鋼結構技術論文
中國建筑金屬結構協會
建筑鋼結構分會主辦
[摘 要] 武漢火車站鋼結構包括中央站房結構、樓面結構、雨棚結構和附屬結構。中央站房為大跨度空間雙曲雙拱結構，主拱支撐最大距度達116m，在安裝過程中桁架自身柔性較大，除了進行施工模擬計算外，本項目還對施工全過程進行了實時監測，確保施工過程的安全。
[關鍵詞] 監測內容 位移監測 應變監測
1 概述
武漢站鋼結構采用“大型滑移胎架、高空原位安裝法”進行施工，即在結構原位下方分區搭設大型滑移胎架支撐體系，結構部件吊至高空組對安裝，結構單元片區形成整體穩定后，胎架滑移至下一區間施工。
滑移法雖然在工程已有很多應用，但武漢站鋼結構體系十分復雜，分區安裝卸載也給施工提出了更高的要求，因此利用振弦式表面應變計監測技術，對施工中一些重要階段進行了實時監測，確保了施工過程的安全性。
2 監測目的
施工監測的目的就是根據實際的施工工序，以及現場獲取的參數和數據，對結構進行實時理論分析和結構驗算，對每一施工階段，根據結構分析驗算結果確定施工誤差狀態，采用預警體系對施工狀態進行安全度評價和災害預警，給施工過程提供決策性技術依據，從而正確的輔助施工，確保結構線形與受力狀態符合設計要求。
武漢站施工監測包含位移監測和應變監測：
位移監測主要是各控制點的坐標及變形控制，防止在鋼結構吊裝施工過程中出現與理論值相差較大的轉角和位移，施工完成后，各主控點的坐標和變形要滿足設計要求。位移監測的目的主要就是通過各監測點的測量，得出各監測點吊裝后實測坐標或位移，并與控制值進行對比，得出結構在各工況下的位移變化，然后提交監測數據給施工單位。
應變監測的主要部位是設計和ANSYS施工過程模擬計算結果中應力較大的節點、弦桿、鋼梁等，通過對這些最不利位置應變的實時監測，以達到使結構施工完成之后能符合理論設計值，從而保證結構的安全性。
3 位移監測
3.1 中央站房位移監測點
中央站房由拱、桁架結構組成，跨度都較大，外形均為弧線，整個結構外形成波浪狀。施工過程中位移較大和位移控制較嚴格的點主要集中在主拱的拱腳、1/4跨和拱頂，半拱斜立柱的柱頂、柱腳，主拱的V撐，屋面下弦部分控制點，詳見圖1~2所示。
圖1 J軸主拱位移測點布置圖
圖2 桁架位移測點布置圖
3.2 樓面位移監測點
樓面分為18.8m樓面和25m樓面，其結構采用鋼柱—實腹梁框架結構，樓板為壓型鋼板-混凝土結構組合樓板。施工過程中位移應嚴格控制的點主要集中在樓面變形縫和主梁的的柱頂和柱腳，詳見圖3。
圖3 樓面位移測點布置圖
4 位移監測
4.1 中央站房應變監測點
中央站房結構施工過程中應力較大部位主要集中在主拱落地V撐，存在短立柱的主拱V撐，中央站房屋面上部分弦桿以及鑄鋼節點上，詳見圖4~5。
圖4 F軸半/主拱應變測點布置圖
圖5 桁架應變測點布置圖
4.2 樓面應變監測點
樓面施工過程中應力較大部位主要集中在部分主梁的跨中、懸挑端的根部，電梯井柱在地面以上0.3m處及電梯井在10.25～18.8m之間的斜撐，詳見圖6~7。
圖6 18.8m樓面應變測點布置圖
圖7 電梯井斜撐應變監測布置
5 監測頻率及時機
鋼結構施工監測時間極為重要，監測時間不正確將得不到正確的數據，也無法指導施工。
施工期間中央站房、樓面等部分的監測數據的采集工況詳見表1。
表1 武漢站施工過程監測工況統計表
6 結論
通過對武漢站鋼結構施工全過程施工監測，并于施工模擬分析對比，數值相差不大，可以證明，結構的安裝過程是合理的、可控的，這為今后的大跨度鋼結構施工監測提供了參考和依據。
參 考 文 獻
【1】 尹德鈺。 網殼結構設計。 北京:中國建筑工業出版社,1996
【2】 董繼斌。雙層柱面網殼選型與設計。 鋼結構, 1997
【3】 《建筑結構設計術語和符號標準》 GB/T50083-97
【4】 《建筑結構可靠度設計統一標準》 GB 50068-2001
【5】 《建筑結構荷載規范》 GB 50009-2001
【6】 《鋼結構設計規范》 GB 50017-2003
作者簡介：段其磊，中建鋼構武漢分公司，原武漢新火車站項目技術部副經理
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