【早安结构】中国施工方突破北非机场钢结构技术难题

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阿尔及尔的新机场可以利用旧有机场的跑道，主要建设项目是一座钢结构的航站楼和一座能源中心。

航站楼的屋面钢结构最大跨度达180米，拱高45米，节点复杂，被业界誉为“世界上设计、施工难度最大、复杂程度最高”的钢结构项目之一。

（施工中的航站楼）

这一巨大的跨度对于传统的钢结构而言是难以实现的。

如果采用传统的变截面箱形钢梁，屋面就会产生较大的弯矩，从而导致用钢量过大，既浪费资金，又影响建筑安全。此外，由于跨度太大，传统的H型次梁还会导致面外失稳的问题，影响结构安全性。过大的跨度还会导致钢箱梁内部的结构过于复杂，焊接量大，很容易引起构件变形。此外，面对大跨度结构，传统钢结构还面临施工组织难度大、节点连接复杂、施工风险大等问题。

按照合同约定，结构的用钢量只有一万吨，但如果按照传统的建造方法，用钢量至少也要一万四千吨才能保障安全，这一差额是无法弥补的。因此，阿尔及尔机场的建造必须采用全新的结构模式。

（航站楼内景）

中国施工方运用现代价值工程理念，对钢结构方案展开了优化设计，采用变截面的倒三角桁架代替原来的箱形钢梁，充分利用三角桁架杆件的上弦受压、下弦受拉轴向受力性能，使钢材的受力性能得以充分发挥，不仅结构形式合理，用钢量也大大节约。

此外，工程师们还巧妙地利用箱型次梁代替H型次梁，调整了结构性能的各项系数，在适当的位置增加支撑，大幅度减小了用钢量，同时还降低了结构自重，使得抗震能力大为增强。

新设计方案的预制化程度还大为增加，采用螺栓连接代替了原来的焊接，减少现场危险而麻烦的高空仰焊作业，极大地加快了施工进度。此外，新方案还使用普通钢材节点替换原设计中的铸钢节点，仅这一项就节约了576万元的成本。

（专门生产的铸钢节点）

在机场内部，工程师们还进行了一项大胆的尝试，即在现有每根108米跨度的主梁下，加一根树状结构柱子。

这种树状结构柱力流明确、可缩小屋面跨度、兼作结构耗能构件及结构美观功能，达到了减小屋面在强震作用和风荷载作用下的水平位移、提高钢结构安全度的目的。这些增加的柱子还大大降低了主梁的负担，减小了主梁自重，进而大大加快了施工速度，降低施工难度。

（航站楼钢架内的树形柱）

巧妙的设计意味着极高的精度要求。航站楼主桁架之间的连接由6个杆件、312个高强螺栓进行直接高空对接，误差需控制在2毫米以内，此种难度可想而知。

为满足加工进度，工程师们采取对桁架在加工厂内进行预拼装的措施，取得了理想的效果，整个钢结构的优化施工和安装最终仅仅耗时4个月，在工期上和造价上都有了显著的节省。

在北非大沙漠里修机场，如何对抗毒辣的阳光？

阿尔及尔机场位于地中海南岸的茫茫沙漠之中，这里昼夜温差巨大，阳光毒辣，建筑材料的老化速度非常快。尤其是地中海的特殊气候环境，使得这里冬季温和多雨，夏季炎热干燥，而建筑的防水材料通常是由高分子有机物制成的，很容易被干热的气候造成巨大破坏，从而严重降低使用寿命。

阿尔及尔机场采用了S80-10型沥青聚氨酯防水涂料。这是一种双组份反应型液态涂膜防水材料，常温固化后就能形成富有弹性的整体化橡胶状防水层，防水性能可靠。它尤为引人注目的优点就是耐热耐寒性能极好，抗老化性能极佳。

然而，这种材料的施工并不简单。它要经过清理、找平、多次涂刷与多次铺设无纺布才能完成，在整个施工过程中必须十分谨慎，才能避免材料的起泡和膨裂，这对施工人员的技术有很高的要求。

不仅仅是来自空中的降水要防，地下水也要防。

在阿尔及尔机场工程中，工程师们使用了钠基膨润土防水毯来做地下防水。这是一种新型的防水材料，性能优越。在遇水时，钠基粒子膨润土可以膨胀至24倍，形成黏性高且滤失量低的均匀胶体系统，在土工布的限制下充分密实，进而有效防水。

由于这是一种天然无机材料，因此对人和土壤都无毒无害，对环境没有特别的影响，具有良好的环保性能。

它的施工简便，效率高，不需要像传统防水材料那样进行加热和粘贴，只需用膨润土粉末和钉子、垫圈进行搭接和固定即可。

钠基膨润土防水毯是现有防水材料中施工工期最短的，施工后无须花费大量人力进行检查，如果发现防水缺陷也容易维修，被广泛应用于国内大、中型工程的地下防水，如水利、机场、隧道等工程中。

（钠基膨润土防火毯）

尽管钠基膨润土性能优良，然而它在国际市场上仍然未能推广。由于缺乏成功的施工经验和足够多的建设项目，国际市场对钠基膨润土的防水性能仍然将信将疑。不过，阿尔及尔机场中钠基膨润土的成功运用，已经足以为以后的项目提供借鉴。

可以说，未来将会有越来越多的技术，在中国人的证明和推广下走向世界。