广州新白云国际机场旅客主航站楼幕墙工程竣工技术总结

广州新白云国际机场旅客主航站楼幕墙工程竣工技术总结

深圳市三鑫特种玻璃技术股份有限公司 花定兴 张桂先 王德勤 曹松华 姚裕昌

广州新白云国际机场是华南地区的主要枢纽机场。其航站楼建筑设计完美地结合了当代建筑艺术和现代科技成果，优美的建筑造型和立面晶莹剔透的点式玻璃幕墙将成为具有二十一世纪国际先进水平的大型现代化国际航空港。本工程点支式玻璃幕墙面积为当今世界上单项工程面积最大。整个工程幕墙设计及主楼幕墙施工均由三鑫公司承担。为使大家对该现代化幕墙工程有个了解，现将其技术总结如下：

一、工程概况

主楼幕墙面积约3.57万平方米，其中点支式玻璃幕墙为2.34万平方米，主楼南、北立面点支式玻璃幕墙结构，平面长约302米，中间幕墙最高约40米立面高呈孤形，中间高，两端低（见图一）。幕墙立面前倾角为80度。

本工程技术特点及难点：

（1）、主楼南北立面实际已成为锥形曲面一部分，其锥形半径为943米，高3350米。每个构件长度及玻璃宽度尺寸不一，型号多，对加工、测量放线及安装要求精度高。

（2）、预应力自平衡索桁架作为幕墙支承新型结构体系首次在国内大规模采用。其结构轻巧、通透，视觉好，广为人们欢迎。此结构施工工艺复杂，预应力张拉设计、施工、检测难度大，技术要求高。

（3）、建筑物及各立面结构类型不一，其型式繁多，有空间三角形钢桁架、平面钢桁架以及索桁架、单管结构、吊索体系等。

（4）、采用了新材料、新工艺。其中钢索采用了德国生产加工的不锈钢钢绞线，利用索力检测仪检测拉索预应力工艺，玻璃、PVB胶膜、密封胶、铝板、涂装等分别采用国内外品牌产品。

（5）、主体钢结构及排水管穿过玻璃幕墙杆件达300多个，又给玻璃的定位测量、加工安装带来很大难度。

二、设计技术介绍

1、主要结构型式介绍

原主体设计未考虑设计幕墙抗风桁架柱，针对本工程以上特点，经与广东省建筑设计研究院、业主多方案比较后确定采用单片抗风钢桁架（见图二），柱距9米，每块玻璃宽高理论尺寸为3×1.5米，水平设立跨度约9米的预应力自平衡索桁架，与钢桁架腹杆铰接，柱顶设立一道纵向空间三角形钢托架，伸缩缝处柱间设立交叉不锈钢拉杆支撑，柱底与楼层铰接，柱顶与屋面水平抗风桁架活动铰接（仅传水平力，不传垂直力），为保证竖向钢桁架平面外稳定需要，设立了两道通长水平钢桁架。

2、传力途径：

水平风力由玻璃面板通过连接件传给水平预应力自平衡索桁架，再通过竖向钢桁架柱分别传给楼板及屋盖。玻璃幕墙重量通过吊索传给上部柱顶钢托架，然后由三角形钢托架通过竖向钢桁架柱传给楼面。

3、与主体建筑连接原则及其措施：

由设计院提供大屋盖在最不利荷载组合下，其各方向位移分别为：沿玻璃面（纵向）位移为50mm；垂直玻璃面（横向）位移为100mm，竖向（上、下）位移为50mm，由于整个玻璃幕墙的主要材料玻璃为脆性材料，因此要求幕墙必须在满足牢固连接（依附）在主体建筑物上的同时，还必须适应主体建筑屋盖的各向位移。屋面水平抗风桁架只能传水平力，不允许传垂直力，设计中在柱顶设一特殊的活动机构与屋面抗风桁架连接，此机构为三向活动的连杆机构（如图四），当屋架发生变形时，此机构完全可满足屋面的三向位移。并能可靠地传递水平风力，根据结构体系需要，柱脚设计为固定铰连接。

由于主要荷载为水平风力，结构受风动力影响很大，因此我们委托哈尔滨工业大学完成了主楼空间结构、自平衡索桁架的静力及动力分析，从而提出了合适的风动力系数，计算中我们分别采用了北京大学编的SAP8450有限元计算程序、同济大学编的3D3S程序以及国外

的先进有限元计算程序分别进行了计算，并且作了相互校核。

4、预应力自平衡索桁架设计

本工程预应力自平衡索桁架是一种由主压杆、横支撑杆和呈抛物体布置的高强钢绞线等组成的结构，其外形轻巧，美观新颖，受力合理；索的预拉力不会传给主体结构而由主压杆承担，在结构内部形成力的平衡，故称为预应力自平衡索桁架(图三)。这种结构可在工厂预制，现场安装方便，从而减少现场工作量而加快施工进度，因此备受用户及一般设计人员欢迎。

5、设计的主要材料：

1）玻璃: 点支式玻璃幕墙设计选用12(FT)+1.52PVB+10(FT)(由外向内)钢化夹胶镀膜玻璃。

2）驳接系统：驳接爪设计选用点距为300x600

的H型不锈钢驳接爪及配套系列，主楼南北立面、驳接头为抱头，其它部位都为沉头,与玻璃的连接形成球铰连接。

3）钢索：选用德国进口不锈钢钢铰线，其单丝抗拉强度为1570Mpa；

4）钢材：选用Q235B。

5）密封胶:设计选用由国家经贸委批准的硅酮

结构胶及相应密封胶,点式玻璃幕墙部分选用硅酮密封胶，颜色为半透明；铝板幕墙部分选用硅酮结构密封胶，颜色为银灰色；防火节点部分选用硅酮阻燃密封胶；颜色为白色。

三、施工技术介绍

1、施工组织

在主体工程施工的过程中，交叉作业较多,应穿插进行测量放线，预埋件设置和校准，在条件许可的情况下，即可着手钢桁架和索桁架的吊装，因主楼的钢桁架又高又重，最重的一件达8吨，最高的一件高34米以上，数量又多，结构又复杂，因此主楼桁架的吊装是主楼点支式幕墙工程的关键。

2、施工工艺

（1）测量放线

测量放线是确保施工质量的最关键的工序，必须严格按施工工艺进行，为保证测量精度，除熟悉图纸，采用合理的测量步骤外，还要选用比较精确的激光经纬仪，激光指向仪、水平仪、铅垂仪、光电测距仪、电子计算机等仪器设备进行测量放线，测量工作开始之前，必须与总承包方取得联系，由总包方移交，控制网点等测量成果以及国家控制点数据。

a）主控点的确定：

广州新白云机场航站楼主楼玻璃幕墙分别为南立面、北立面、东立面、西立面。其中南立面与北立面为主立面，长302米，东立面与西立面为辅，宽212米。

为测量准确、方便、直观，采用内控法。在主楼的三楼中部设置主控点，在主控点位置上设置主控点标志。

b）南北立面边缘控制点的确定南立面的水平面高度控制点设在11、12轴和18轴上与水平标高为13m、17.5m、22m、26.5m、31m、35.5m相交点上。

在地面玻璃投影线上和顶部横梁上设置竖向尺寸精度控制点。

（2）、索桁架施工工艺

a、本工程主航站楼自平衡索桁架达771榀，为减小现场加工工作量，自平衡索桁架应尽量采用工厂内加工、调整，整体运至现场安装。

b、施工工艺试验和工程实践表明，索结构的张拉控制的误差只要控制在结构安全度的范围之内就可以了。我们和清华大学共同开发出一种测力仪能直接测出索中的预拉力，而且使用起来也十分方便，凡是用测定仪测到的索拉力，都是实在的、有效的索拉力。另外，预应力索结构中索的端头锚固处一般均设置了索长的调节螺栓，如图四所示。

c、用拧紧螺栓的办法就可以对索的长短及预应力进行调节，不仅施工阶段可以调节，使用阶段也可以调节。索端螺栓的调节量一般为30～40mm，可根据需要尚可适当放大或缩小，用反复张拉、逐步到位的施工工艺。张拉调试完成后用索力测定仪测到的索力就是实际建立的有效索力。建议工程业主在使用过程中每隔一定时间也应对索力进行必要的抽查和维护。测力仪的外形见图五。现场检测操作时的情况见图六。