浅谈机场项目大跨屋面单层网壳结构

胡亦辰

摘 要：网壳结构为建筑结果提供了一种新颖合理的结构形式，其兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性，受力合理，可以跨越较大的跨度。应用范围广，既可以用于中、小跨度的民用和工业建筑，也可用于大跨度的各种建筑，特别是超大跨度的建筑。本文就萨摩亚法雷奥诺机场升级改造项目中的网壳加工、吊装过程进行的论述，并通过对一些技术运用解决施工中碰到的问题。

关键词：网壳结构;杆件;跨度;施工

中图分类号：TU399 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0103-02

1 工程概况

萨摩亚法莱奥诺国际机场工程新建航站楼屋面采用大跨度单层网壳解结构，南北向跨度为51.8米，东西向跨度為63米，是萨摩亚目前跨度最大的单层网壳结构，基于仿生学设计理念，模仿贝壳及当地法雷形状及纹理，焊接圆管沿空间螺旋线交织布置，构成优美的空间屋面造型，屋面采用美国“风格”一体化防水保温材料配合直立锁边金属屋面，结构简洁、轻巧，与周围环境完美结合，整个网壳凹凸有致，规则优美。

2 网壳体系

网壳是一种与平板网架类似的空间杆系结构，系以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。此结构是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。

网壳结构的发展和大量的工程实践应用，为建筑结果提供了一种新颖合理的结构形式，网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性，受力合理，可以跨越较大的跨度。结构变形小，稳定性高，节省材料。网壳结构可以用小的构件组成很大的空间，这些构件可以在工厂预制实现工业化生产，安装简便快速，因此综合经济指标较好。

3 主要安装步骤

根据施工现场的条件，整个施工过程分为现场准备阶段、预拼装阶段、吊装阶段、施工收尾阶段。

3.1 现场准备阶段

根据本工程特点，在吊装区块附近设置一个加工以及预装区域，选择制作用以吊装管桁架用的钢丝绳、高空操作栏杆等。根据萨摩亚当地的机械情况，项目部以一辆50吨汽车吊为主，另一辆25吨汽车吊为备用起吊设备。利用现有材料方管或者角钢弯制一个标准胎架作为安装时的定位模板。此胎架外形尺寸精度误差控制在3mm以内。

3.2 预拼装阶段

材料到达后，在加工区域，先根据出厂杆件编号将纵向直杆安装就位，参照三维模型投影数据在纵向直杆上定出斜杆交汇位置，根据直杆上已定出的交汇位置和斜杆空间角度及间距，将斜杆安放就位。对不能准确对接的杆件进行修整，保证节点的拼装精度。完成桁架的拼装并进行最后检查，无误后对点焊位置进行标记。最后，对电焊位置进行切割，清理焊点，准备吊装阶段。

3.3 吊装阶段

针对施工现场有限的机械设备以及复杂的气候环境，在吊装前先对当天的天气情况进行查询，并对吊装杆件的方位测量，根据事先放出的4个基准点对网壳结构进行实线引测，将每片网壳桁架的控制点投影到地面，保证每个杆件的位置精确无误。吊装时，合理根据钢管的几何特征和重心位置，确定钢丝绳的绑扎点，并确保结构的不变形。在吊装区域以图1的1区为例，参照图2所示，先吊装H轴桁架，在钢梁上准确定位并进行定位点焊，后用电葫芦调整其垂直度，最后焊接牢固并在其侧面加设两道侧向支撑。在距离H轴桁架9.6米安装定位胎架，并按H轴桁架的相同要求进行位置和垂直度的调整，同样设置两道侧向支撑，进行点焊固定。吊装H轴桁架与定位胎架之间的斜杆件，每根杆件安装时都需要检查其位置和角度。斜杆件安装完毕后，对所有接口进行焊接。焊接完毕，拆卸定位胎架，并移位到距其9.6米的下一个安装位置进行下一段安装。以此类推，直到整个分区安装完毕。

3.4 施工收尾阶段

在施工的收尾阶段主要是对施工过程中的焊缝，以及搬运吊装过程中可能产生的漆膜磕碰损坏、校正处等部位进行处理。通过现场现有设备，对焊缝进行集中探伤检测，同时利用数字式涂层测厚仪对修补油漆处进行检测。对不达到要求的要求施工队进行再次的除锈补漆过程。

4 主要技术应用点

4.1 构建加工制作

萨摩亚法雷奥诺国际机场单层网壳结构的杆件均采用q235b钢材，由于空间跨度不同，疏密不一，故网壳结构不同部位的杆件类型和截面大小不同。

4.1.1 相贯口切割

相贯口切割是整个加工过程中的关键工序。采用数控相贯线切割机进行相贯口切割，全过程为自动化操作，切割精度高，坡口在加工的过程中一次成型。本工程管件加工选用数控管相贯线切割机，最大切割管径为600mm。

4.1.2 主桁架、边桁架弦杆煨弯

由于杆件切口按照设计尺寸进行切割，因此，杆件的煨弯精度显的十分重要。针对这一点，加工时采用机械热煨弯的方式，保证良好的煨弯精度。通过事先绘制好的地样检查煨弯精度，对于局部的超标，进行补煨。在桁架组装的过程中，采用合理的焊接顺序，避免焊接过程中因焊接收缩导致弦杆曲率发生问题。

4.1.3 杆件出厂状态的选择

综合考虑运输的经济性与质量的可靠性。本工程采用工厂煨弯与切割，现场组焊的形式;对于组焊较为复杂的杆件，则采用工厂组焊，整体运输的方式，以期得到最佳的效果。

4.1.4 焊接质量控制

由于杆件成不同的角度相贯，因此，相贯口的坡口角度变化很大。针对这一点，管件加工中将贯口进行分区，分为熔透区、半熔透区、角焊缝区。根据不同的分区制定不同的焊接规范与检测标准。

4.1.5 采用CAD/CAM集成技术进行管结构制作加工过程

CAD/CAM技术是我国钢结构制造技术近期的发展方向，是建筑业十项新技术的内容之一。本工程采用该技术，省略了从施工图纸向加工图纸转化及由加工图生成构件加工数据的过程，因此不仅可以避免出现错误，还节省了大量时间，这样即可以提供管结构的制造加工效率，也可以提高管结构的加工制造质量。

4.2 钢结构模拟建模技术

为达到设计要求，确保外露杆件表面平直，曲线要匀称，曲率过渡自然，表面光滑，不得有皱纹、毛刺等缺陷，在深化设计时采用TEKLA软件对节点进行1：1放样精确建模，并将精确数据提交加工车间，保证钢构件与非常规节点的施工精确度。

4.3 测量技术

进行测量工作时，首先要选择投影基准点，投影基准点的选择要按照一定的规范进行，选择时要首先了解掌握图纸，按照涉及图纸的要求确定投影基准点，此外在投影基准点选择时，要保证垂直传递的视线不受到阻碍，保持畅通且不可与主梁相冲突。在楼层面的四角合理布置4个投影基准点，保证每个基准点可以看到最近的2个基准点，视线不受阻碍。

5 结语

随着我国建筑行业的飞速发展，建筑项目越来越趋于复杂化，形式多样化，作为一个施工员，也将面临更多的复杂问题。在实际施工中，应增强施工节点的分析，充分做好施工准备，施工过程中，严格把控各项技术指标，总结以往的施工经验，对现有的施工技术进行创新发展，从而保证建筑物的施工质量，为我国的建筑行业发展做出贡献。

参考文献

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[2] 直缝电焊钢管GB/T13793-93[S].

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