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上海浦東國際機場衛星廳鋼結構工程獲評行業最高獎項——“中國鋼結構金獎工程”

中國民用航空網通訊員王穎、竺可平報道:日前,上海浦東國際機場衛星廳鋼結構工程被中國建筑金屬結構協會授予行業內最高榮譽——“中國鋼結構金獎工程”。該工程于2016年5月開工,2017年10月主體結構封頂,2018年10月主體鋼結構施工完成,歷時兩年半。鋼結構工程由華東建筑設計研究院設計,項目總承包方上海建工集團所屬上海機械施工集團負責施工,上海機場建設指揮部承擔了前期的設計規劃管理和后期的工程管理。

上海浦東機場衛星廳是目前世界上單體最大的衛星廳,位于浦東機場T1、T2兩座航站樓的南側,總建筑面積62.2萬平方米,將于今年年內投入運營。衛星廳分S1和S2兩部分:S1區地下1層,地上6層,通過捷運西線連接T1航站樓;S2區地下1層,地上5層,通過捷運東線連接T2航站樓,S1、S2通過連廊相連。顧名思義,衛星廳的主要功能是實現樞紐機場的中轉功能,就如同“衛星”一樣服務于航站樓主樓。從空中俯瞰,衛星廳整體建筑為“工”字型,這樣的設計既增加并優化了近機位的布置,新增83座登機橋、125個近機位;又優化了衛星廳長度,減少旅客步行距離,方便旅客的換乘。

作為獨特的建筑類型,衛星廳設計精巧,充分展現了力與美的結合——水平舒展的視覺形象、通透的玻璃幕墻、連綿起伏的大屋頂,都給旅客帶來了壯觀且精美的視覺享受。玻璃幕墻全長6公里的“大視野”讓人眼前一亮,通透的幕墻所引入的自然光,方便旅客與機場空側形成視線上的互動,既舒緩了旅客的候機壓力,又提升了旅客的候機體驗。中央大廳根據換乘功能的需要,內部空間高大,并向周邊漸次疊落,仿佛是一道漣漪自內向外逐漸跌宕開去,延續了T1、T2航站樓水平舒展的視覺風格。而內部沒有一根立柱、明亮通透的大跨度空間感又讓候機旅客心曠神怡、倍感舒適,這些功能的實現全部得益于鋼結構的“功勞”。據統計,本次衛星廳工程共使用鋼結構3.5萬噸,超過浦東機場T1航站樓2.8萬噸、?T2航站樓3萬噸的鋼結構使用量,相當于上海徐浦、楊浦、南浦三座大橋加起來的鋼結構總重量。

?“鋼結構幕墻一體化施工

幕墻鋼結構體系是支撐衛星廳整個“大視野”玻璃幕墻的“幕后英雄”。該幕墻鋼結構是全外露鋼結構,每根構件設計精巧而纖細,在滿足防風抗臺要求的同時,也成為衛星廳室內裝飾的一部分,既較好地詮釋了衛星廳作為公共交通建筑簡約精細的設計理念,也體現了海派文化中對精致優雅的極致追求。

由于設計對外觀的既定要求,使得衛星廳幕墻鋼結構每一根構件長而細(最長構件的長細比達到了26:1),這大大增加了加工制造、運輸以及安裝的難度。為確保工程質量,指揮部采用了“鋼結構-幕墻”一體化施工管理的新理念,嚴格把控鋼結構制造和安裝精度。

為破解幕墻鋼構件細長極易扭曲變形的技術難點,加工制造團隊反復研究,最終確定采用等離子切割技術進行鋼板下料,有效控制鋼板旁彎。同時,工程管理團隊還加強了對幕墻鋼構件組裝和焊接工序、工藝的探索,嚴格工藝實施要求,有效解決了“扭曲變形呈麻花狀”的問題,達到幕墻鋼結構精巧的設計效果。有了符合設計要求的鋼構件只是第一步,第二步是如何實現現場安裝精度分毫不差,這是擺在團隊面前的一道難題。為確保現場安裝及焊接的精度要求,安裝前,施工單位成立了“鋼之精QC小組”,對幕墻鋼結構安裝精度進行專項控制,通過從“人、機、料、法、環、測”六個方面因素進行分析研究,找出原因并針對性給予解決;針對現場焊接高要求,組織焊工考試,優選技術精湛者;優化焊接工藝,制定焊接工藝作業指導書,制作焊接操作卡等一系列措施指導現場焊接施工;增加焊接動態監管,有效控制焊接引起的變形,使現場安裝達到毫米級精度。通過工程管理團隊的不懈努力,最終高精度、高質量、高效率的完成衛星廳幕墻鋼結構的安裝,并形成了一套行之有效的幕墻鋼結構施工工法。

先進技術架起三角鋼屋蓋

為使衛星廳外觀呈現出較強的視覺沖擊力,真正體現力與美的完美結合,設計人員將衛星廳中央大廳頂層屋蓋設計為空間自由曲面的三角造型,三邊外觀尺寸為160米*160米*180米。該屋蓋主桁架呈雙曲狀,最大跨度約52.8m,兩端懸挑約10m,且都是小直徑薄壁圓管,對運輸、安裝和焊接都提出了巨大的挑戰。

為滿足衛星廳三角形鋼屋蓋大跨度鋼桁架的吊裝要求,在衛星廳中央區小屋面上各布置2臺平臂式塔吊,從三角屋蓋三角區域向中間區域依次吊裝施工,最后合攏,形成整體。施工前通過3D模擬工況分析技術,優化整個鋼屋蓋吊裝流程,全過程應用軟件計算模擬分析,將每個吊裝流程和現場實際變形反饋至結構計算軟件中,進行桁架變形和受力分析,有效控制了整個施工過程的變形,保證了施工安全及工程質量。三角鋼屋蓋有21745根構件,數量眾多、規格不一。為解決拼裝難題,項目團隊借助“互聯網+”技術,創造性地應用構件二維碼,給鋼屋蓋2萬余根鋼構件貼上“二維碼”身份證,作為唯一的身份識別,現場施工人員可以通過手機APP終端讀取便簽信息,了解包括生產廠家、合同編號、區塊號、重量尺寸等重要信息,有效地實現了按圖堆放的設想,節約了成本,提高了現場拼裝的精確度和工效。

三角鋼屋蓋構件具有管壁薄、相貫接頭多的特點,焊接要求極高。為確保焊接質量,項目團隊合理使用“優化焊接工藝、遴選優秀焊工、焊縫實名追溯、焊接機器人輔助”等一系列管理及技術方法,使高強鋼薄壁鋼管和厚壁鋼管焊縫一次合格率達到99%以上。

爐火純青運用BIM技術

BIM是近幾年在建筑行業興起的一項新技術,通過建立虛擬的建筑工程三維模型,對工程項目實體和功能特性進行數字化表達。

工程管理團隊在鋼結構施工的各個階段利用BIM技術,進行信息化、可視化管理,有效提高了現場施工管理的質量和效率。如在圖紙深化階段,對幕墻鋼結構、三角形桁架鋼屋蓋、登機橋鋼結構、樓層鋼結構等衛星廳所有鋼結構應用了BIM技術。基于BIM模型,提前發現圖紙問題并在BIM模型中標注,更加便捷、高效。在深化設計階段,針對本工程土建、鋼結構及幕墻、機電安裝等細部節點、復雜部位,利用三維可視化模型深化分析,進行實操性難易分析,提出最優施工方案。在幕墻施工階段,借助BIM進行幕墻單元、幕墻節點、附屬設備的方案優化,并利用BIM進行“深化設計、鋼結構制造、鋼結構安裝”一體化控制,用精細化管理打造精品工程,確保安裝精度達到毫米級,為后序幕墻安裝奠定了扎實的基礎。

由于衛星廳曲面眾多,施工過程借助BIM軟件進行精確建模,建立各階段、工況的現場平面布置模型。通過BIM模型,直觀反映各類專業、各種工況的變化,為施工方案的優化和施工現場的監控提供可視化依據。

工程施工前,施工單位編制工程BIM應用總策劃,制定項目BIM團隊分工制度、三維出圖管理制度、數據錄入及共享管理制度、竣工模型管理制度等,規范BIM實施應用;編制項目BIM技術標準,規范整個項目BIM建模體系,提高BIM應用精細化水平。

一流團隊鑄就一流工程

針對鋼結構施工的特點和難點,機場建設指揮部及時組建了由設計、施工、監理及材料供應等單位專業技術人員組成的鋼結構工作團隊,以“釘釘子”般的工匠精神迎難而上,在前期開展大量的分析研究和準備工作的基礎上,引入先進的設計理念,制定周密的施工方案,采取有效的施工工藝,凝聚各方力量,全力打造一流的衛星廳鋼結構工程。

上海機械施工集團承建了衛星廳鋼結構工程,包括核心區大跨度勁性鋼結構、83座登機橋鋼結構、6公里外立面幕墻鋼結構、A12大桁架層、2個三角鋼屋蓋、樓內零星鋼結構及T2捷運車站主體鋼結構。作為一家高新技術企業,機械施工集團為確保工期,調派了各專業技術骨干20余人,成立“吊裝英雄隊”和“青年突擊隊”參與施工生產全過程管理。從加工廠構件無紙化施工,到二維碼試點運用;從廠內切割三角形鋼管構件機器人,到現場焊接機器人;從盤扣式移動登高平臺,到自主研發鋼結構拼裝胎架;從創新測量方法,到自主組裝重大型機械設備;從早班交底會,到網格化施工管理;從樣板展示,到綠色施工,項目團隊都一一進行了細致周密的安排,制定不同的應對策略,將科學管理、創新發展貫穿到整個衛星廳工程建設的過程。在機場不停航施工的環境下,攻克了大跨度長距離的鋼結構幕墻精度控制的技術難題,通過對大跨度桁架施工模擬工況分析、大跨度桁架現場拼裝及吊裝技術、大跨度桁架卸載及后期健康監測技術、大跨度雙曲桁架空間精準對接等核心技術的研究與創新,高質量按期完成工程任務,為衛星廳如期交付運營提供保障。

衛星廳鋼結構工程是一項含金量較高的系統工程,包含了先進的現代鋼結構工程設計理念、先進的鋼結構建筑成果、先進的鋼結構實施工藝,凝結了上海機場建設者的聰明才智和和辛勤汗水,已經成為上海大型公共建筑鋼結構工程建設的代表作。

目前,衛星廳工程已進入內部裝飾裝修、商業精裝修和系統聯調聯試階段。年內衛星廳投運后,浦東機場的年旅客吞吐量保障能力將達到8000萬人次。

 

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