机场大跨度箱型拱梁结构安装施工工艺

张玉磊，张兆平，王一峰，孔 磊，周 鹏（中建钢构有限公司，广东 深圳 518040 )

钢结构以其有轻质、高强、耐久等特点，广泛应用于各种超高层和大跨度结构中。现代建筑在满足结构安全的同时，也越来越追求建筑的美感、低碳和经济。本机场大跨度箱型拱梁结构项目大量采用了拱形结构，充分发挥了拱形结构的承载优势，大大降低了结构用钢量。建筑线条灵动，造型优美，同时也给结构安装提出了更高的要求，给施工带来了较大难度。

1 箱形拱梁结构形式

本项目大跨度箱型拱梁连接立面幕墙柱结构和屋面雨棚结构，北侧与雨棚连接，下方与幕墙柱连接，处于整个屋面和立面结构体系的关键位置，其安装精度关系重大。箱形拱梁为梯形截面，跨度 36 m，拱高 5 m，整体刚度较大，单根构件最大重量约为 30 t。箱形拱梁典型截面如图 1 所示。

图1 箱形拱梁结构形式

1.1 箱形拱梁受力变形分析

（1）中间无支撑工况。通过模型计算结果：两侧约束典型单元支座反力T=25.3 kN, 一侧约束，一侧自由工况位移L=40.6 mm，得出以下结论：①水平侧向推力较大，单个箱形拱梁拱脚推力在 25.3 kN 以上；②如拱脚不约束，其在自重作用下水平变形较大，将近 40.6 mm。

（2）中间添加竖向支撑。通过模型计算结果：两侧约束典型单元支座反力T=18.5 kN，一侧约束，一侧自由工况位移L=1.56 mm，得出以下结论：①水平侧向推力较大，单个箱形拱梁拱脚推力在 18.5 kN 以上；②如拱脚不约束，其在自重作用下水平变形较小，约为 1.56 mm，对结构安装精度影响在可控范围内。

1.2 方案比选

（1）跨中支撑方案。优点：立面幕墙柱可以直接作为跨中支撑，中间增加支撑后，箱形拱梁水平变形对结构安装影响可以忽略不计。缺点：需要增加一台汽车吊配合安装，边拱在不松钩的工况下安装跨中支撑钢柱，组合安装完成后才能松钩，占用机械设备时间较长，同时多台设备交叉作业对吊装指挥要求较高。

（2）水平拉索方案。由于水平推力较大（T=25.3 t），设置水平钢索需要 30 t 倒链+Φ26mm钢丝绳，高空安装及张拉难度极大，并不适用。

结论：综合以上 2 种方案，跨中支撑方案更加简便可行，安全系数更高，组合结构安装完成后可以形成可靠的结构体系，也便于后续立面结构安装。

2 吊装就位及变形控制

箱形拱梁吊装松钩前需满足以下条件。

（1）箱形拱梁下方中间幕墙柱需同步安装，幕墙柱上下两端销轴连接好，下部支座和混凝土间隙用钢板垫实，保证整个幕墙柱能提供可靠的竖向承载。

（2）为防止箱形拱梁向外倾覆以及后续幕墙柱安装偏差大，需用 8.9m楼板上的吊机同时将箱形拱梁与相邻次拱间中间水平连梁安装完成；或在边拱上向内侧拉设两道揽风绳。

（3）箱形拱梁与主拱临时固定前需对两边主拱坐标进行监测，发生较大偏差时需用揽风及时调整校核，尺寸偏差需控制在标准允许范围内，并在测量人员认可后用码板进行固定。

（4）箱形拱梁松钩之后需尽快进行剩余幕墙柱及幕墙柱中间的水平横梁和拉杆的安装，箱形拱梁和主拱牛腿部位的焊缝也应尽快进行验收报验和焊接施工。整个立面形成稳定结构体系。

3 结 语

（1）采用计算软件 Midas 模拟构件对受力特点及结构变形进行分析，采用箱形拱梁+幕墙柱组合安装的方式，拱脚推力无明显减小，箱形拱梁变形明显减小，是一种拱形结构安装约束变形的有效措施。

（2）该方案相比水平钢索及胎架支撑方案更加适合箱形拱梁安装工况，预计节约成本 50 万元。

（3）箱形拱梁安装后，由于箱梁向外侧倾斜，因此在箱形拱梁焊接完成前，需要及时安装箱形拱梁与次拱之间的连梁形成框架结构，或者采用揽风绳进行临时固定。

（4）安装完成后为保证结构安全，应当尽快完成箱形拱梁焊缝位置焊接。