

圖1 箱形拱梁結(jié)構(gòu)形式

1.1 箱形拱梁受力變形分析

（1）中間無支撐工況。通過模型計算結(jié)果：兩側(cè)約束典型單元支座反力T=25.3 kN, 一側(cè)約束，一側(cè)自由工況位移L=40.6 mm，得出以下結(jié)論：①水平側(cè)向推力較大，單個箱形拱梁拱腳推力在 25.3 kN 以上；②如拱腳不約束，其在自重作用下水平變形較大，將近 40.6 mm。

（2）中間添加豎向支撐。通過模型計算結(jié)果：兩側(cè)約束典型單元支座反力T=18.5 kN，一側(cè)約束，一側(cè)自由工況位移L=1.56 mm，得出以下結(jié)論：①水平側(cè)向推力較大，單個箱形拱梁拱腳推力在 18.5 kN 以上；②如拱腳不約束，其在自重作用下水平變形較小，約為 1.56 mm，對結(jié)構(gòu)安裝精度影響在可控范圍內(nèi)。

1.2 方案比選

（1）跨中支撐方案。優(yōu)點(diǎn)：立面幕墻柱可以直接作為跨中支撐，中間增加支撐后，箱形拱梁水平變形對結(jié)構(gòu)安裝影響可以忽略不計。缺點(diǎn)：需要增加一臺汽車吊配合安裝，邊拱在不松鉤的工況下安裝跨中支撐鋼柱，組合安裝完成后才能松鉤，占用機(jī)械設(shè)備時間較長，同時多臺設(shè)備交叉作業(yè)對吊裝指揮要求較高。

（2）水平拉索方案。由于水平推力較大（T=25.3 t），設(shè)置水平鋼索需要 30 t 倒鏈+Φ26mm鋼絲繩，高空安裝及張拉難度極大，并不適用。

結(jié)論：綜合以上 2 種方案，跨中支撐方案更加簡便可行，安全系數(shù)更高，組合結(jié)構(gòu)安裝完成后可以形成可靠的結(jié)構(gòu)體系，也便于后續(xù)立面結(jié)構(gòu)安裝。

2 吊裝就位及變形控制

箱形拱梁吊裝松鉤前需滿足以下條件。

（1）箱形拱梁下方中間幕墻柱需同步安裝，幕墻柱上下兩端銷軸連接好，下部支座和混凝土間隙用鋼板墊實(shí)，保證整個幕墻柱能提供可靠的豎向承載。

（2）為防止箱形拱梁向外傾覆以及后續(xù)幕墻柱安裝偏差大，需用 8.9m樓板上的吊機(jī)同時將箱形拱梁與相鄰次拱間中間水平連梁安裝完成；或在邊拱上向內(nèi)側(cè)拉設(shè)兩道攬風(fēng)繩。

（3）箱形拱梁與主拱臨時固定前需對兩邊主拱坐標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)生較大偏差時需用攬風(fēng)及時調(diào)整校核，尺寸偏差需控制在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，并在測量人員認(rèn)可后用碼板進(jìn)行固定。

（4）箱形拱梁松鉤之后需盡快進(jìn)行剩余幕墻柱及幕墻柱中間的水平橫梁和拉桿的安裝，箱形拱梁和主拱牛腿部位的焊縫也應(yīng)盡快進(jìn)行驗收報驗和焊接施工。整個立面形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系。

3 結(jié) 語

（1）采用計算軟件 Midas 模擬構(gòu)件對受力特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行分析，采用箱形拱梁+幕墻柱組合安裝的方式，拱腳推力無明顯減小，箱形拱梁變形明顯減小，是一種拱形結(jié)構(gòu)安裝約束變形的有效措施。

（2）該方案相比水平鋼索及胎架支撐方案更加適合箱形拱梁安裝工況，預(yù)計節(jié)約成本 50 萬元。

（3）箱形拱梁安裝后，由于箱梁向外側(cè)傾斜，因此在箱形拱梁焊接完成前，需要及時安裝箱形拱梁與次拱之間的連梁形成框架結(jié)構(gòu)，或者采用攬風(fēng)繩進(jìn)行臨時固定。

（4）安裝完成后為保證結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)當(dāng)盡快完成箱形拱梁焊縫位置焊接。