贾尚瑞，邢遵胜，王留成，刘中华（浙江精工钢结构集团有限公司，浙江绍兴312030）
[摘要】重庆江北国际机场T3A航站楼指廊钢结构屋盖为正交正放四角锥空间网架结构，在施工中采用了地面拼 装、分块吊装的施工技术.系统阐述了如何减小焊接应力及焊接变形对结构的影响，以及关节轴承高精度安装圈难的解决措施，也较全面地介绍了施工过程有限元仿真分析的重要性和仿真分析需要进行的内容，同时也详细说明了一种焊接球柔性抓取装置，可解决目前焊接球抓取方式的驿端.
[关键词】钢结构；屋盖；指廊；焊接球；数值模拟；施工技术
[中图分类号】TU758[文献标识码]A[文章编号】1002-8498（2014）20-0058-04
Construction oftheSteelStructureAirside Concourse of Chongqing JiangbeiInternationalAirport TerminalT3A
(Zhejiang Jinggong Steel Building Group Co. Lad. Shaoxing Zharjiang 312030 China ) Jia Shangrui Xing Zunsheng Wang Liucheng Liu Zhonghua
is orthogonal square pyramid space grids with the ground assembly， block hoisting construction Abstract: The airside concourse steel strueture of Chongqing Jiangbei Intermational Airport Terminal T3Atechnology adopted in the construetion. This paper systematically describes the way to reduce theinfluence of welding stress and welding deformation on the structure and the measures of solving the jointbearing high precision installation difficulties and prehensively introduces the importance and contentof simulation analysis. Also this paper introduces a device of grabbing to welding ball in detail whichcan solve the defects in the way of grabbing to welding ball at present.
Key words steel structures; roofs; airside concourse; welding ball; simulation; construction
1工程概况
重庆江北国际机场T3A航站楼位于重庆市东北方向的渝北区，原重庆江北国际机场T2航站楼 东南面，如图1所示.T3A航站楼钢结构屋面分为E区中央大厅及A，B，C，D区指廊5部分，各钢屋盖结构单元之间由300mm宽的防震缝分开，其中A，B区指廊和C，D区指廊呈对称分布（本文只以4个指廊结构的施工技术进行介绍）：钢屋盖为正交正放 四角锥网架结构，网格基本尺寸约为4mx4m，厚度约3m，焊接球节点：其中A，B区指廊钢屋面平面尺寸337m×（29~60）m，钢网架结构上弦杆中心线标高21.620~35.830m；C，D区指廊钢屋面平面尺寸21.680~30.910m；指廊钢网架下有标高约10m的 457mx（45-54）m，钢网架结构上弦杆中心线标高混凝土楼面，如图2所示.
图1重庆江北国际机场T3A航站楼Fig. 1 Chongqing Jiangbei International AirportTerminal T3A
2总体施工方案
经过对指廊钢结构屋盖特点的分析，以及现场施工条件，比对多种施工方案的优缺点，最终确定指廊钢结构采用地面拼装、分块吊装的施工技术.其中指廊A分为22个分块，使用1台350t履带式46个分块，使用2台350t履带式起重机进行吊装 起重机和1台200t履带式起重机吊装，C指廊分为（因A与B指廊、C与D指廊结构完全对称，本文中
图2结构布置示意Fig.2Structural arrangement
只以A，C指廊为介绍）；分块最大面积约1000m²， 重63t.网架分块如图3所示.
图3吊装分块示意Fig.3 Hoisting division
该施工方法可以将网架中马道一起吊装，同时可以在地面进行网架油漆的喷涂，避免高空作业，对场地占用也较小；此外，该施工方法可以重复利用拼装胎架，施工成本较低，安全性较高.
3施工重难点及解决措施
3.1焊接应力及焊接变形控制难度大
指廊网架结构以焊接球为连接节点，需现场将杆件与焊接球焊接起来，4个指廊杆件共计43000余根，现场焊接量大.为尽量减小焊接应力及焊接线、面、体4个方面采取了控制措施. 变形对结构内力及施工精度的影响，本工程从点、
1）点控制措施在焊接球与杆件的焊接过程中，采用单杆双焊、双杆单焊的焊接措施，如图4所示.
图4点控制措施Fig.4Point control method
2）线控制措施在每棍桁架焊接时，焊接方向
采用由中间向两侧推进，并且推进时采取先弦杆后腹杆的焊接原则，如图5所示.
图5线控制措施Fig.5 Line control method
3）面控制措施在网架吊装分块焊接时，采用②，③，④网架后，再补装焊接B区网架，最后焊 由内而外、隔福焊接方式，如图6所示；即先焊接①，接A C区网架.
图6面控制措施Fig.6 Surface control method
4）体控制措施在进行整个指廊网架焊接时，采用预留合找缝方式，来减少焊接变形对整个屋面安装精度的影响，如图7所示；其中A指廊设置2道合扰缝，C指廊设置3道合拢缝.
Fig.7 Body control method 图7体控制措施
3.2关节轴承安装精度高，施工困难
指廊钢柱与网架下混凝土楼面采用V形撑连接方式，如图8所示.V形撑的两端与钢柱、混凝土
梁的连接均使用了关节轴承节点；由于关节轴承安装精度较高，一般轴承内轴与外孔间隙要求在0.25mm以内.目前涉及关节轴承的安装，均是将关节轴承预安装完毕后，再将轴承内部耳板（见图9）与连接结构焊接在一起.该方法虽然安装比较 便捷，但焊接完成后焊接收缩变形会导致轴承内部产生内应力，与设计要求不符.如先焊接轴承内部耳板，焊接收缩变形较大（一般1~2mm，远超关节轴承安装精度范围），会导致关节轴承无法安装.
图8V形撑布置示意
Fig. 8V-shaped support arrangement
图9关节轴承Fig.9 Joint bearing
解决措施：首先在关节轴承内部耳板放样时，增加1mm的焊接收缩量；其次，在安装与关节轴承连接 的钢柱段时，其先与下部钢柱段固定好后，不焊接，然后安装关节轴承，即采用先将关节轴承预安装好后，焊接轴承内部耳板与钢柱及混凝土预埋板的方式；最后，通过调整与关节轴承连接的钢柱段水平向位移，来释放因焊接原因导致的关节轴承内应力.
上述关节轴承安装方式，可能会使得与关节轴承连接的钢柱段与下部钢柱段焊接时有错边；《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001中规
4施工过程有限元仿真分析
5施工新工艺
定，钢柱对接连接时，上、下段连接处的错口允许偏差为3mm，而上述关节轴承安装方法，最大会使得钢柱错口约为1mm，可见，错口在规范允许范围内.
为分析对象，然后施加结构荷载进行设计计算.而 结构原设计方法都是以一次成型的整体结构结构的真正成型过程，是从局部到整体的累积过程，不同的施工阶段有不同的结构形态和受力特性，边界条件和荷载条件也在变化；因此结构最终形成的内力和变形，是整个施工过程中各个阶段的 施工内力、位移不断累积面成的.由此可见，结构原设计方法与结构施工成型过程有很大的区别，对结构施工过程进行仿真分析很有必要.通过仿真分析，模拟结构在施工中的反应，以确保以下几点.
比不超标，保证施工过程结构的安全性. 1）施工过程中，结构杆件处于弹性阶段，应力
2）分析施工过程中相邻施工单元之间相对位移和网架的整体变形，确保结构的安装精度.
3）对比施工完成后杆件应力和原结构设计一次成型杆件应力的差值，即附加应力，确保杆件附 加应力与原设计应力之和在合理范围内，如过大，需加强或替换杆件.
4）分析施工过程中部分构件位移及应力，与施工过程实测结果进行对比，为施工过程的数据监控提供依据.
由计算可知杆件最大应力比为0.76<1.0.杆件处于弹性状态，强度及稳定性满足要求（限于篇幅原因，只列举施工过程中的某一步来说明）.施工过程完成后，重力作用下整体网架最大竖向位移为53.42mm；结构一次成型状态（即设计状态），重 力作用下整体网架最大位移为47.92mm.最大位移相差（53.42~47.92）/47.92=11.5%<15%，亦满足规范《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010第6.11.3条的要求. 附加应力比较大的杆件，需将其附加应力比与原设 图10为网架杆件附加应力比柱状图.对图中计应力比进行相加，对相加之和大于0.9的杆件，需进行替换.替换需在杆件加工制作之前进行，避免杆件的浪费. 本工程网架节点均为焊接球节点，在焊接球运输及施工吊装过程中，需要对焊接球进行抓取.目前焊接球的抓取方式有2种，一种是在球上焊接吊装耳板，通过吊装耳板实现球的抓取，该种方法存在的弊端有：①需额外在球上焊接吊装耳板，同时 吊装完成后需割除，费时费力，此外吊装耳板的焊 的影响，以及关节轴承高精度安装困难的解决措施：同时本文也较全面地说明了施工过程有限元仿 真分析的重要性和意义、仿真分析需要进行的内容，以及本工程有限元仿真分析的结果和结果分析方式.此外，为弥补现有焊接球抓取方式的缺点和不足，本文也详细介绍了一种结构简单、施工便捷、的工程施工节省人力物力、加快施工进度. 安全可靠的焊接球柔性抓取装置，可为涉及焊接球 图10A指廊杆件附加应力比Fig.10 Additional stress ratio of A alrside 参考文献： [1]中冶集团建筑研究总院.JCJ81-2002建筑钢结构焊接技术[2]冶金工业部建筑研究总院.CB50205-2001钢结构工程施工 规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.[3]北京金土木软件技术有限公司，中国建筑标准设计研究院 质量验收规施[S].北京：中国计划出版社，2002.SAP2000中文版使用指南[M].北京：人民交通出版社，2012.[4]邢遵胜，刘中华，徐德号，等，成都新世纪环球中心中央游艺区钢结构屋董施工过程仿真分析[J].施工技术，2012 41 (14) :87-89 168.[5]北京钢铁设计研究总院，CB50017-2003钢结构设计规范[6]JGJ7-2010空间网格结构技术规程[S].北京：中国建筑工业 [S].北京：中国计划出版社，2003.出版社，2010. 接和切割，对母材也会造成一定的损伤：②因吊装耳板的存在，焊接球在运输及安装施工中的摆放会 受到较大的限制.另一种焊接球抓取方式是用4个刚性钢爪，通过一个轴连接在一起，以环抱球的方式抓取焊接球，该方法存在的整端有：①钢爪需要专门厂家制作，同时抓取装置质量较大，不宜人工搬运：②对场地要求较高，抓取时球四周需无障碍 物，对运输过程焊接球的装载及卸载不是很便捷. 为解决上述焊接球抓取方式的缺陷，依托本工程焊接球的运输和施工，发明了一种焊接球柔性抓取装置，如图11所示.该焊接球抓取装置由钢丝绳、钢丝绳扎头（见图11e）、U形卡口（见图11d）组成；钢丝绳 通过钢丝绳扎头设置成图11a所示形式，通过U形卡口来实现焊接球的抓取和松卸，如图11b所示. （上接第50页） 过程中的监测使用全站仪配备专人负责监测，每卸载一步都要有详细的监测记录，监测记录要准确及时、真实反映卸载过程的工况.全站仪测量监控点为各主桁架的悬挑管口中心位置. 7结语 钢结构支撑体系的卸载是钢结构安装关键的环节，是一个动态系统，关系到结构和人身的安全.卸载过程以理论计算为依据，以变形控制为核心，大型悬挑钢结构进行卸载时，考虑到临时支撑数量 以测量控制为手段，以平稳过渡为原则.对实际的较多且分布范围广，即便采用计算机同步控制系统也很难实现整体的同步卸载，结合工程实践，采用分组分布卸载方法进行卸载模拟分析，对比了结构分析数据基本上是一致的，施工方法可行有效. 的内力和位移的变化，结构的实际变形数据与模拟 图11焊接球抓取新方式Fig.11Welding ball grab new type 参考文献： [1]中国建筑科学研交院.CB50009-2012建筑结构荷载规范[2]同资大学.CB50135-2006高凳结构设计规范[S].北京：中 [S].北京：中国建筑工业出版社，2012.[3]畅文测.起重吊装常用数据手册[M]，北京：人民交通出版 国计划出版社，2007.社，2002.[4]北京钢铁设计研究总院，GB50017-2003钢结构设计规葱 [S].北京：中国计划出版社，2003.质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2002. 本焊接球抓取装置结构简单，制作方便，对焊接球的抓取安全可靠、便捷迅速、无场地要求；同 时，该装置质量轻，便于人工搬运. 6结语 本文通过重庆江北国际机场T3A航站楼指廊系统分析了如何减小焊接应力及焊接变形对结构
