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上海浦东国际机场卫星厅钢结构工程获评行业最高奖项——“中国钢结构金奖工程”

中国民用航空网通讯员王颖、竺可平报道:日前,上海浦东国际机场卫星厅钢结构工程被中国建筑金属结构协会授予行业内最高荣誉——“中国钢结构金奖工程”。该工程于2016年5月开工,2017年10月主体结构封顶,2018年10月主体钢结构施工完成,历时两年半。钢结构工程由华东建筑设计研究院设计,项目总承包方上海建工集团所属上海机械施工集团负责施工,上海机场建设指挥部承担了前期的设计规划管理和后期的工程管理。

上海浦东机场卫星厅是目前世界上单体最大的卫星厅,位于浦东机场T1、T2两座航站楼的南侧,总建筑面积62.2万平方米,将于今年年内投入运营。卫星厅分S1和S2两部分:S1区地下1层,地上6层,通过捷运西线连接T1航站楼;S2区地下1层,地上5层,通过捷运东线连接T2航站楼,S1、S2通过连廊相连。顾名思义,卫星厅的主要功能是实现枢纽机场的中转功能,就如同“卫星”一样服务于航站楼主楼。从空中俯瞰,卫星厅整体建筑为“工”字型,这样的设计既增加并优化了近机位的布置,新增83座登机桥、125个近机位;又优化了卫星厅长度,减少旅客步行距离,方便旅客的换乘。

作为独特的建筑类型,卫星厅设计精巧,充分展现了力与美的结合——水平舒展的视觉形象、通透的玻璃幕墙、连绵起伏的大屋顶,都给旅客带来了壮观且精美的视觉享受。玻璃幕墙全长6公里的“大视野”让人眼前一亮,通透的幕墙所引入的自然光,方便旅客与机场空侧形成视线上的互动,既舒缓了旅客的候机压力,又提升了旅客的候机体验。中央大厅根据换乘功能的需要,内部空间高大,并向周边渐次叠落,仿佛是一道涟漪自内向外逐渐跌宕开去,延续了T1、T2航站楼水平舒展的视觉风格。而内部没有一根立柱、明亮通透的大跨度空间感又让候机旅客心旷神怡、倍感舒适,这些功能的实现全部得益于钢结构的“功劳”。据统计,本次卫星厅工程共使用钢结构3.5万吨,超过浦东机场T1航站楼2.8万吨、 T2航站楼3万吨的钢结构使用量,相当于上海徐浦、杨浦、南浦三座大桥加起来的钢结构总重量。

 “钢结构幕墙一体化施工

幕墙钢结构体系是支撑卫星厅整个“大视野”玻璃幕墙的“幕后英雄”。该幕墙钢结构是全外露钢结构,每根构件设计精巧而纤细,在满足防风抗台要求的同时,也成为卫星厅室内装饰的一部分,既较好地诠释了卫星厅作为公共交通建筑简约精细的设计理念,也体现了海派文化中对精致优雅的极致追求。

由于设计对外观的既定要求,使得卫星厅幕墙钢结构每一根构件长而细(最长构件的长细比达到了26:1),这大大增加了加工制造、运输以及安装的难度。为确保工程质量,指挥部采用了“钢结构-幕墙”一体化施工管理的新理念,严格把控钢结构制造和安装精度。

为破解幕墙钢构件细长极易扭曲变形的技术难点,加工制造团队反复研究,最终确定采用等离子切割技术进行钢板下料,有效控制钢板旁弯。同时,工程管理团队还加强了对幕墙钢构件组装和焊接工序、工艺的探索,严格工艺实施要求,有效解决了“扭曲变形呈麻花状”的问题,达到幕墙钢结构精巧的设计效果。有了符合设计要求的钢构件只是第一步,第二步是如何实现现场安装精度分毫不差,这是摆在团队面前的一道难题。为确保现场安装及焊接的精度要求,安装前,施工单位成立了“钢之精QC小组”,对幕墙钢结构安装精度进行专项控制,通过从“人、机、料、法、环、测”六个方面因素进行分析研究,找出原因并针对性给予解决;针对现场焊接高要求,组织焊工考试,优选技术精湛者;优化焊接工艺,制定焊接工艺作业指导书,制作焊接操作卡等一系列措施指导现场焊接施工;增加焊接动态监管,有效控制焊接引起的变形,使现场安装达到毫米级精度。通过工程管理团队的不懈努力,最终高精度、高质量、高效率的完成卫星厅幕墙钢结构的安装,并形成了一套行之有效的幕墙钢结构施工工法。

先进技术架起三角钢屋盖

为使卫星厅外观呈现出较强的视觉冲击力,真正体现力与美的完美结合,设计人员将卫星厅中央大厅顶层屋盖设计为空间自由曲面的三角造型,三边外观尺寸为160米*160米*180米。该屋盖主桁架呈双曲状,最大跨度约52.8m,两端悬挑约10m,且都是小直径薄壁圆管,对运输、安装和焊接都提出了巨大的挑战。

为满足卫星厅三角形钢屋盖大跨度钢桁架的吊装要求,在卫星厅中央区小屋面上各布置2台平臂式塔吊,从三角屋盖三角区域向中间区域依次吊装施工,最后合拢,形成整体。施工前通过3D模拟工况分析技术,优化整个钢屋盖吊装流程,全过程应用软件计算模拟分析,将每个吊装流程和现场实际变形反馈至结构计算软件中,进行桁架变形和受力分析,有效控制了整个施工过程的变形,保证了施工安全及工程质量。三角钢屋盖有21745根构件,数量众多、规格不一。为解决拼装难题,项目团队借助“互联网+”技术,创造性地应用构件二维码,给钢屋盖2万余根钢构件贴上“二维码”身份证,作为唯一的身份识别,现场施工人员可以通过手机APP终端读取便签信息,了解包括生产厂家、合同编号、区块号、重量尺寸等重要信息,有效地实现了按图堆放的设想,节约了成本,提高了现场拼装的精确度和工效。

三角钢屋盖构件具有管壁薄、相贯接头多的特点,焊接要求极高。为确保焊接质量,项目团队合理使用“优化焊接工艺、遴选优秀焊工、焊缝实名追溯、焊接机器人辅助”等一系列管理及技术方法,使高强钢薄壁钢管和厚壁钢管焊缝一次合格率达到99%以上。

炉火纯青运用BIM技术

BIM是近几年在建筑行业兴起的一项新技术,通过建立虚拟的建筑工程三维模型,对工程项目实体和功能特性进行数字化表达。

工程管理团队在钢结构施工的各个阶段利用BIM技术,进行信息化、可视化管理,有效提高了现场施工管理的质量和效率。如在图纸深化阶段,对幕墙钢结构、三角形桁架钢屋盖、登机桥钢结构、楼层钢结构等卫星厅所有钢结构应用了BIM技术。基于BIM模型,提前发现图纸问题并在BIM模型中标注,更加便捷、高效。在深化设计阶段,针对本工程土建、钢结构及幕墙、机电安装等细部节点、复杂部位,利用三维可视化模型深化分析,进行实操性难易分析,提出最优施工方案。在幕墙施工阶段,借助BIM进行幕墙单元、幕墙节点、附属设备的方案优化,并利用BIM进行“深化设计、钢结构制造、钢结构安装”一体化控制,用精细化管理打造精品工程,确保安装精度达到毫米级,为后序幕墙安装奠定了扎实的基础。

由于卫星厅曲面众多,施工过程借助BIM软件进行精确建模,建立各阶段、工况的现场平面布置模型。通过BIM模型,直观反映各类专业、各种工况的变化,为施工方案的优化和施工现场的监控提供可视化依据。

工程施工前,施工单位编制工程BIM应用总策划,制定项目BIM团队分工制度、三维出图管理制度、数据录入及共享管理制度、竣工模型管理制度等,规范BIM实施应用;编制项目BIM技术标准,规范整个项目BIM建模体系,提高BIM应用精细化水平。

一流团队铸就一流工程

针对钢结构施工的特点和难点,机场建设指挥部及时组建了由设计、施工、监理及材料供应等单位专业技术人员组成的钢结构工作团队,以“钉钉子”般的工匠精神迎难而上,在前期开展大量的分析研究和准备工作的基础上,引入先进的设计理念,制定周密的施工方案,采取有效的施工工艺,凝聚各方力量,全力打造一流的卫星厅钢结构工程。

上海机械施工集团承建了卫星厅钢结构工程,包括核心区大跨度劲性钢结构、83座登机桥钢结构、6公里外立面幕墙钢结构、A12大桁架层、2个三角钢屋盖、楼内零星钢结构及T2捷运车站主体钢结构。作为一家高新技术企业,机械施工集团为确保工期,调派了各专业技术骨干20余人,成立“吊装英雄队”和“青年突击队”参与施工生产全过程管理。从加工厂构件无纸化施工,到二维码试点运用;从厂内切割三角形钢管构件机器人,到现场焊接机器人;从盘扣式移动登高平台,到自主研发钢结构拼装胎架;从创新测量方法,到自主组装重大型机械设备;从早班交底会,到网格化施工管理;从样板展示,到绿色施工,项目团队都一一进行了细致周密的安排,制定不同的应对策略,将科学管理、创新发展贯穿到整个卫星厅工程建设的过程。在机场不停航施工的环境下,攻克了大跨度长距离的钢结构幕墙精度控制的技术难题,通过对大跨度桁架施工模拟工况分析、大跨度桁架现场拼装及吊装技术、大跨度桁架卸载及后期健康监测技术、大跨度双曲桁架空间精准对接等核心技术的研究与创新,高质量按期完成工程任务,为卫星厅如期交付运营提供保障。

卫星厅钢结构工程是一项含金量较高的系统工程,包含了先进的现代钢结构工程设计理念、先进的钢结构建筑成果、先进的钢结构实施工艺,凝结了上海机场建设者的聪明才智和和辛勤汗水,已经成为上海大型公共建筑钢结构工程建设的代表作。

目前,卫星厅工程已进入内部装饰装修、商业精装修和系统联调联试阶段。年内卫星厅投运后,浦东机场的年旅客吞吐量保障能力将达到8000万人次。

 

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    所有的伟大,都源于一个勇敢的开始!
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