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上海浦东国际机场T2航站楼屋面施工技术

上海浦东国际机场T2航站楼屋面工程是体现现代大型交通枢纽建筑技术集成度的重要组成部分。其屋面结构采用大跨度空间钢结构体系，主体为双向正交桁架与曲面网壳组合结构，最大跨度达80米以上，覆盖面积约12万平方米。为实现“海浪”意象的流线型双曲屋面造型，施工中广泛应用BIM三维建模与参数化设计技术，对复杂节点、曲面定位及构件预拼装进行全过程模拟与优化，有效规避了现场碰撞与安装误差。

屋面围护系统采用高性能直立锁边铝镁锰合金板（厚度1.2mm），配合双层保温（上层岩棉+下层玻璃丝棉）及智能通风隔汽层，兼顾气密性、防水性与热工性能；屋面坡度随曲率动态变化（3%–15%），通过高精度全站仪测量放样与可调支座系统实现毫米级安装控制。针对超长屋面（单向长度逾400米），设置多道温度伸缩缝与滑动支座，有效释放热应力；屋面排水系统采用虹吸式雨水排放，结合天沟内嵌式线性排水槽与智能雨量感应调控装置，确保极端天气下的排水安全。

施工中创新应用模块化吊装工艺：将屋面板、檩条、保温层在地面集成预制为标准单元模块，利用大型履带吊与高空作业平台协同吊装，大幅缩短工期并提升安全性。同时jc 980-2005 纤维水泥电缆管及其接头，全程实施智能监测——在关键节点布设应变、位移及温湿度传感器，实时反馈结构健康数据。该屋面工程于2008年建成投用，以其高精度、高耐久性与绿色节能特性，成为我国大型机场航站楼金属屋面施工的技术标杆之一。（字数：498）

标准段屋面接过渡段转成端部段按图中①～④的形状变化如图2所示,：

（正弧半径33.2m，反弧半径25.4m全弧长52.30m）

图2（中部反弧半径13.6m端部最长77.4m）

其面板成型曲线必须和屋盖建筑造型余弦曲线轮廓相吻合，形成光滑顺势的曲线，不得有打折线段。这就要求屋面板按设计曲线预成型。从开卷、轧制直线型板、按准确的拐点打弧呈余弦曲线、定尺剪断一气呵成。

2、屋面板基材材质选择

原设计采用宝钢TS350GD+AZ型彩钢板，屈服强度≥345MPa相当于Q345。

为达到满意的成型效果，在设计和监理、业主的支持下，我们先后选用了TDC51D+AZ、屈服强度＜300Mpa的TDC52D+AZ、320MPa＞屈服强度≥280Mpa的TS250GD＋AZ几种材质的彩钢板进行了轧制性能比较。对比效果如图3：

图3几种材质彩板成型效果（左侧一组为TDC51D+AZ）

最终根据轧制变形及成型效果确定用宝钢产的TS250GD＋AZ镀铝锌彩钢板。

原设计是55.75m全长屋面是整张长板，中间不容许断开，同时，为满足屋面造型，须将这52.30m的标准段屋面板按照设计标准段分成15.9m反弧－20.5m正弧－15.9m反弧三段，过渡段到端部段为五段，最小弯曲半径1m。轧机要一气预轧制成型。一般的轧机只能是轧直条板，如要打弧须将彩板轧成直条板，在二次加工成弧形，且一般是单向弧。由于本工程屋面板较长，没有可能保证地面轧瓦再运至高空（25.8m）安装而不损坏，故采取高空平台轧瓦的方式，这样就没可能采取二次成型的轧瓦方法加工屋面板。只能是一次将彩钢板按照设计形状预轧制成型，这样必须研发一种能完成此项工作的轧机。

用原直条直立锁边360型彩钢屋面压型板轧机改造。在出口端加装一组三辊打弧辊，用三辊弯曲的原理将成直条的成型直立锁边360屋面板打弧，考虑到在一张板上要按照反－正－反的顺序成型，这组棍子必须能完成两个方向的打弯，故设计成对辊。其中两对固定，一对可上下滑动，如图4所示：

4、研究加工工艺克服弧形压型板起皱

由于屋面板在打弧过程中侧板面的上下翼缘呈拉、弯受力。

拉、弯变形影响区如图6：

挤压使屋面板侧板压缩变形无规则地变形，侧板多处出现无规则的凹凸坑。如图7

如不设法解决这个问题成型的屋面板将很难看。为此通过试验采取在面板成形后、打弧前在直立锁边360型板三个面打1.2mm深20mm间距的压痕，就能最大限度地克服出现无规则的凹凸坑的现象，同时也提高了板底面的强度。

在轧机出口端打弧滚前加装一组打皱滚，如：

5、用PLC编程实现自动控制

屋面板三段或者五段弧都是PLC参数控制轧机自动工作的。为使轧制直条、弯曲成弧步调一致，采取同一单机驱动，PLC程序机按长度数据控制轧制、成弧、剪断全过程。轧机PLC参数控制逻辑如图9：

图9 轧机PLC参数控制逻辑图

以标准段为例，PLC按长度进行工作段时间分配图10

图10 工作段时间分配图

彩钢直立锁边360板压型、打皱、成弧全过程运转顺畅，无异响，出板皱痕三个面均匀、深浅一致、无啃边、划伤漆面、翼缘无荷叶边皱起，按半径、拐点控制的出板弧度准确、拐点一致。效果如图11。

图11 弧形半径13m板的轧制出板效果

8、弧形檩条的轧制及设备

本工程中屋面檩条绝大部分为24～84米半径正反弧C型檩条，正弧和反弧连接点设置在檩托处或通过拼接连接板进行连接。

弧形檩条依靠轧机成型辊系轧制成型及打皱辊组将成型檩条辊压成不同半径弧形实现24米以上半径弧形檩条加工。

弧形檩条轧制工作原理图见图13。

图13檩条弯曲成型示意图

9、小半径C型檩条的轧制技术

在长廊两端，部分檩条半径为13米以下弧形C型檩条。弧形檩条轧制过程中，檩条腹板上下受拉、压变形；如果檩条半径过小，轧制应力较大且无法消除，势必造成檩条腹板和下翼缘板扭曲变形。采用弧形C型檩条的轧制工艺已无法满足轧制的质量和外观要求。我们采取卧式打皱辊组和C型钢轧机连动，实现小半径檩条的打弧。打皱辊组见图14。

小半径弧形檩条轧制通过C型钢成型机和小半径C型钢成型机联体使用一次轧制成型，定尺断料。联体设备用PLC控制调频器调整主马达和打皱马达的转速，保持前后带速同步。PLC控制调频器逻辑图如图15：

图15 PLC控制调频器逻辑图

屋面板安装的高空轧制和水平运输是施工现场最困难的环节，需要采取特殊的施工措施才能圆满完成。

以T2航站楼登机长廊为例，登机长廊全长1440m，整个屋面板为反弧—正弧—反弧交替出现组成的连续直立锁边彩钢压型弧形板，轧制过程中既要保证屋面板能正常通过屋脊，同时又要保证在外力作用下屋面板的成型弧度要求知名地产综合生态城概念规划设计方案，55页，否则会造成轧制过程中面板折断及破损。屋面板轧制过程出板的状态（轧机仰角20°）模拟工况见图16。

从以上屋面板轧制工况可以看出，轧机仰角需达到20°时正弧屋面板才能正常通过屋脊，但反弧屋面板会翘的很高，面板自轧机出口后的成型控制非常困难。因此我们采取如下措施：

（1）制作安装高架变频调速可移动平台，采取现场高空轧制的方法实现屋面板的垂直运输；

（2）在高架变频调速可移动平台上设置旋转机构来实现轧机仰角的调整，轧制面板反弧时的轧机仰角应调整到10°，轧制面板正弧时的轧机仰角应调整到20°；

（3）采用“架设空中索道，采用空中滑轮人工牵引”的屋面板轧制水平运输方式在高空出板水平输送。该方法简单有效，操作方便，劳动强度小，劳动效率较高，能够很好的确保屋面板的轧制成型质量。

长廊屋面板高架变频调速可移动平台轧制及运送屋面板示意图见图17。

与高架移动平台采用销铰连接的旋转机构（见图18）。

文鼎苑冬季施工方案图18 旋转机构示意图