浦东机场建筑结构（头条 | 上海建工总承包的浦东机场卫星厅工程获中国钢结构金奖）
2019年5月，在中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会组织召开的“钢结构金奖”颁奖典礼上，由上海建工集团总承包的上海浦东国际机场三期扩建工程卫星厅及捷运车站钢结构工程荣获第十三届中国钢结构金奖工程。
浦东机场卫星厅效果图
上海浦东国际机场卫星厅总建筑面积62.1万㎡，位于T1、T2航站楼南侧，为目前世界上单体最大的卫星厅，在投入运营后，届时浦东机场旅客年吞吐量将达到8000万人次。
浦东机场T1、T2航站楼和卫星厅布局效果图
卫星厅与T1、T2航站楼的连接方式突破传统，通过地下捷运系统相连，既相对独立又相互联系，形成“东西分开、南北一体”的总体规划格局。
卫星厅建筑外形呈“工”字型，将登机长廊的长度应用到最大化，增加了近机位数量，优化了近机位布置。卫星厅的建设，给浦东机场增加了83座登机桥、125个近机位，成为功能应用最大化的典范工程。
浦东机场卫星厅近机位效果图
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卫星厅钢结构工程关键技术
上海浦东国际机场卫星厅工程由上海建工集团总承包，其中的钢结构工程由上海建工机施集团专业主承包。
钢结构项目组依托科研项目开展攻关，解决了钢结构工程建设中的众多难题，在机场不停航施工协同管理技术、“钢结构—幕墙”一体化建造技术、大跨度空间双曲桁架建造技术、“钢结构-金属屋面”一体化建造技术、数字化建造技术等方面取得了独特的创新成果。
1 机场不停航施工协同管理技术
浦东机场卫星厅位于一号和二号跑道之间，建造前期，卫星厅S1距西侧正在运营中的专机坪仅一步之遥，中指廊下部为正在运营的申嘉湖高速南进场路敞开段。建造中期，涉及专机坪的停机位搬迁至卫星厅东机坪侧，因此不停航施工是机场运行管理的重要工作内容。不停航施工过程中的人员、车辆、设备和施工区环境等因素会对飞行区的运行安全带来一定的风险。
浦东机场卫星厅建设过程航拍图
为确保不停航施工安全，减少不停航施工对机场运行安全的影响，项目前期各参建单位联合协调探索利用不停航施工信息化管理系统来实现对飞行区内不停航施工全周期、全流程的信息化管理，通过系统性的管理模式提高不停航施工的安全管理水平。
施工过程中，项目组根据施工特点合理规划机场禁区围界的布置及搭设，使用稳固美观的新型盘扣式脚手架和可降噪的安全密目网及钢板网，在飞行区禁区围界和施工区之间搭设了一道安全屏障。在中指廊南进场路敞开段光栅梁上方采用密布脚手管上铺双层九夹板、下部拉设防坠网和安全密目网的方式搭设硬隔离措施，保障机场南进场路主干道的通行不受影响。此外，在施工过程中注重标准化、定型化设施的充分应用，临边围护长达20km。
项目组在施工阶段充分运用BIM技术，施工现场组织管理全覆盖，并向运维阶段延伸，与机场集团共同搭建基于BIM的FM（Facility Management）设施集成管理系统。
采用移动互联网技术构建现场文明施工及不停航施工管理体系，建立全员实名制管理信息系统，施工现场设置人员信息采集功能的电子门禁系统和人脸识别系统，达到施工现场封闭化管理的要求。安装全天候、无死角视频监控系统，在施工现场卫星厅主楼及登机桥上部安装视频监控摄像头，与机场禁区围界视频监控共享，强化现场文明施工及不停航施工的管控能力。
2 “钢结构—幕墙”一体化建造技术
为了给全球游客一份全景机场的“大视野”体验，诠释上海这座城市的开放与包容，卫星厅主楼四周一圈从4m层至屋面挑檐下口立面采用幕墙钢框架维护体系，展开长度达6km。
卫星厅S1三角屋盖下的中央大厅效果图
该体系的全开放性决定了幕墙钢框架为全外露钢结构，每根构件设计精巧且纤细，称得上是艺术钢结构。幕墙体系在满足防风抗台要求的同时承担起装饰效果，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。
“大视野”全景幕墙外立面效果图
为满足设计理念要求，幕墙钢结构的加工制作和安装精度控制是两个关键点，项目组采用了“钢结构-幕墙”一体化建造技术。运用BIM技术对混凝土结构进行建模，提取幕墙钢结构与混凝土结构的连接点坐标，并根据现场埋件实测各坐标数据进行修正，运用大数据合模技术，将幕墙钢结构模型与混凝土结构模型进行整合，将合模结果输出数据用于钢结构、幕墙结构的深化设计。
综合性建模及幕墙钢结构坐标数据提取
公式驱动系统自动化点位提取
由于幕墙钢结构细长易扭曲的特点（最大长细比达140:1），项目组采用等离子切割技术进行钢板下料，有效地控制钢板旁弯。同时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，最终达到幕墙钢结构出厂即工艺品的设计效果。
为达到毫米级的幕墙钢框架安装精度要求，项目组成立“幕墙钢框架安装精度控制”小组，对“人、机、料、法、环、测”六个方面因素进行分析研究，找出原因并针对性地予以解决。根据合模数据进行幕墙钢框架安装，运用跟踪测量技术，在埋件坐标定位复测，钢立柱就位焊接前后复测，钢横梁就位焊接前后复测，不断修正安装精度。
为有效控制焊接引起的变形，项目组优化焊接工艺，制定焊接工艺作业指导书，遴选技术精湛的焊工，增加焊接动态监管。精湛技艺和严格管理双管齐下，最终高精度、高质量、高效率地完成了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安装工法。
3 大跨度空间双曲桁架建造技术
作为卫星厅“颜值担当”的两个钢屋盖，分别位于S1和S2核心区混凝土小屋面上。钢屋盖呈空间曲面三角状，远远看去如同两架蓄势待飞的隐形战机守护着整个机场。
三角钢屋盖布局图
三角钢屋盖三个端头的连线距离为160m*160m*180m，主体结构采用点支撑式的空间双曲桁架结构体系，桁架最大跨度达52.8m，两端悬挑10m。
三角钢屋盖桁架结构模型
为满足大跨度桁架构件的垂直运输及现场吊装需要，同时考虑机场空管领域的限高要求和减少对混凝土主体结构的施工影响，项目组最终在中央大厅小屋面上各布置两台STT2200平臂式塔吊。
三角钢屋盖开吊
三角钢屋盖紧张有序的建造过程
在核心区混凝土承重结构不规则的情况下，模拟分析STT2200塔吊的吊装工况，巧妙设计塔吊基础钢梁，通过基础钢梁及基础转换钢梁将塔吊非工作状态下和工作状态下的上部荷载传递至核心区混凝土承重结构上。通过基础转换钢梁自重的设计将塔吊基础与混凝土结构连结点处的拉力和扭力抵消，使其仅受压力，规避混凝土结构不耐拉的缺点。
三角钢屋盖结构封顶
三角钢屋盖桁架跨度大、呈双曲状，运输过程困难，项目组在现场发明设计了一种可调节拼装胎架，用于不同空间曲率的桁架拼装。针对单个屋盖桁架有2万余根管件散件进场的情况，现场运用构件二维码技术，进行不同曲率管件的查找和拼装定位确定，精准且高效。
三角钢屋盖建造过程变形量数字化模拟分析
在大桁架施工之前，运用信息化施工模拟分析技术，优化吊装流程，从三个角部向中间位置依次吊装，最终合拢形成整体。在施工全过程应用伺服控制技术，通过三维测绘和施工监测的实时对比分析，有效控制钢屋盖施工过程中的应力和变形，保证施工安全及工程质量。
三角钢屋盖测点布置及同步生成监测数据
针对三角钢屋盖钢构件强度高、管壁薄、相贯接头多等特点，项目组通过“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。
4 “钢结构—金属屋面”一体化建造技术
项目组在三角钢屋盖建造前期，将屋盖桁架主体结构和金属屋面系统作为一个有机的整体，根据桁架结构及屋面系统的特点，综合考虑深化设计、加工制作及现场安装，实现“钢结构—金属屋面”一体化施工理念。
原设计三角屋面系统构造模型
三角屋面原设计采用刚性较好的三角拟合屋面，在一体化施工理念下进行合理性优化，将双檩托、双檩条优化为单檩托、单檩条，使屋面构成更加简洁，减少测量次数，节约施工工期；将方管檩条优化为工字钢，降低屋面自重荷载；在屋面防水卷材下增加一层镀铝锌钢板，提升屋面防水性能的同时使成型效果更好。经过冻融循环实验，研究PVC和TPO两种防水卷材与镀铝锌钢板的粘结性能，通过剥离强度及剪切状态下粘结性比对，最终选定各方面更优的TPO防水卷材。
优化后的三角屋面系统构造模型
项目组运用具有建模效率高、数据精准、修改速度快、拓展性好、一模多用等优点的公式驱动数据化模型，获得檩托板起点、终点及法向数据，将檩条自动分段，对上层压型钢板进行分类及偏差计算。将4000余块压型钢板通过大数据系统，标准化为32种类型板块，提升工厂化生产效率，进一步缩小原始屋面计算的最大偏差，同时确定0.6mm厚的镀铝锌钢板的指导性安装顺序。
卫星厅S2三角钢屋盖下的中央大厅效果图
5 数字化建造技术
项目组率先在机场综合性枢纽建设过程中，采用数字化建造技术，建立数字模型分析计算，搭建专项技术管理平台、不停航施工协同管控平台和运维管理云平台。项目组建立了基于设计、施工和运维的大跨度场馆类建筑技术体系，将上海中心大厦建设过程中具有自主知识产权的超高层数字建造技术体系应用到机场大型枢纽工程建设过程中，实现工程建设全过程高效管控，形成机场综合性枢纽建造特有的模式，为未来机场综合性枢纽建设提供可复制的经验模式。
BIM技术应用下的施工动态模拟分析
为确保卫星厅按期投运，上海建工机施集团调派各专业技术骨干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。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“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”等关键技术的研究与创新，高质量按期完成工程任务，为卫星厅如期交付运营提供了保障。
卫星厅建成后的浦东机场效果图
上海浦东国际机场卫星厅钢结构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，凝结了建设者的聪明才智和辛勤汗水，必将成为上海大型公共建筑钢结构工程建设的代表之作。
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供稿/汤贝贝
审核/王美华 责任编辑/陈硕宜
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