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中国施工方突破北非机场钢结构技术难题
作者:admin    发布日期:2018-6-26     关注次数:      二维码分享
呼市钢结构:阿尔及尔的新机场可以利用旧有机场的跑道,主要建设项目是一座钢结构的航站楼和一座能源中心。

航站楼的屋面钢结构最大跨度达180米,拱高45米,节点复杂,被业界誉为“世界上设计、施工难度最大、复杂程度最高”的钢结构项目之一。


施工中的航站楼


(施工中的航站楼)

这一巨大的跨度对于传统的钢结构而言是难以实现的。

如果采用传统的变截面箱形钢梁,屋面就会产生较大的弯矩,从而导致用钢量过大,既浪费资金,又影响建筑安全。此外,由于跨度太大,传统的H型次梁还会导致面外失稳的问题,影响结构安全性。过大的跨度还会导致钢箱梁内部的结构过于复杂,焊接量大,很容易引起构件变形。此外,面对大跨度结构,传统钢结构还面临施工组织难度大、节点连接复杂、施工风险大等问题。

按照合同约定,结构的用钢量只有一万吨,但如果按照传统的建造方法,用钢量至少也要一万四千吨才能保障安全,这一差额是无法弥补的。因此,阿尔及尔机场的建造必须采用全新的结构模式。


航站楼内景

(航站楼内景)

中国施工方运用现代价值工程理念,对钢结构方案展开了优化设计,采用变截面的倒三角桁架代替原来的箱形钢梁,充分利用三角桁架杆件的上弦受压、下弦受拉轴向受力性能,使钢材的受力性能得以充分发挥,不仅结构形式合理,用钢量也大大节约。

此外,工程师们还巧妙地利用箱型次梁代替H型次梁,调整了结构性能的各项系数,在适当的位置增加支撑,大幅度减小了用钢量,同时还降低了结构自重,使得抗震能力大为增强。

新设计方案的预制化程度还大为增加,采用螺栓连接代替了原来的焊接,减少现场危险而麻烦的高空仰焊作业,极大地加快了施工进度。此外,新方案还使用普通钢材节点替换原设计中的铸钢节点,仅这一项就节约了576万元的成本。


专门生产的铸钢节点

(专门生产的铸钢节点)

在机场内部,工程师们还进行了一项大胆的尝试,即在现有每根108米跨度的主梁下,加一根树状结构柱子。

这种树状结构柱力流明确、可缩小屋面跨度、兼作结构耗能构件及结构美观功能,达到了减小屋面在强震作用和风荷载作用下的水平位移、提高钢结构安全度的目的。这些增加的柱子还大大降低了主梁的负担,减小了主梁自重,进而大大加快了施工速度,降低施工难度。


航站楼钢架内的树形柱

(航站楼钢架内的树形柱)

巧妙的设计意味着极高的精度要求。航站楼主桁架之间的连接由6个杆件、312个高强螺栓进行直接高空对接,误差需控制在2毫米以内,此种难度可想而知。

为满足加工进度,工程师们采取对桁架在加工厂内进行预拼装的措施,取得了理想的效果,整个钢结构的优化施工和安装最终仅仅耗时4个月,在工期上和造价上都有了显著的节省。

在北非大沙漠里修机场,如何对抗毒辣的阳光?

阿尔及尔机场位于地中海南岸的茫茫沙漠之中,这里昼夜温差巨大,阳光毒辣,建筑材料的老化速度非常快。尤其是地中海的特殊气候环境,使得这里冬季温和多雨,夏季炎热干燥,而建筑的防水材料通常是由高分子有机物制成的,很容易被干热的气候造成巨大破坏,从而严重降低使用寿命。

阿尔及尔机场采用了S80-10型沥青聚氨酯防水涂料。这是一种双组份反应型液态涂膜防水材料,常温固化后就能形成富有弹性的整体化橡胶状防水层,防水性能可靠。它尤为引人注目的优点就是耐热耐寒性能极好,抗老化性能极佳。

然而,这种材料的施工并不简单。它要经过清理、找平、多次涂刷与多次铺设无纺布才能完成,在整个施工过程中必须十分谨慎,才能避免材料的起泡和膨裂,这对施工人员的技术有很高的要求。

不仅仅是来自空中的降水要防,地下水也要防。

在阿尔及尔机场工程中,工程师们使用了钠基膨润土防水毯来做地下防水。这是一种新型的防水材料,性能优越。在遇水时,钠基粒子膨润土可以膨胀至24倍,形成黏性高且滤失量低的均匀胶体系统,在土工布的限制下充分密实,进而有效防水。

由于这是一种天然无机材料,因此对人和土壤都无毒无害,对环境没有特别的影响,具有良好的环保性能。

它的施工简便,效率高,不需要像传统防水材料那样进行加热和粘贴,只需用膨润土粉末和钉子、垫圈进行搭接和固定即可。

钠基膨润土防水毯是现有防水材料中施工工期最短的,施工后无须花费大量人力进行检查,如果发现防水缺陷也容易维修,被广泛应用于国内大、中型工程的地下防水,如水利、机场、隧道等工程中。


钠基膨润土防火毯

(钠基膨润土防火毯)

尽管钠基膨润土性能优良,然而它在国际市场上仍然未能推广。由于缺乏成功的施工经验和足够多的建设项目,国际市场对钠基膨润土的防水性能仍然将信将疑。不过,阿尔及尔机场中钠基膨润土的成功运用,已经足以为以后的项目提供借鉴。

可以说,未来将会有越来越多的技术,在中国人的证明和推广下走向世界。


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