萧山国际机场T4航站楼屋盖荷花谷柱施工技术*

潘钧俊，陈 华，朱超伟，方能榕，余少乐，司法强，金国栋，李 赟

(1.中国建筑第八工程局有限公司，上海 200112； 2.浙江东南网架股份有限公司，浙江 杭州 311209)

1 工程概况

杭州萧山国际机场三期项目新建航站楼及陆侧交通中心工程旅客航站楼及北三指廊工程将新建建筑物面积达150万m2以上，总投资规模在270亿元以上，超过杭州机场一期、二期扩建工程，主要工程计划在2022年杭州亚运会前建成投运。三期项目新建T4航站楼(见图 1)及陆侧交通中心工程是三期工程的核心项目，是浙江省大通道建设十大标志性项目，也是2022年杭州亚运会重要基础配套项目。

图1 萧山国际机场T4航站楼鸟瞰效果

主楼屋盖根据施工提升顺序依次为提升1区、提升2区、提升3区、提升4区、提升5区5个分区，分区如图2所示。主楼东侧设置1组荷花谷柱，荷花谷柱区即屋盖的提升5区。

图2 主楼屋盖与荷花谷区关系示意

荷花谷柱主要为造型柱，对屋盖钢结构不起支承作用，待屋盖吊装完成、屋面系统铺设完毕，荷花谷柱方可与屋盖主体相连。

荷花谷柱底部与埋件焊接连接，顶部通过设置在4个花瓣顶部的28个小立柱吊挂在荷花谷桁架下弦(见图3)。

图3 荷花谷柱与小立柱关系示意

图5 荷花谷柱施工流程示意

荷花谷柱采用空间管桁架结构体系，柱底标高为-9.230m，柱顶标高为36.500m，荷花谷柱总长度为45.73m。荷花谷柱弦杆规格为P203×12～P299×16，腹杆规格为P133×8，P168×8，P180×10，柱顶小立柱规格为P351×16，P450×18，材质均为Q345B。上部花瓣相交部位采用铸钢件，材质为G20Mn5QT(见图4)。

图4 荷花谷柱整体轴测示意

2 施工难点分析

T4航站楼屋盖荷花谷柱的施工需解决柱顶与屋面主体连接，对安装的精度提出较高要求；同时，由于吊装作业面的限制，起重机的吊点布置与吊装质量都有较高要求。在施工方案的编制中需统筹考虑解决这些难点[1-6]。

3 施工方案

3.1 荷花谷柱施工流程

荷花谷柱的施工拆分为6步：①封边桁架在-0.170m地面进行拼装；②封边桁架提升至21.000m标高，土建进行后作区施工；③提升5区网架拼装；④荷花谷柱分段吊装；⑤屋面系统施工完成，荷花谷柱与上部结构相连；⑥荷花谷柱卸载到位，临时支撑拆除(见图5)。

3.2 荷花谷柱分段与吊装方案

为了满足起重机吊装能力，对荷花谷柱进行分段，共分成40个分段，如图6所示。其中，分段10与分段20重19.3t，分段长度21.8m；其他分段重3.6～6.14t，分段长度5.9～13.6m。

图6 荷花谷柱分段示意

1)荷花谷柱吊装工况分析

荷花谷格构柱考虑采用70t汽车式起重机分段吊装，主臂42m，15m吊装半径时，最大起重量7.1t>6.14t，满足吊装要求(见图7)。

图7 吊装工况平、立面示意

为了解决吊装平台问题，在荷花谷-0.170m楼面漏洞位置布置2台汽车式起重机行走平台(见图8)，用于荷花谷柱吊装、汽车式起重机站位及材料倒运(见图9)。

图8 汽车式起重机行走平台平面布置示意

图9 吊装立面示意

2)柱顶分段施工

荷花谷柱顶分段(分段10与分段20)质量约19.3t，封边桁架与荷花谷柱顶分段间隙小，提升5区提升到位后，结构下弦到荷花谷柱柱顶间距<800mm，无法满足汽车式起重机吊装施工空间要求，采取在封边桁架和网架上弦上设置吊装点，辅助吊装就位。

3.3 临时支撑布置及卸载顺序

为便于荷花谷柱安装时的校正与临时固定，沿荷花谷柱分段点设置相应的临时支撑，临时支撑根据支撑的高度及支撑点的反力，分为2类：①ZC4为支撑架结构的平面尺寸为1m×1m，其标准节高度为1.5m。支架四肢钢柱采用φ89×4钢管，横杆及斜杆采用φ63×3.5钢管。②ZC5为支撑架结构的平面尺寸为2m×2m，其标准节高度为1.5m。支架四肢钢柱采用φ89×4钢管，横杆及斜杆采用φ63×3.5钢管(见图10)。

图10 临时支撑平面布置示意

荷花谷柱安装过程中共设置24组临时支撑，按支撑的安装高度划分为3道，其中第1，2道支撑在荷花谷柱安装到位，未与屋盖主体连接前，先行卸载拆除。第3道支撑在屋面系统安装完成，荷花谷柱与屋盖主体连接到位后拆除。加强材料进出场管理，严禁出现材料滞留情况，尤其是禁区施工，不得发生材料滞留不停航区域情况，确保机场运营不出现安全隐患。

4 施工模拟分析

根据钢结构招标图纸及相关技术要求，建立结构的计算模型，在对结构设计和验算时，做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量。使用的分析软件为通用的结构分析与优化设计软件MIDAS/Gen。

在计算过程中，计算单元的产生和解除应与相应的施工阶段一致，荷载的施加和解除应与相应的施工阶段一致，边界条件的变化应与相应的施工阶段一致，边界条件根据结构实际并进行一定的简化取值。

施工过程仿真分析时，结构自重由程序自动计算，荷载组合分项系数取1.3，分析了1.3恒荷载工况下结构应力及支撑点位的反力值。

以下细分成9个施工步：第1～5步荷花谷柱分段吊装，分段位置设置临时支撑；第6步荷花谷柱分段位置，第1道临时支撑卸载；第7步荷花谷柱分段位置，第2道临时支撑卸载；第8步待屋面系统铺设完毕后，荷花谷柱与屋盖主体相连；第9步荷花谷柱分段位置临时支撑卸载(见图11)。

各施工步分别模拟了荷花谷柱在各施工步下的位移与应力值及支撑反力。

由分步模拟结果可知，整个分段安装过程中，结构构件最大应力比0.51，支撑最大反力189.5kN，支撑体系能提供安全的支撑，保证荷花谷柱整体稳定，荷花谷柱构件保持弹性状态。

荷花谷柱与屋盖连接前的最大位移值为38.2mm，满足屋盖与荷花谷柱的拼接要求。

卸载后，荷花谷柱与屋盖连成整体，荷花谷柱最大应力比0.51，荷花谷柱整体稳定且处于弹性工作状态；最大位移28.2mm，屋盖整体刚度对荷花谷柱提供了有效支撑。

对荷花谷柱顶分段花瓣段吊装计算，2个吊装点高差按50cm考虑，计算得到吊装最大反力96.1kN，分段最大变形27.7mm，应力比最大值0.23(见图12)。

图11 施工过程分析

图12 荷花谷柱顶分段花瓣段吊装计算

5 施工实施及其效果

科学的施工方案为萧山国际机场T4航站楼屋盖荷花谷柱的顺利高效施工打下了坚实基础。施工过程中，通过铺设临时起重机平台，在有限的作业空间，合理布置起重机吊点，施工按计划节点有序起吊拼装各荷花谷柱分段，按计划完成了荷花谷柱的安装工作。

对荷花谷柱在安装过程中的位移、应力实施监测，各施工步实测数据与前期数值模拟结果吻合。荷花谷柱施工完成状态符合设计要求。

6 结语

本文针对萧山机场三期航站楼荷花谷柱为造型柱，对屋盖钢结构不起支承作用，依靠与屋盖主体相连形成完整结构的特点，结合施工中的实际情况，编制了分段吊装方案，解决了吊装平台与吊点布置难题。设计了临时支撑点方案并通过分步施工模拟分析，验证了施工过程临时支撑的合理性与结构的稳定性，分析了卸载后及与屋盖连接后的受力与位移，验证了屋盖对荷花谷柱的支撑有效性。相关的分析结果为项目的顺利推进提供了保障。