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钢结构新技术领航昆明新机场

日期:2015-02-05

        正在兴建的昆明新机场航站楼是继“鸟巢”、广州新电视塔等重大工程后,又一钢结构建筑经典之作。此项工程成功地在钢结构建筑中采用了钢网架斜坡式同步整体滑移技术和电脑模拟预拼装技术,标志着我国建筑钢结构技术迈入世界先进行列。

        “异型彩带”展现民族特色在昆明新机场航站楼的中央大厅里,没有传统的钢柱,只有7条飘然起伏的异型弯扭钢箱梁彩带,它支撑着航站楼的屋面系统。它不仅是一个航站楼的功能区域,更是展示民族特色的艺术殿堂。

        据技术人员介绍,昆明新机场航站楼主体钢结构工程由形似7条彩带的钢箱梁、188根锥形钢管柱、738根幕墙柱及12根T型柱组成。昆明新机场航站楼钢结构件共1021件,焊缝超声波检测长度约5万米,用钢量约2.9万吨。特别是航站楼中央大厅的7根彩带寓意象征“七彩云南”,全部由弯扭弧形箱形梁组成,构件最大钢板厚达100毫米。如何采取有效的加工和检测方法,来保证弯扭箱体部件的成形准确和检测方便是工程最大的难点。在施工中,技术人员运用传统的造船工艺结合现代的电脑模拟技术,攻克技术难关,创造了复杂弯扭构件安装一次到位的奇迹。电脑模拟预拼装技术已申请了国家专利,此项技术已达到世界先进水平。

        昆明新机场建设指挥部副指挥长姜良闽介绍说,目前航站楼将进入装饰阶段,建设指挥部请工程的第三方中国人民解放军测绘学院对航站楼屋面网架的下弦杆球进行检测,取10厘米长的x、y、z三维空间进行测量,其误差不超过3%,精度极高。在航站楼整个网架屋面系统球形焊接接点有1.4万个,为了保证工程质量,焊接点采用100%红外线探伤检测,为装饰工程打下了坚实基础。弯扭箱形彩带是昆明新机场航站楼钢结构工程的一个亮点。7条彩带不仅是航站楼重要的装饰构件,而且是屋面网架的承重结构。弯扭箱形彩带的预拼装关系到钢结构安装的精度。由于最大钢结构件重150吨,技术人员采取放大样、节点做木模、计算机模拟测量复位的方法,得出了精确数据,做到现场一次吊装成功。

        破解难题确保钢构件质量

         项目部总工程师廖功华说,昆明新机场航站楼钢结构工程大量采用了箱形结构,包括所有的彩带、T型柱、幕墙柱,由于建筑造型的限制,内部结构空间非常狭小,箱体内的焊接难度极大。航站楼的幕墙摇摆柱截面呈梯形,其最大厚度40毫米,最大重量约23吨,共738根。箱体内设置了一道纵隔板,其在与幕墙玻璃的支撑横梁相接处设置了多层横隔板,这样复杂的构造导致焊接非常困难。为保证每一根幕墙摇摆柱从外观到内在质量的完美无缺,技术人员运用了超常规的质量控制手段。航站楼中的锥形钢管柱数量也较多,最大壁厚达到50毫米,最重的钢管柱重约45吨,高度在12.8米~25.8米之间的钢管柱共188根。由于锥形钢管柱的外形独特,因此对工艺要求非常高,加工难度很大。在加工过程中,技术人员采用锥管柱分段由一块板加工而成,形成只有一条垂直纵缝相接,这种做法节省了一条纵缝,却给加工带来了更大的困难。为保证锥形钢管柱的强度和内部焊接质量,项目部制定了严格的加工制作工艺、先进的操作技术和质量管控措施,确保每一件钢构件的焊接质量。

        斜坡式同步整体滑移技术成功运用

        在航站楼钢结构工程中,钢网架的制作、安装也是工程的重要环节。昆明新机场航站楼的屋顶网架安装成功采用了斜坡式同步整体滑移技术。

        新机场建设指挥部主任朱维荣介绍说,针对航站楼钢网架的特殊性,项目部邀请业内权威专家,对钢网架安装施工方案的可靠性进行分析和论证,为航站楼钢网架安装提出科学有效的理论依据。航站楼网架结构形式为四角锥网架和正交桁架相结合的大跨度网架结构,其最大跨度达72米。在工程中,施工方采用了网架分块整体吊装安装法和网架分块同步整体滑移新型施工法。由于航站楼前中心区跨度大,不同专业的交叉作业多,为了达到“保安全,高质量,高效率”的施工要求,项目部采用分片、分块、网架高低落差21米的大跨度滑移安装新方法,前中心区共累计完成14块网架分段滑移,累计滑移总重约3000吨。其中,1号5号彩带间网架采用了坡度达3.34米、斜坡长为43.5米的斜坡式同步整体滑移技术。斜坡式同步整体滑移施工在我国尚属首次。斜坡式整体同步滑移施工技术的应用填补了我国建筑施工工艺的一项空白,目前,该技术正在申请国家工法。

        据项目部技术负责人介绍,整个滑移结构体系(网架、联系桁架和滑移胎架)是一个刚性体,在通过滑移轨道的变坡时,刚性体在斜坡上倾斜将会使上部网架重心前倾,增加施工的不安全性,这样的结构无法适应变形,因此在轨道平衡梁下设置转铰机构,滑移胎架底部采用此机构后,过斜坡时保证结构在滑移过程中满足受力要求的情况下,后排比前排少布置了一个滑移胎架。经过滑移的实践,还可以对此机构进一步优化,使其在滑移过程中不仅可以防倾覆,而且可以起到导向作用。

        目前,昆明新机场航站楼主要钢结构工程已完工,这项工程为我国建筑钢结构的技术创新提供了宝贵经验。

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