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【论文原创精选0305】广州白云国际机场扩建工程二号航站楼幕墙工程(2标段)的设计与施工解析

 su4380 2020-03-05

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作者:广东世纪达建设集团有限公司   罗卫军  


  一、工程概括

  广州白云国际机场扩建工程二号航站楼为大型枢纽机场公共交通建筑,由主楼、北指廊、东西四条指廊及连接廊组成,地上三层结构局部四层。建设以能满足2020年旅客吞吐量4500万人次的使用需求为目标。总建筑面积约63万㎡,主航站楼平面外轮廓尺寸643m×295m,建筑高度约46m。指廊建筑高度约27m。二标段施工范围包括二号航站楼东五东六指廊及相关连接楼(含固定端),玻璃幕墙面积约为50000平方米、铝板幕墙面积约为40000平方米,幕墙总面积约90000平方米。总建筑面积约63万㎡,主航站楼平面外轮廓尺寸643m×295m,建筑高度约46m。指廊建筑高度约27m。本工程业主方为广东省机场管理集团有限公司,总承包管理单位为广东省建筑工程集团有限公司,由上海市建设工程监理有限公司/广州珠江工程建设监理有限公司(联合体)监管,幕墙深化设计及施工单位为广东世纪达建设集团有限公司。

图1 二号航站楼白天效果

  二、工程设计特点

  二号航站楼东五东六指廊及相关连廊的幕墙工程主要采用横明竖隐玻璃幕墙系统+铝板幕墙形式。玻璃幕墙主要采用了钢化夹胶中空超白玻璃、钢化中空超白玻璃,标准尺寸为:3000mm×2250mm(高)。

  玻璃幕墙系统为高透隐藏式高强吊杆系统,抗风箱型柱与屋面网架连接复杂,为了适用主体屋面网架变形,玻璃幕墙的顶部箱形梁跟主体钢结构连接采用双向铰支座,此连接要保证只有幕墙的水平风荷载传给屋面网架,其他幕墙荷载不能传递给屋面网架,因此铰支座的设计施工非常重要。

  本工程幕墙系统主要采用“横梁-吊杆”体系。该体系是由竖向箱型立柱及上下钢横梁组成的大空间刚性平面,最大的特点是结构构件间距大,整个幕墙极为简洁明快,保证了人们开阔的视野。

  三、工程幕墙系统分析

  3.1、高透隐藏式高强吊杆系统玻璃幕墙系统特点

  位置:登机桥。横梁-吊杆幕墙系统。玻璃幕墙采取当今世界流行的拉杆式支撑玻璃幕墙技术,同时采用挤压成型的高强度铝合金横梁来承担水平方向的荷载,高强度不锈钢吊杆来承担垂直方向的荷载问题,从而确保了整个玻璃幕墙的安全、美观和实用性。

  其中东六及东五指廊及东连接楼部分箱型柱间距为9m,在箱型柱之间安装大跨度铝合金横梁,横梁最大间距达9m,铝合金横梁宽度达500mm,主要玻璃板块标准规格3000 mm *2250 mm;登机楼部分箱型柱间距为6m,在箱型柱之间安装大跨度铝合金横梁,横梁最大间距达6m,铝合金横梁宽度达300mm,主要玻璃板块标准规格3000 mm *1125 mm。两个箱型柱之间间隔3m安装竖向高强不锈钢吊杆,在铝横梁与吊杆形成的分格里安装玻璃。

图2 登机桥节点效果图

  为防止竖向不锈钢拉索承受水平方向剪切荷载,我司竖向不锈钢拉索采用上端与钢横梁通过连接支座连接,下端与地面通过凹槽与地面穿孔连接,中端通过不锈钢连接套筒连接上下两根不锈钢吊杆,有效解决了水平方向风荷载对不锈钢拉索的剪切作用。

  隐藏式不锈钢吊杆按三大步进行安装,详见如下流程图:

图3 隐藏式不锈钢吊杆安装分解图

  3.2、东六东五指廊及连接楼横明竖隐玻璃幕墙特点    

  采用箱型立柱,铝合金横梁外飘玻璃面板480mm,通过6-M10*55不钢沉头螺栓连接与铝合金副框连接,铝合金副框通过10mm钢板与立柱连接。玻璃面板与铝合合副框采用EPDM密封胶条进行密封处理。主要玻璃板块标准规格3000*2250,主要玻璃型号GL2:10mm+1.52PVB+10mm+12A+12mm超白钢化夹胶中空双银LOW-E玻璃GL3: 12mm+12A+12mm 超白钢化中空双银LOW-E玻璃

图4 大样图

图5 横向节点图

图6 纵向节点图

  3.3登机桥横明竖隐玻璃幕墙特点

  位置:登机桥。框架式玻璃幕墙,用主体钢结构作为立柱,铝合金横梁外飘玻璃面板300mm,通过5*M10x55不锈钢盘头螺栓连接铝合金横梁与300x183x25mm或300x283x25mm钢板转接件。钢板转接件与主体钢结构焊接处理。主要玻璃板块标准规格3000*1125,主要玻璃型号GL-10:8m +1.52PVB+8m+ 10m+12A超白夹层中空双银玻璃LOW-E玻璃。

图7 大样图

图8 横向节点图

图9 纵向节点图

  3.4地平层远机位等候厅等外玻璃幕墙

  位置:地平层远机位等候厅。明框玻璃幕墙,主要分格尺寸为1500×3350mm,面板主要采用:8mm+12A+8mm 超白钢化中空双银LOW-E玻璃、3mm氟碳喷涂铝单板。门部分采用有框地弹门形式,面板采用15mm厚单片钢化玻璃。铝型材表面处理室外可视面采用氟碳喷涂,室内可视面采用粉末喷涂。

图10 大样图

图11 横向节点图

图12 纵向节点图

  3.5CWS-2东指廊二层国际到达走道外侧玻璃幕墙

  位置:东指廊二层国际到达走道外侧。框架式横明竖隐玻璃幕墙,立柱采用热浸镀锌钢型材,横梁采用铝合金型材。铝型材表面处理室外可视面采用氟碳喷涂,室内可视面采用粉末喷涂。开启扇位置采用气动式自动开窗模式,主要采用:6mm+1.52PVB+6mm+12A+6mm 钢化夹胶中空双银LOW-E玻璃、8mm+12A+6mm 钢化中空双银LOW-E玻璃。

图13 大样图

图14 横向节点图

图15 纵向节点图

  四、施工重点、难点及创新性

  广州白云国际机场扩建工程二号航站楼最大面积的玻璃幕墙系统为采用高透隐藏式高强吊杆幕墙系统,主要采用“横梁-吊杆”体系。该玻璃幕墙系统横梁为9米到12米的大跨度多腔异型铝合金型材,幕墙玻璃为3000mmX2250mm(高)大尺寸钢化夹胶中空玻璃,最大玻璃540kg重量。

  我司在在幕墙支撑钢结构立柱吊装施工中采用“斜吊上拉法”解决了钢立柱网架结构屋顶挑檐受限情况下无法实现一次吊装的难点;采用移动式液压升降平台进行幕墙支承钢结构构件的吊装和焊接,解决了采用传统门式移动脚手架施工效率低,安全风险大缺点;在大跨度铝合金横梁与大玻璃吊装施工操作平台选用吊篮设备中,创新地在支承结构钢梁上安装专用三角悬臂钢架作为吊篮吊点,比搭设传统双排钢管脚手架作为操作平台更经济、合理、施工效率高的优点。

  4.1施工工艺流程

  4.2重点施工步骤简述

  4.2.1支撑钢架安装

  1、钢立柱吊装 

  1)按预设的吊装路线及吊装分段平面图,用吊车将吊装立柱分别吊至安装位置。

图16 支撑钢桁架大样、节点图

图17 吊装路线及吊装分段平面图

  2)根据钢立柱的定位位置安装钢柱钢立柱下端连接耳板,然后在立柱对应上部网架上设置电动葫芦与钢丝绳。

图18 钢立柱下支座安装照片

图19 钢立柱与支座连接节点

  3)将汽车吊开至待安装区,先采用两点固定将钢丝绳绑扎于钢立柱上,为确保吊装的稳定性和牢固性,吊点定在钢柱上部三分之一处。将钢立柱移吊至钢立柱下部连接支座处位置。先控制钢立柱下端就位,钢立柱下端对准已安装连接槽口销轴上,并临时固定螺母。销轴中吊机保持固定状态。

图20 支撑钢桁架及立柱剖面图

图21 钢立柱吊装方法示意图  

  4)接着将先前已绑扎在钢立柱吊点处钢丝绳与桁架上手动葫芦连接,慢慢的使钢柱绕着下端销轴转动,配合移动式液压升降平台车将钢立柱上部拉到指定位置,然后用钢丝绳临时将立柱绑扎在桁架连杆处(见下图)。

图22  钢丝绳绑扎立柱

图23降平台车配合

图24 吊车垂吊工作状态  

  5)立柱调直工序:吊车吊臂伸至屋架上方,从屋架上方放吊索穿过屋架与钢柱绑扎,并利用两台经纬仪在两个方向监控,直至钢柱完全垂直,最终用钢丝绳临时定位;

  6)立柱固定工序:汽车吊调直完毕后,使用移动式液压升降平台车,将钢立柱与支撑座铰接点进行连接,用角钢连接网架球底耳板临时定位,汽车吊钩必须保持吊装状态,直至完成二连杆可调角度铰支座连接板与钢立柱、网架连接球的焊接固定。

图25 钢立柱节点连接左示意图

图26 钢立柱节点连接俯示意图

图27 钢立柱上支点连接照片

图28 上支撑座铰接点与网架连接照片

  2 钢横梁吊装

  吊装顶部箱型钢横梁,逐段吊装。先在两立柱位置安装移动式液压升降机作为操作平台,并在钢梁上方网架内架设电动葫芦。用汽车吊运至屋顶网架下方,然后利用电动葫芦由地面吊至钢立柱顶端,最终用柱的角钢限位槽进行定位,调整横梁纵向位置后,连接顶部铰接二连杆。调整就位后对箱型钢横梁与竖向钢立柱实施加焊接固定,完成支承钢架的吊装。

图29  钢横梁提升示意图

图30  横梁吊装与主桁架临时固定示意图

 图31 钢横梁顶部连接示意图

图32 部分完成的幕墙支撑钢架照片

  4.2.2横梁固定钢件安装

  把升降平台车作为操作平台,将横梁固定钢件与钢立柱通过螺栓进行固定。

图33 钢横梁固定钢件与钢立柱连接节点图

图34 横梁固定钢件与钢立柱连接照片

  4.2.3铝合金连接件安装

  先把铝合金连接件(套芯)套入横梁插接端,铝合金连接件通过横向和纵向螺栓在安装铝合金横梁的时候进行上下左右进行正负10mm的微调整。铝横梁的安装要从按同一个方向从左往右或者从右从左一个一个顺序安装(如图所示从铝合金横梁1→铝合金横梁2依次安装)。

图35 铝合金横梁套芯安装顺序示意图

  4.2.4铝横梁吊装

  1、吊篮安装

  1)吊篮支架安装:在幕墙支承钢架横梁上安装特制的吊篮三角悬臂支架,并在外側架设吊篮作为人员操作平台,吊篮由上向下安装铝合金横梁、不锈钢吊杆; 

图36 三角悬臂支架节点图

图37 三角悬臂支架

图38 吊篮三角悬臂支架安装示意

  2)安装吊篮平台;

  3)吊篮平台移位:将钢丝绳从提升机和安全锁内抽出,并抽回屋面;再将支架、钢丝绳和配重用施工电梯或塔吊运到目的楼面,并相应移动吊篮篮体;

  2葫芦安装:在横梁对应主体钢屋架桁架中部安装电动葫芦;

  3铝横梁运输与固定

  施工顺序与方案:从上向下逐条安装铝合金横梁和不锈钢吊杆;对于不能采用汽车吊进行一次性的横梁运输与吊装的部位,如幕墙与屋面钢结构空间受限部位的横梁将采用将电动葫芦作为提升;对于其他部位将采用直接采用汽车吊方法进行运输与吊装。

图39 吊车和液压升降机配合铝横梁吊装照片

  2、施工流程

  不锈钢吊杆上、下支座安装→横梁吊带绑扎→运输和提升→对号就位→套芯(铝合金连接件)安装→横梁固定钢件连接→不锈钢吊杆安装→横梁调平与固定。

  1)不锈钢吊杆上、下支座安装:对已安装的支承钢架的钢横梁按施工图分格尺寸,测量放线确定不锈钢吊杆支座安装位置,在确定位置安装焊接吊杆上、下支座。

图40 不锈钢吊杆与下部的连接大样

图41 不锈钢吊杆与上部的连接大样

图42 不锈钢吊杆与底部的连接照片

  2)横梁运输和提升:对受限部位横梁先用汽车吊将横梁吊至待安装位置楼面,将电动葫芦吊钩与吊带连接,先将横梁试吊离地面500 mm,经确认牢固平衡后,方可正式吊装;将横梁升至距离安装连接支座处上方100 mm;将移动式液压升降机开至两侧连接支座处。

  3)将铝横梁端部与由于立柱连接的横梁固定钢件对应连接部位对插,调整后用螺栓进行固定。

图43 铝合金横梁与立柱连接照片

图44 铝合金横梁与立柱连接照片

  4.2.5不锈钢吊杆安装

  不锈钢吊杆固定于幕墙支承结构的钢横梁上。吊杆从上至下整根穿过整个幕墙铝横梁,整个吊杆隐藏在竖向型材的节点里。施工顺序如下:

  1、利用吊篮作为不锈钢吊杆的操作平台,将吊杆穿过其顶部钢横梁连接支座和与之相连铝合金横梁,通过球铰底座和支座连接在一起,拧紧锁紧螺母;

  2、安装承重垫片和锁紧螺母:不锈钢吊杆要按编号对号入座试拼接,同样要求平直。

  3、接着安装顺序依次安装下一根铝合金横梁,通过连接套和上一根拉杆连接在一起对安装,并施加预紧拉力。

  4、吊杆安装后,用激光水准仪,根据定位线预调横梁到相应位置,并校核横梁起拱高度、位置是否符合设计要求,上下调整、无误后固定不锈钢吊;铝横梁起拱高度,按9米跨度、结合玻璃板块重量和尺寸,经计算结合现场安装实测值应控制在12到15 mm以内。

  五、结束语

  从5月19日开始,南航等12家航空公司进驻广州白云国际机场二号航站楼,标志着广州白云国际机场二号航站楼全面启用。至此,在白云机场T2运行的航空公司共16家,其中13家航司有运营国际航线。1月17日,广州白云国际机场2号航站楼(T2)被全球民航运输研究认证权威机构SKYTRAX评为“全球五星航站楼”,这标志着白云机场的综合服务保障水平成功跻身世界一流机场行列。目前,广州白云国际机场2号航站楼工程正在申请建筑科技类最高奖项詹天佑奖,能在工程建设过程中,尽我司的力量做出贡献,是世纪达人的光荣与骄傲。


本文刊发在《幕墙设计》杂志2019年第二期

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