中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會
建筑鋼結(jié)構(gòu)分會主辦
[摘 要]: 武漢火車站鋼結(jié)構(gòu)包括中央站房結(jié)構(gòu)、樓面結(jié)構(gòu)、雨棚結(jié)構(gòu)和附屬結(jié)構(gòu)。中央站房部分為武漢站施工最為復(fù)雜的區(qū)域，在有限的空間與時(shí)間的前提下，采用了桁架散件與片狀結(jié)合安裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了中央站房的高質(zhì)與快速施工。
[關(guān)鍵詞]:大型滑移胎架 吊裝單元劃分
1 工程概況
圖1 武漢站三維示意圖
中央站房由五個(gè)主拱作為支撐，截面為橢圓變截面鋼管，單拱最大跨度116m，最大拱頂中心標(biāo)高為58.157m，拱上有樹枝狀V型錐管支撐，用于支撐縱橫管桁架形成的屋蓋結(jié)構(gòu),見圖1。屋蓋投影面積為307.813m×184.00m，縱橫桁架將屋蓋結(jié)構(gòu)劃分為58×33個(gè)單元網(wǎng)格，橫軌桁架為空間雙曲雙拱結(jié)構(gòu)，順軌桁架為平面桁架，橫軌桁架為屋蓋結(jié)構(gòu)的主受力構(gòu)件。
2 總體方案選擇
武漢站建筑造型、結(jié)構(gòu)形式以及現(xiàn)場施工環(huán)境，采用“大型滑移胎架”進(jìn)行施工，即在結(jié)構(gòu)原位下方分區(qū)搭設(shè)大型滑移胎架支撐體系，結(jié)構(gòu)部件吊至高空組對安裝，結(jié)構(gòu)單元片區(qū)形成整體穩(wěn)定后，胎架滑移至下一區(qū)間施工。
本項(xiàng)目在施前還針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)其它常見施工方案進(jìn)行了思考，但都局限于武漢站的特點(diǎn)而不適合。
A、原位胎架施工法
針對一些工期相對輕松的工程，原位胎架（原位滿堂腳手架或胎架）具有施工安全、方便定位等優(yōu)點(diǎn)，但本工程施工工期十分緊張，原位設(shè)置腳手架，其安拆時(shí)間過長，將極大的影響后續(xù)土建施工。
B、提升施工法
對于規(guī)整的單層、支撐簡潔的多層平面結(jié)構(gòu)，比較適合采用提升法施工。
就本工程而言，結(jié)構(gòu)剛度相對較弱，提升點(diǎn)的布設(shè)困難；支撐體系復(fù)雜，高空對接就位質(zhì)量難以保證；提升施工不可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)較大，結(jié)構(gòu)體系見圖2。
圖2 鋼結(jié)構(gòu)與橋梁關(guān)系
3 吊裝單元的劃分與選擇
選定了胎架滑移施工整體安裝方案，吊裝單元的劃分與選擇方式又將成為研究的重點(diǎn)，其對施工質(zhì)量與進(jìn)度影響重大，針對橋建合一武漢站的特點(diǎn)，共有三種單元劃分形式：1、散件(相貫桿件)高空拼裝；2、大單元地面拼裝整體吊裝；3、散件與片狀結(jié)合施工。
3.1 散件(相貫桿件)高空拼裝
主要施工方法：桁架所有桿件在工廠下料，高空直接組對相貫口及所有節(jié)點(diǎn)板，見圖3。
方案優(yōu)點(diǎn)：A、相對減少工廠及地面拼裝工作量，降低了構(gòu)件運(yùn)輸要求；B、桿件直接焊接，相對減少了現(xiàn)場對接接頭。
方案缺點(diǎn)：A、單節(jié)點(diǎn)相貫桿件數(shù)量較多且重疊相貫，另有多板穿插其中，組對、施焊時(shí)須先后進(jìn)行，部分焊縫在高空無法施工焊，質(zhì)量難以保證；B、現(xiàn)場施工工作量增大（112300個(gè)相貫口、11500塊穿心節(jié)點(diǎn)板、9870個(gè)非穿心節(jié)點(diǎn)板、34300塊加勁板），工期難以保證；C、現(xiàn)場安裝測量定位困難，施工質(zhì)量難以保證，不可控因素多；D、節(jié)點(diǎn)焊接量大且集中，焊接變形大，容易形成較大的焊接殘余應(yīng)力，對結(jié)構(gòu)整體受力不利。
圖3 多管相貫節(jié)點(diǎn)示意圖
3.2 大單元地面拼裝整體吊裝
主要施工方法：將2-3榀桁架在拼裝場地進(jìn)行整體拼裝后，采用大噸位吊裝設(shè)備吊裝就位。
方案優(yōu)點(diǎn)：A、結(jié)構(gòu)整體性相對較好；B、減少高空焊接工作量；
方案缺點(diǎn)：A、現(xiàn)場施工場地狹小，無法提供拼裝作業(yè)面，只能進(jìn)行場外拼裝，但限于道路及橋梁施工影響很難運(yùn)輸；B、兩片結(jié)構(gòu)體積通常達(dá)18.75m*8m*7.5m，單塊整體剛度較差，吊裝運(yùn)輸時(shí)容易造成結(jié)構(gòu)永久性損壞；詳見圖4。
圖4大單元吊裝示意圖
3.3 散件與片狀結(jié)合施工
主要施工方法：根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)缆芳八跗鹬啬芰㈣旒芊殖刹考ǜ叨却蟮姆稚舷孪壹案箺U，其它的整片分段）高空進(jìn)行吊裝。
方案優(yōu)點(diǎn)：A、不受拼裝進(jìn)度的影響，可多點(diǎn)位展開施工；B、合適的構(gòu)件大小（構(gòu)件體積18m*3m*2m），能充分高效的發(fā)揮常用運(yùn)輸和吊裝機(jī)械的能力；C、將整個(gè)工程的工作量合理的分配給加工廠和現(xiàn)場安裝，更充分的發(fā)揮了各自的優(yōu)勢；D、將復(fù)雜節(jié)點(diǎn)（多管相貫和多板貫穿桿件以及加勁板的焊接）的焊接放在了加工條件更好的工廠施工，更好的保證了工程質(zhì)量；
方案缺點(diǎn)： A、相對增加了現(xiàn)場對接接頭；B、變形需嚴(yán)加控制。
綜上，三種吊裝單元的劃分均有其優(yōu)勢及缺點(diǎn)，根據(jù)武漢站鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇 “散件與片狀結(jié)合施工”。
4 具體的分段原則
4.1 桁架分段示意圖詳見圖5
圖5 桁架分段示意圖一
4.2 桁架分段拼裝示意圖詳見圖6
圖6 桁架分段示意圖二（工廠加工）
4.23 桁架節(jié)點(diǎn)示意圖詳見圖7
圖7 節(jié)點(diǎn)示意圖
5 結(jié)論
通過采用片狀與散狀結(jié)合安裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)桁架的快速定位，高質(zhì)焊接，大大促進(jìn)行了現(xiàn)場的工期與質(zhì)量，為后續(xù)專業(yè)盡快插入施工提供了條件，同時(shí)此技術(shù)為此后大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)的安裝提供了參考，拓寬了思路。
參考文獻(xiàn)
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【4】鮑廣? 鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及實(shí)例 2005
【5】董石麟;羅堯治;趙陽 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐與學(xué)科發(fā)展 2005
作者簡介：蔣官業(yè)，中建鋼構(gòu)有限公司武漢分公司總工程師。
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