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    既要節省用鋼又要保證安全 阿爾及爾新機場(chǎng)這樣造
    來(lái)源:建筑鋼結構網(wǎng)  作者:  時(shí)間:2018-06-20   關(guān)鍵詞:阿爾及爾 新機場(chǎng)  

    摘要: 作者|須臾千秋,清華大學(xué)土木工程博士 近些年來(lái),中國建筑企業(yè)承建了一帶一路沿線(xiàn)國家許多大規模工程,其中在非洲的深耕程度最高,而

       作者| 須臾千秋,清華大學(xué)土木工程博士

        近些年來(lái),中國建筑企業(yè)承建了一帶一路沿線(xiàn)國家許多大規模工程,其中在非洲的深耕程度最高,而阿爾及利亞就是典型代表。

      阿爾及利亞位于北非,人口4000萬(wàn),是世界第二大天然氣出口國,非洲的第四大經(jīng)濟體?,F如今,阿爾及利亞的首都阿爾及爾正在逐漸崛起成為北非的重要交通樞紐,建于2006年、旅客吞吐量?jì)H為500萬(wàn)人次的舊機場(chǎng)已然不堪重負。

      為此,自2014年開(kāi)始,阿爾及爾市開(kāi)始在舊機場(chǎng)的西側興建新機場(chǎng),而承建這座新機場(chǎng)項目的正是中國的建筑企業(yè)。

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      (一)最復雜的鋼結構施工,如何改變傳統?

      阿爾及爾的新機場(chǎng)可以利用舊有機場(chǎng)的跑道,主要建設項目是一座鋼結構的航站樓和一座能源中心。

      航站樓的屋面鋼結構最大跨度達180米,拱高45米,節點(diǎn)復雜,被業(yè)界譽(yù)為“世界上設計、施工難度最大、復雜程度最高”的鋼結構項目之一。

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      這一巨大的跨度對于傳統的鋼結構而言是難以實(shí)現的。

      如果采用傳統的變截面箱形鋼梁,屋面就會(huì )產(chǎn)生較大的彎矩,從而導致用鋼量過(guò)大,既浪費資金,又影響建筑安全。此外,由于跨度太大,傳統的H型次梁還會(huì )導致面外失穩的問(wèn)題,影響結構安全性。過(guò)大的跨度還會(huì )導致鋼箱梁內部的結構過(guò)于復雜,焊接量大,很容易引起構件變形。此外,面對大跨度結構,傳統鋼結構還面臨施工組織難度大、節點(diǎn)連接復雜、施工風(fēng)險大等問(wèn)題。

      按照合同約定,結構的用鋼量只有一萬(wàn)噸,但如果按照傳統的建造方法,用鋼量至少也要一萬(wàn)四千噸才能保障安全,這一差額是無(wú)法彌補的。因此,阿爾及爾機場(chǎng)的建造必須采用全新的結構模式。

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      中國施工方運用現代價(jià)值工程理念,對鋼結構方案展開(kāi)了優(yōu)化設計,采用變截面的倒三角桁架代替原來(lái)的箱形鋼梁,充分利用三角桁架桿件的上弦受壓、下弦受拉軸向受力性能,使鋼材的受力性能得以充分發(fā)揮,不僅結構形式合理,用鋼量也大大節約。

      此外,工程師們還巧妙地利用箱型次梁代替H型次梁,調整了結構性能的各項系數,在適當的位置增加支撐,大幅度減小了用鋼量,同時(shí)還降低了結構自重,使得抗震能力大為增強。

      新設計方案的預制化程度還大為增加,采用螺栓連接代替了原來(lái)的焊接,減少現場(chǎng)危險而麻煩的高空仰焊作業(yè),極大地加快了施工進(jìn)度。此外,新方案還使用普通鋼材節點(diǎn)替換原設計中的鑄鋼節點(diǎn),僅這一項就節約了576萬(wàn)元的成本。

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      在機場(chǎng)內部,工程師們還進(jìn)行了一項大膽的嘗試,即在現有每根108米跨度的主梁下,加一根樹(shù)狀結構柱子。

      這種樹(shù)狀結構柱力流明確、可縮小屋面跨度、兼作結構耗能構件及結構美觀(guān)功能,達到了減小屋面在強震作用和風(fēng)荷載作用下的水平位移、提高鋼結構安全度的目的。這些增加的柱子還大大降低了主梁的負擔,減小了主梁自重,進(jìn)而大大加快了施工速度,降低施工難度。

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      巧妙的設計意味著(zhù)極高的精度要求。航站樓主桁架之間的連接由6個(gè)桿件、312個(gè)高強螺栓進(jìn)行直接高空對接,誤差需控制在2毫米以?xún)?,此種難度可想而知。

      為滿(mǎn)足加工進(jìn)度,工程師們采取對桁架在加工廠(chǎng)內進(jìn)行預拼裝的措施,取得了理想的效果,整個(gè)鋼結構的優(yōu)化施工和安裝最終僅僅耗時(shí)4個(gè)月,在工期上和造價(jià)上都有了顯著(zhù)的節省。

      (二)在北非大沙漠里修機場(chǎng),如何對抗毒辣的陽(yáng)光?

      阿爾及爾機場(chǎng)位于地中海南岸的茫茫沙漠之中,這里晝夜溫差巨大,陽(yáng)光毒辣,建筑材料的老化速度非???。尤其是地中海的特殊氣候環(huán)境,使得這里冬季溫和多雨,夏季炎熱干燥,而建筑的防水材料通常是由高分子有機物制成的,很容易被干熱的氣候造成巨大破壞,從而嚴重降低使用壽命。

      阿爾及爾機場(chǎng)采用了S80-10型瀝青聚氨酯防水涂料。這是一種雙組份反應型液態(tài)涂膜防水材料,常溫固化后就能形成富有彈性的整體化橡膠狀防水層,防水性能可靠。它尤為引人注目的優(yōu)點(diǎn)就是耐熱耐寒性能極好,抗老化性能極佳。

      然而,這種材料的施工并不簡(jiǎn)單。它要經(jīng)過(guò)清理、找平、多次涂刷與多次鋪設無(wú)紡布才能完成,在整個(gè)施工過(guò)程中必須十分謹慎,才能避免材料的起泡和膨裂,這對施工人員的技術(shù)有很高的要求。

      不僅僅是來(lái)自空中的降水要防,地下水也要防。

      在阿爾及爾機場(chǎng)工程中,工程師們使用了鈉基膨潤土防水毯來(lái)做地下防水。這是一種新型的防水材料,性能優(yōu)越。在遇水時(shí),鈉基粒子膨潤土可以膨脹至24倍,形成黏性高且濾失量低的均勻膠體系統,在土工布的限制下充分密實(shí),進(jìn)而有效防水。

      由于這是一種天然無(wú)機材料,因此對人和土壤都無(wú)毒無(wú)害,對環(huán)境沒(méi)有特別的影響,具有良好的環(huán)保性能。

      它的施工簡(jiǎn)便,效率高,不需要像傳統防水材料那樣進(jìn)行加熱和粘貼,只需用膨潤土粉末和釘子、墊圈進(jìn)行搭接和固定即可。

      鈉基膨潤土防水毯是現有防水材料中施工工期最短的,施工后無(wú)須花費大量人力進(jìn)行檢查,如果發(fā)現防水缺陷也容易維修,被廣泛應用于國內大、中型工程的地下防水,如水利、機場(chǎng)、隧道等工程中。

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      盡管鈉基膨潤土性能優(yōu)良,然而它在國際市場(chǎng)上仍然未能推廣。由于缺乏成功的施工經(jīng)驗和足夠多的建設項目,國際市場(chǎng)對鈉基膨潤土的防水性能仍然將信將疑。不過(guò),阿爾及爾機場(chǎng)中鈉基膨潤土的成功運用,已經(jīng)足以為以后的項目提供借鑒。

      可以說(shuō),未來(lái)將會(huì )有越來(lái)越多的技術(shù),在中國人的證明和推廣下走向世界。

      (三)不止新機場(chǎng),原來(lái)舊機場(chǎng)也是中國建的?

      其實(shí),不要看了阿爾及爾新機場(chǎng)就覺(jué)得中國建筑企業(yè)很了不起。事實(shí)上,就連該國2006年建成的舊機場(chǎng)也是中國建的。

      從1982年開(kāi)始,中國建筑企業(yè)已經(jīng)在阿爾及利亞深耕了36年,從最初的普通住宅項目到如今遍布阿爾及利亞全國的基建和高端公共設施,中國建筑企業(yè)率先為中國企業(yè)實(shí)施海外戰略做活了第一個(gè)“眼”。

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      在1991年阿爾及利亞內戰爆發(fā)、外商紛紛撤離的情況下,只有中國建筑企業(yè)堅持留了下來(lái)與阿國人民共患難。

      堅守必然獲得回報,正是這種同生共死的經(jīng)歷,奠定了中國建筑企業(yè)在阿爾及利亞政府和人民心中的地位,讓中國企業(yè)擊敗了許多國際頂尖承包商,接下了無(wú)數大單,甚至包括外交部新辦公大樓、憲法委員會(huì )辦公大樓、國家會(huì )議中心這些國家政府機關(guān)。

      在2003年5月,阿爾及爾舊機場(chǎng)的施工過(guò)程中恰逢一次6.7級大地震,項目部租用的當地人的一座樓房倒塌,9名員工不幸犧牲在了異國他鄉。然而這次地震后,中國企業(yè)建設的房屋和工程無(wú)一倒塌,機場(chǎng)的建設也沒(méi)有被耽擱。

      這次地震后,中國制造的過(guò)硬質(zhì)量和中國工程師們的專(zhuān)業(yè)態(tài)度被阿爾及利亞全國看在眼里。

      結語(yǔ)

      阿爾及爾的新機場(chǎng)占地65萬(wàn)平方米,項目總投資8.9億美元,包括新航站樓、配套高架橋和停車(chē)場(chǎng)以及新的停機坪,年旅客吞吐量達到1000萬(wàn)人次,具備國際民航協(xié)會(huì )A級標準。

      它于2014年12月25日開(kāi)工,即將于2018年內建成通航。屆時(shí),阿爾及利亞的經(jīng)濟發(fā)展將會(huì )更加迅速,與中國的聯(lián)系也會(huì )日益緊密。

      作為世界上認知度最高的標簽,中國制造(Made in China)正尋求戰略升級?!噶瞬黄鸬闹袊圃臁箤?zhuān)欄,力邀行業(yè)權威、資深玩家,呈現他們眼中的中國創(chuàng )新之路。

    模范表彰展風(fēng)采 巾幗英姿綻芳華 | 建筑鋼結構行業(yè)巾幗模范代表座談交流會(huì )圓滿(mǎn)成功

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