淺談機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目大跨屋面單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

胡亦辰

摘 要：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為建筑結(jié)果提供了一種新穎合理的結(jié)構(gòu)形式，其兼有桿件結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的主要特性，受力合理，可以跨越較大的跨度。應(yīng)用范圍廣，既可以用于中、小跨度的民用和工業(yè)建筑，也可用于大跨度的各種建筑，特別是超大跨度的建筑。本文就薩摩亞法雷奧諾機(jī)場(chǎng)升級(jí)改造項(xiàng)目中的網(wǎng)殼加工、吊裝過(guò)程進(jìn)行的論述，并通過(guò)對(duì)一些技術(shù)運(yùn)用解決施工中碰到的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu);桿件;跨度;施工

中圖分類(lèi)號(hào)：TU399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）02-0103-02

1 工程概況

薩摩亞法萊奧諾國(guó)際機(jī)場(chǎng)工程新建航站樓屋面采用大跨度單層網(wǎng)殼解結(jié)構(gòu)，南北向跨度為51.8米，東西向跨度為63米，是薩摩亞目前跨度最大的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，基于仿生學(xué)設(shè)計(jì)理念，模仿貝殼及當(dāng)?shù)胤ɡ仔螤罴凹y理，焊接圓管沿空間螺旋線(xiàn)交織布置，構(gòu)成優(yōu)美的空間屋面造型，屋面采用美國(guó)“風(fēng)格”一體化防水保溫材料配合直立鎖邊金屬屋面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、輕巧，與周?chē)h(huán)境完美結(jié)合，整個(gè)網(wǎng)殼凹凸有致，規(guī)則優(yōu)美。

2 網(wǎng)殼體系

網(wǎng)殼是一種與平板網(wǎng)架類(lèi)似的空間桿系結(jié)構(gòu)，系以桿件為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律組成網(wǎng)格，按殼體結(jié)構(gòu)布置的空間構(gòu)架，它兼具桿系和殼體的性質(zhì)。此結(jié)構(gòu)是一種國(guó)內(nèi)外頗受關(guān)注、有廣闊發(fā)展前景的空間結(jié)構(gòu)。

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和大量的工程實(shí)踐應(yīng)用，為建筑結(jié)果提供了一種新穎合理的結(jié)構(gòu)形式，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兼有桿件結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的主要特性，受力合理，可以跨越較大的跨度。結(jié)構(gòu)變形小，穩(wěn)定性高，節(jié)省材料。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可以用小的構(gòu)件組成很大的空間，這些構(gòu)件可以在工廠(chǎng)預(yù)制實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，安裝簡(jiǎn)便快速，因此綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。

3 主要安裝步驟

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的條件，整個(gè)施工過(guò)程分為現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備階段、預(yù)拼裝階段、吊裝階段、施工收尾階段。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備階段

根據(jù)本工程特點(diǎn)，在吊裝區(qū)塊附近設(shè)置一個(gè)加工以及預(yù)裝區(qū)域，選擇制作用以吊裝管桁架用的鋼絲繩、高空操作欄桿等。根據(jù)薩摩亞當(dāng)?shù)氐臋C(jī)械情況，項(xiàng)目部以一輛50噸汽車(chē)吊為主，另一輛25噸汽車(chē)吊為備用起吊設(shè)備。利用現(xiàn)有材料方管或者角鋼彎制一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)胎架作為安裝時(shí)的定位模板。此胎架外形尺寸精度誤差控制在3mm以?xún)?nèi)。

3.2 預(yù)拼裝階段

材料到達(dá)后，在加工區(qū)域，先根據(jù)出廠(chǎng)桿件編號(hào)將縱向直桿安裝就位，參照三維模型投影數(shù)據(jù)在縱向直桿上定出斜桿交匯位置，根據(jù)直桿上已定出的交匯位置和斜桿空間角度及間距，將斜桿安放就位。對(duì)不能準(zhǔn)確對(duì)接的桿件進(jìn)行修整，保證節(jié)點(diǎn)的拼裝精度。完成桁架的拼裝并進(jìn)行最后檢查，無(wú)誤后對(duì)點(diǎn)焊位置進(jìn)行標(biāo)記。最后，對(duì)電焊位置進(jìn)行切割，清理焊點(diǎn)，準(zhǔn)備吊裝階段。

3.3 吊裝階段

針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)有限的機(jī)械設(shè)備以及復(fù)雜的氣候環(huán)境，在吊裝前先對(duì)當(dāng)天的天氣情況進(jìn)行查詢(xún)，并對(duì)吊裝桿件的方位測(cè)量，根據(jù)事先放出的4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)線(xiàn)引測(cè)，將每片網(wǎng)殼桁架的控制點(diǎn)投影到地面，保證每個(gè)桿件的位置精確無(wú)誤。吊裝時(shí)，合理根據(jù)鋼管的幾何特征和重心位置，確定鋼絲繩的綁扎點(diǎn)，并確保結(jié)構(gòu)的不變形。在吊裝區(qū)域以圖1的1區(qū)為例，參照?qǐng)D2所示，先吊裝H軸桁架，在鋼梁上準(zhǔn)確定位并進(jìn)行定位點(diǎn)焊，后用電葫蘆調(diào)整其垂直度，最后焊接牢固并在其側(cè)面加設(shè)兩道側(cè)向支撐。在距離H軸桁架9.6米安裝定位胎架，并按H軸桁架的相同要求進(jìn)行位置和垂直度的調(diào)整，同樣設(shè)置兩道側(cè)向支撐，進(jìn)行點(diǎn)焊固定。吊裝H軸桁架與定位胎架之間的斜桿件，每根桿件安裝時(shí)都需要檢查其位置和角度。斜桿件安裝完畢后，對(duì)所有接口進(jìn)行焊接。焊接完畢，拆卸定位胎架，并移位到距其9.6米的下一個(gè)安裝位置進(jìn)行下一段安裝。以此類(lèi)推，直到整個(gè)分區(qū)安裝完畢。

3.4 施工收尾階段

在施工的收尾階段主要是對(duì)施工過(guò)程中的焊縫，以及搬運(yùn)吊裝過(guò)程中可能產(chǎn)生的漆膜磕碰損壞、校正處等部位進(jìn)行處理。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有設(shè)備，對(duì)焊縫進(jìn)行集中探傷檢測(cè)，同時(shí)利用數(shù)字式涂層測(cè)厚儀對(duì)修補(bǔ)油漆處進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)不達(dá)到要求的要求施工隊(duì)進(jìn)行再次的除銹補(bǔ)漆過(guò)程。

4 主要技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)

4.1 構(gòu)建加工制作

薩摩亞法雷奧諾國(guó)際機(jī)場(chǎng)單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的桿件均采用q235b鋼材，由于空間跨度不同，疏密不一，故網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)不同部位的桿件類(lèi)型和截面大小不同。

4.1.1 相貫口切割

相貫口切割是整個(gè)加工過(guò)程中的關(guān)鍵工序。采用數(shù)控相貫線(xiàn)切割機(jī)進(jìn)行相貫口切割，全過(guò)程為自動(dòng)化操作，切割精度高，坡口在加工的過(guò)程中一次成型。本工程管件加工選用數(shù)控管相貫線(xiàn)切割機(jī)，最大切割管徑為600mm。

4.1.2 主桁架、邊桁架弦桿煨彎

由于桿件切口按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行切割，因此，桿件的煨彎精度顯的十分重要。針對(duì)這一點(diǎn)，加工時(shí)采用機(jī)械熱煨彎的方式，保證良好的煨彎精度。通過(guò)事先繪制好的地樣檢查煨彎精度，對(duì)于局部的超標(biāo)，進(jìn)行補(bǔ)煨。在桁架組裝的過(guò)程中，采用合理的焊接順序，避免焊接過(guò)程中因焊接收縮導(dǎo)致弦桿曲率發(fā)生問(wèn)題。

4.1.3 桿件出廠(chǎng)狀態(tài)的選擇

綜合考慮運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性與質(zhì)量的可靠性。本工程采用工廠(chǎng)煨彎與切割，現(xiàn)場(chǎng)組焊的形式;對(duì)于組焊較為復(fù)雜的桿件，則采用工廠(chǎng)組焊，整體運(yùn)輸?shù)姆绞?，以期得到最佳的效果?/p>

4.1.4 焊接質(zhì)量控制

由于桿件成不同的角度相貫，因此，相貫口的坡口角度變化很大。針對(duì)這一點(diǎn)，管件加工中將貫口進(jìn)行分區(qū)，分為熔透區(qū)、半熔透區(qū)、角焊縫區(qū)。根據(jù)不同的分區(qū)制定不同的焊接規(guī)范與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.5 采用CAD/CAM集成技術(shù)進(jìn)行管結(jié)構(gòu)制作加工過(guò)程

CAD/CAM技術(shù)是我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造技術(shù)近期的發(fā)展方向，是建筑業(yè)十項(xiàng)新技術(shù)的內(nèi)容之一。本工程采用該技術(shù)，省略了從施工圖紙向加工圖紙轉(zhuǎn)化及由加工圖生成構(gòu)件加工數(shù)據(jù)的過(guò)程，因此不僅可以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤，還節(jié)省了大量時(shí)間，這樣即可以提供管結(jié)構(gòu)的制造加工效率，也可以提高管結(jié)構(gòu)的加工制造質(zhì)量。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)模擬建模技術(shù)

為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保外露桿件表面平直，曲線(xiàn)要?jiǎng)蚍Q(chēng)，曲率過(guò)渡自然，表面光滑，不得有皺紋、毛刺等缺陷，在深化設(shè)計(jì)時(shí)采用TEKLA軟件對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行1：1放樣精確建模，并將精確數(shù)據(jù)提交加工車(chē)間，保證鋼構(gòu)件與非常規(guī)節(jié)點(diǎn)的施工精確度。

4.3 測(cè)量技術(shù)

進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，首先要選擇投影基準(zhǔn)點(diǎn)，投影基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇要按照一定的規(guī)范進(jìn)行，選擇時(shí)要首先了解掌握?qǐng)D紙，按照涉及圖紙的要求確定投影基準(zhǔn)點(diǎn)，此外在投影基準(zhǔn)點(diǎn)選擇時(shí)，要保證垂直傳遞的視線(xiàn)不受到阻礙，保持暢通且不可與主梁相沖突。在樓層面的四角合理布置4個(gè)投影基準(zhǔn)點(diǎn)，保證每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)可以看到最近的2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，視線(xiàn)不受阻礙。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑項(xiàng)目越來(lái)越趨于復(fù)雜化，形式多樣化，作為一個(gè)施工員，也將面臨更多的復(fù)雜問(wèn)題。在實(shí)際施工中，應(yīng)增強(qiáng)施工節(jié)點(diǎn)的分析，充分做好施工準(zhǔn)備，施工過(guò)程中，嚴(yán)格把控各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，總結(jié)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有的施工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展，從而保證建筑物的施工質(zhì)量，為我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ 61-2003[S].

[2] 直縫電焊鋼管GB/T13793-93[S].

[3] 結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管GB8162-1999[S].

[4] 無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差GB/T17395-1998[S].

[5] 工程測(cè)量規(guī)范GB50026-93[S].