大跨度空间结构铸钢件及抗震支座施工技术

石文井 冯国军 谈 虎 董 林 李善文

中建八局钢结构工程公司 上海 200125

【摘要】贵阳龙洞堡国际机场T2航站楼的候机大厅,主要采用由柱顶铸钢件和柱底抗震支座组成的支撑钢管柱来支撑屋盖。其中,铸钢件施工采用了先焊接铸钢件与钢柱节点,后焊接铸钢件与支撑连杆节点的方法;抗震支座施工采用了先焊接抗震支座与预埋件节点,后焊接抗震支座与支撑钢柱节点的方法,经工程实践证明,其施工进度和质量都得到了保证。

【关键词】大跨度空间结构 铸钢件 抗震支座 节点 焊接

1 工程概况

贵阳龙洞堡国际机场T2航站楼为扩建工程,其建筑面积11万 m2,建筑高度33.79 m,建筑施工平面范围为467 m×301 m。候机大厅平面尺寸为255 m ×147.6 m,设计采用预应力梁的现浇钢筋混凝土框架结构,屋面结构形式为正交正放四角锥双层网架。铸钢件与抗震支座主要分布在候机大厅,大厅中间屋盖支撑钢管柱柱顶设计采用四分叉铸钢件,空侧与陆侧支撑钢柱柱顶设计采用二分叉铸钢件,柱底设计采用抗震支座[1,2]

2 结构特点与难点

2.1 吊装难度大

候机大厅下部主体结构的主要节点均为铸钢节点,见图1。树形柱四叉铸钢件吨位大、位于结构内部,加大了吊装工作的难度。Y形柱的二分叉铸钢件,倾斜角度较大,一般的临时固定措施无法保证其稳定性。因此如何进行铸钢件、Y形柱的吊装,是整个吊装过程的难点。

2.2 铸钢件节点大,加工难度大

铸钢件设计成圆弧形,有二分叉和四分叉2 种形式,二分叉铸钢件质量为4.38 t,四分叉铸钢件重达22.06 t。与二分叉铸钢件连接的是2 根φ600 mm×25 mm的钢管杆件,与四分叉铸钢件连接的是4 根φ800 mm×40 mm的钢管杆件,如图1所示。铸钢件节点受力大,最大压力为84 000 kN,最大拉力为130 000 kN,铸钢件制作精度将直接影响斜撑连杆的安装精度,从而影响整个屋面网架的安装精度。

图1 四分叉和二分叉铸钢件节点示意

2.3 抗震支座结构复杂,制作难度大,安装精度高

抗震支座采用盆式橡胶支座,包括固定支座和单向活动支座2 种形式,空侧与陆侧支撑钢柱柱底设计采用的是单向活动抗震支座,见图2。

图2 空侧与陆侧钢柱铸钢件与抗震支座节点示意

2.4 斜撑连杆安装精度高

铸钢件设计成圆弧形, 与二分叉铸钢件连接的是2 根φ600 mm×25 mm的钢管杆件,与四分叉铸钢件连接的是4 根φ800 mm×40 mm的钢管杆件,斜撑连杆的方向各异,其角度控制将直接影响屋面网架合拢的精度,确保安装精度尤为重要。

2.5 焊接质量要求高

铸钢节点是屋盖支撑钢柱与屋盖桁架连接的关键节点,抗震支座是连接基础和屋盖支撑钢柱的关键部位,为确保其安装后可靠的受力和传力,必须严格控制铸钢节点和抗震支座的焊接质量。铸钢件与支撑钢柱、抗震支撑钢柱的节点均为Ⅰ级焊缝,采用超声波探伤;抗震支座与预埋件的节点为Ⅲ级焊缝,采用磁粉探伤检查。

3 铸钢件与抗震支座安装

3.1 测量

四分叉铸钢件和抗震支座吊装前,用高精度全站仪在支撑钢柱顶上测放出轴线的中心线,并将标高控制点引测至柱顶,测量精度须符合规范及设计要求[3]

二分叉铸钢件在吊装之前,现场进行预拼装,将二分叉铸钢件与钢柱、斜撑连杆焊接完成后,形成整体吊装就位。就位的前提是抗震支座与预埋件焊接完成,且测放出抗震支座的中心线。

3.2 吊装

四分叉铸钢件质量为22.06 t,树形铸钢件上斜撑连杆吊装采用搭设临时支撑架支撑的方式,吊装半径最大处约为80 m,为保证吊装的安全,加大了吊装机械工况,吊装选用1 台QUY350型3 500 kN履带吊,工况组合为主臂108 m+150 t超起配重,以确保吊装的顺利进行。

二分叉铸钢件质量为4.38 t,抗震支座质量为0.87 t,因此,Y形柱的吊装选用1 台1 000 kN汽车吊,并采取临时支撑胎架一点一支撑的施工方案,以确保吊装过程中的结构安全。

3.3 焊接

1)四分叉铸钢节点校正完成后,先对铸钢件和支撑钢柱进行焊接,铸钢件的材质为G20Mn5N,支撑钢柱的材质为Q345B,焊接时采用双人双机对称焊接的方法,焊缝质量等级为Ⅰ级。铸钢件和支撑钢柱焊接完成探伤合格后,进行吊装斜撑连杆,斜撑连杆采用临时支撑固定,校正完成后,进行铸钢件和斜撑连杆的焊接。待整体网架施工完成后,最后进行卸载,拆除临时支撑。二分叉铸钢件的定位在吊装之前,现场进行预拼装,焊接时采用双人双机对称焊接的方法,焊缝质量等级为Ⅰ级。二分叉铸钢件与钢柱焊接完成后,进行铸钢件与斜撑连杆的焊接,形成整体吊装就位,斜撑连杆采用临时支撑固定,校正完成后,进行钢柱与抗震支座的焊接。待整体网架施工完成后,最后进行卸载,拆除临时支撑。

2) 抗震支座定位线测放完成后,吊装就位抗震支座,抗震支座材质为G20Mn5N,预埋件的材质为Q345B,焊接时采用双人双机对称焊接的方法,焊缝质量等级为Ⅲ级。抗震支座与预埋件焊接完成后,进行抗震支座与支撑钢柱的焊接,设置焊接衬板,焊接时采用双人双机对称焊接的方法,焊缝质量等级为Ⅰ级。

4 与铸钢节点相连杆件的合拢安装

与铸钢节点相连杆件贯穿整个候机大厅,屋面钢结构网架采用滑移脚手架散拼的方案[4],自中间向南北两侧进行安装,首先安装与大厅中间的2 根四分叉斜撑连杆之间的网架杆件,再连接空侧与陆侧的二分叉斜撑连杆之间的网架杆件,最后把误差集中在空侧与陆侧的两端,确保与铸钢节点相连杆件的合拢的安装精度,见图3。

图3 连接区段剖面示意

5 结语

贵阳龙洞堡国际机场T2航站楼候机大厅二分叉铸钢件安装:在地面先对铸钢件与支撑钢柱进行焊接,再对2 根斜撑连杆与铸钢件进行焊接,斜撑连杆、铸钢件、支撑钢柱焊接形成整体吊装就位;四分叉铸钢件安装:先吊装铸钢件,对铸钢件与支撑钢柱进行焊接,再依次吊装4 根斜撑连杆,对斜撑连杆和铸钢件进行焊接;抗震支座安装:先安装抗震支座,与预埋件焊接,吊装支撑钢柱、斜撑连杆与铸钢件的整体件,再与抗震支座焊接,从而施工进度和质量都得到了保证。

◇◇ 参考文献 ◇◇

[1] 鲍广鉴,郭彦林.广州新白云国际机场航站楼钢结构施工技术[J].建筑结构学报,2002(5):90-96.

[2] 鲍广鉴,李国荣,黄建川,等.沈阳博览中心钢结构施工技术[J].施工技术,2001(3):28-30.

[3] 江正荣,朱国梁.简明施工计算手册[M].3版.北京:中国建筑工业出版社,2005.

[4] 张利.大跨度钢结构屋盖分块吊装施工技术[J].建筑施工,2011(6):481-483.

Construction Technology for Long-Span Space Structure Cast Steel and Aseismatic Bearing

Shi Wenjing Feng Guojun Tan Hu Dong Lin Li Shanwen
China Construction Eighth Engineering Division Corp., Ltd.Steel Structure Engineering Company Shanghai 200125

【中图分类号】TU757.3

【文献标识码】B

【DOI】10.14144/j.cnki.jzsg.2015.02.032

作者简介:石文井(1981—),男,本科,工程师。

通讯地址:上海市浦东新区东方路3261号振华企业广场B座17楼(200125)。

收稿日期:2014-08-11