黄沛林 司法强 潘钧俊 方能榕 陈 华 沈 洁 王 刚

中国建筑第八工程局有限公司 上海 201204

杭州萧山国际机场三期工程施工体量巨大、工期紧，合同总工期仅900 d，需于2021年12月31日竣工交付使用。

根据设计要求，航站楼主楼需待钢结构网架屋盖提升就位卸载后，方可进行后续金属屋面及外幕墙安装，闭水后方可进行大面积室内精装作业与机电设备设施安装。

但根据目前工期总控节点计划，在土建、钢结构分区块施工完成后，交付给金属屋面、精装修、幕墙、机电安装及民航弱电系统等专业单位的有效施工时间仅为3～6个月（目前国内外机场项目后续精装修施工工期最短达11个月），因此，缩短钢结构屋盖提升就位卸载时间，可有效加快整体工程施工进度。

本文结合主楼屋盖钢结构现场进度，在满足屋盖钢结构施工安全、保证施工质量的前提下，在原有方案的基础上[1]，对主楼屋盖卸载施工进行了相应的优化调整，即在下部钢管支承柱稳定性验算的基础上，采取先卸载钢网架屋盖、后进行下部钢管支承柱混凝土灌注的方案，以便提前穿插后续专业工程的施工，对确保工程在合同工期内完成具有重大意义。

1 屋盖体系设计概述

杭州萧山国际机场T4航站楼主楼屋盖钢结构采用空间双曲面网架＋封边桁架＋分叉钢柱结构体系（图1、图2），钢结构包括焊接球网架、箱形封边桁架、马道、钢平台、屋面系统下层主檩条及檩托、吊挂在屋盖网架下弦的幕墙摇臂梁及清洗吊钩等。

图1 主楼B区屋盖轴测示意

图2 典型单元组合

主楼屋盖投影尺寸为466 m×291 m，投影面积为115 000 m2，屋盖上弦最高点标高为42.05 m，最低点标高为32.26 m，整体最大高差9.79 m。屋盖沿南北方向高差变化起伏较大，整体呈波浪形；东西方向同一横断面高差变化较小，高差约2 m。屋盖最大跨度为54 m，屋盖南北两侧悬挑长度为44 m，东西方向悬挑最大长度为44 m。

主楼屋盖结构的抗侧力刚度主要由一体化的屋盖结构整体提供，框架柱（下铰上刚）＋空间桁架/网架形成了一系列的刚架（图3），从而提供了整体结构抗侧刚度。

图3 钢网架屋盖结构受力模型示意

2 屋盖提升施工简介

根据结构布置特点、现场安装条件以及提升工艺的要求，钢结构提升范围为结构的1-AW—1-CA轴与1-B1— 1-B5 线之间，结构最大跨度为56.32 m，纵向长度466 m，最大提升高度为38.7 m。钢结构屋盖共分为5个提升区域（图4、图5）。为满足施工进度需要，尽可能减小拼装高度，单个提升区采用累积提升的施工方法。

图4 屋盖钢结构提升分区示意

图5 提升吊点平面布置示意

钢结构屋盖各提升区的信息统计如表1所示。

表1 钢结构屋盖的各提升区信息

3 支承柱稳定性验算

钢屋盖支承直柱1-Be、1-BD轴按钢管混凝土柱考虑；其余按纯钢管柱考虑，不考虑混凝土的作用。

各阶段应力比说明：

阶段一（P1a）：施工阶段，仅考虑钢结构自重下的应力比——累积在钢管中的应力比。

阶段一（P1b）：施工阶段，仅考虑钢结构自重＋温度作用的应力比——施工阶段最大应力比。

阶段二（P2a）：考虑混凝土的作用，并考虑附加恒载、活载、风荷载、地震作用、温度作用等，不考虑阶段一（P1a）中钢结构自重的应力比——钢管中的增量应力比1（对应P1a）。

阶段二（P2b）：考虑混凝土的作用，并考虑附加恒载、活载、风荷载、地震作用等，不考虑阶段一（P1b）中钢结构自重＋温度作用的应力比——钢管中的增量应力比2（对应P1b）。

阶段三（P3）：一次性加载状态下的应力比——设计应力比。

经分析，各直柱的应力比如图6所示。

图6 应力比汇总示意

分析可知：1-BD 与1-Be 轴，即最外2排直柱在施工阶段即灌注混凝土的情况下，其两阶段应力比基本能够满足要求；其余出现应力比超限的直柱，须在施工阶段控制其负载，如局部区域不完全卸载，或者下部增设临时支承等措施。

4 主楼屋盖卸载施工

4.1 屋盖卸载施工方法

主楼屋盖钢结构提升到位后，在支承柱安装完成、承载力满足设计要求[2-3]的前提下，对提升点进行卸载。提升点卸载采用计算机控制、分级等比卸载到位的施工方法，单次最大卸载量控制在50 mm。

4.1.1 屋盖支承柱的施工要求

1）1-BG/1-BL/ 1-BP/1-BS/1-BV/ 1-Ba 轴30组屋盖支承柱：屋盖支承柱安装到位后，屋盖钢结构先行卸载到位，后续再内灌C60混凝土。

2）1-BD/ 1-Be 轴10组屋盖支承柱：屋盖支承柱安装到位后，须先内灌C60混凝土，混凝土强度达到要求后，再进行屋盖钢结构卸载。

4.1.2 吊点卸载的要求

1）提升一区与四区合拢位置提升吊点：在一区、四区各自提升至设计标高并先行卸载到位后再进行合拢缝施工。

2）提升一区与五区、提升二区与三区合拢位置提升吊点：在各自提升分区提升到位后，保留合拢位置提升吊点，待合拢缝完成后，再进行卸载。

3）提升一区、五区与二区合拢位置提升吊点：在一区、五区提升到位后，除吊点D145/D501外，其余吊点先行卸载到位；二区提升到位后，保留合拢区域提升吊点，待合拢缝完成后，再进行卸载。

4.2 提升一区后续工作面施工区域的要求

提升一区屋盖支承柱在承载力满足设计要求的前提下，除保留吊点D106、D116、D132、D145、D159不卸载，其余吊点均分级等比卸载到位。

同时，为保证合拢位置屋盖网架杆件顺利合拢，提升一区南侧结构边向北18 m区域屋面及吊顶暂不施工，提升一区北侧结构边向南16.2 m区域屋面与吊顶及1-B4 轴以东区域暂不施工。

4.3 卸载技术措施

4.3.1 提升点卸载的方式

本工程主体结构由计算机控制液压提升器卸载，卸载量可控性及同步性较好[4-5]，整体卸载量精度可以控制在1 mm，卸载不会对主体结构产生较大的应力及应变。卸载措施如下：

1）所有构件在提升到位后，根据构件设计条件，对部分杆件进行置换，保证所有安装杆件顺利到位。

2）所有提升吊点为电脑控制，在开始卸载前，必须将所有卸载单元进行整合，统一到同一电脑操作平面上。

3）卸载开始后，根据卸载的顺序依次对提升吊点进行卸载，卸载量由电脑控制，缓缓下降。

4.3.2 计算机同步控制及传感监测系统

本工程采用传感监测和计算机集中控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动地实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。

本工程的液压同步提升系统设备采用CAN（控制器局域网络）总线控制以及从主控制器到液压提升器的三级控制，实现了对系统中每一个液压提升器的独立实时监控和调整，从而使得液压同步控制过程的同步控制精度更高，且更加及时、可控和安全。操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压卸载过程及相关数据的观察和控制指令的发布。

5 结语

目前，在国内外大型民航机场、会展类项目中，钢结构屋面网架采取整体或者分区域提升技术时，还没有先于设计条件提前卸载的成功案例。杭州萧山国际机场三期工程为打破施工工期桎梏，在确保施工安全与质量的前提下，T4航站楼主楼钢网架屋盖采取先卸载、后进行下部支承柱混凝土灌注的施工方法得到成功实施，可为以后大型民航机场、会展类项目提供可借鉴的案例和成熟的施工经验，社会效益明显[6-7]。