邻近营业线大跨度异形桁架+网架组合钢结构屋盖整体提升施工技术研究

邻近营业线大跨度异形桁架+网架组合钢结构屋盖整体提升施工技术研究

程宇,崔万东,谢钊

中铁建工集团第五建设有限公司

摘要：大型高铁站房建设施工过程中，比较难的就是屋盖钢结构的施工，现阶段很多工程应用钢结构施工技术，不仅能够满足建筑物外形及结构要求，还能提升大跨度建筑结构的稳定性，因此应用到大型公共建筑施工中具有一定的优势。高层连体建筑施工中采用大跨度钢网架与钢桁架组合结构，这种结构有一定的施工难度，采用整体提升技术进行施工是比较稳妥的方法。钢结构施工主要分为两个阶段，即工厂制作环节及现场安装环节，文章主要对安装过程的施工技术进行分析，并以广州白云站为例，对其安装施工过程进行阐述，以期为钢结构屋盖施工提供经验借鉴。

关键词：钢网架；钢桁架；整体提升技术；屋盖；

钢网架和钢桁架组合结构在现代建筑中的运用主要是在高层建筑，大跨度的高层建筑在现代社会中是一种适应时代发展需求的建筑类型，人口和住房矛盾越来越严重，高层建筑在有限的土地利用面积上提高了利用率，为现代社会城市化发展提供了更多空间。为了避免高空作业的危险性，钢网架和钢桁架组合结构施工过程中将钢网架和钢桁架在低层的楼面上组装完成后，采用整体提升技术进行施工，高空作业量减少，在实际拼接上选择更为稳妥的方式进行交接。钢网架和钢桁架组合结构在建筑造型上满足了现代审美设计的要求，在建筑施工过程中，钢网架和钢桁架组合结构将两种钢结构架设的优势结合，在不同的位置可以有多种结构形式的选择，这种形式的结构减少了对高空支撑脚手架的使用，在简化施工形式的同时，保证工程质量水平，减少了施工成本的损耗，降低整体工程造价[1]。

1、钢结构工程概况    

本文以广东省白云站为例，站房上部屋盖为三维曲面造型，钢屋盖由中央候车室屋盖、南北侧波浪形“飘带”、四角桁架、东西侧光谷“花瓣”组成；中央候车室屋盖和南北侧波浪形“飘带”采用空间管桁架+网架结构组合形式；东西侧“光谷”采用实腹悬臂梁+刚性环梁+实腹拱组合形式。整个站房屋面投影面积为95224m²，平面投影最大尺寸为252.5mx412m，最大跨度64m，最大悬挑28m。钢结构整体工程量约18000吨。

屋盖支撑柱由钢管混凝土柱D1600x50组成。中央候车室屋盖、南北侧波浪形“飘带”主桁架为三角钢管桁架，主桁架自身高度2.8~3.7米，主要弦杆规格为D400x20~D750x50，主要腹杆规格为D219x10~D325x20；网架采用焊接球节点四角锥结构，网架结构自身厚度2米，主要钢管规格为D76x3.75~D377x20等，焊接球规格WS3012~WSR9045等；材质均为Q355B。

2、施工工艺技术       

2.1一期屋盖钢结构安装分区

根据屋盖钢结构分区划分原则：一期钢屋盖安装划分为提升区和吊装区。其中提升区包括1-T1、1-T2、1-T3和1-T2A、1-T3A共5部分；吊装区包括1-D1、1-D2、1-D3、1-D4和1-D4A共5部分。

2.2.一期提升区屋盖安装概述

提升区屋盖钢结构主要分布在高架层及承轨层结构上部；场地限制大型履带吊不能直接站位，采用“汽车吊、塔吊楼面拼装、整体提升”的方法施工：屋盖在投影位置楼面上拼装成分块（包括对应的屋盖主檩条和马道等零星构件），利用“超大型构件液压同步提升技术”将其整体提升到位。由于屋盖钢结构落差变化较大，加上部分投影在不同标高楼层结构，通过多次累计提升进行施工；最终达到降低拼装高度、减少高空嵌补的目的。

根据设计图纸：

1、1-T2和1-T2A区飘带屋盖投影于高架层洞口下方承轨层和站台结构；

2、中央1-T1区屋盖结构与两侧1-T3和1-T3A区飘带屋盖落差接近10m；

3、1-T1区3榀主桁架高差较大约1.8m。

综上所述：1-T2和1-T2A区分块屋盖结构采用塔吊和25吨汽车吊在高架层分段（块）拼装后采用80吨汽车吊在承轨层和站台上完成组装后，通过1次提升与高架层结构上拼装的1-T3和1-T3A区屋盖结构对接；1-T1区3榀主桁架及其间网架整体拼装提升与高架层结构上拼装的1-T3和1-T3A区屋盖结构对接；5个分区屋盖钢结构相连成整体后通过提升支架整体提升至设计标高位置。整个一期提升区钢屋盖投影面积约11600平方米，提升结构重量约1800吨（包含马道檩条等荷载）。

汽车吊在楼面行走作业，进行全面验算满足要求，详见附件《汽车吊上高架候车层楼面验算》。根据施工流程，进一步对80吨汽车吊高架面行走路线进行相应规划及加固，避免吊机出现在同一板单元并行或串行。

提升网架与结构钢柱之间设置有滑动支座，在柱顶提升架安装前，先定位滑动支座，并与钢柱顶面节点板焊接固定。当网架提升到位后，安装屋盖桁架下弦柱顶嵌补段，调整至设计安装位置后，进行桁架节点板与滑动支座上盖板的角焊缝焊接。

2.3一期站房屋盖提升支架及吊点设计

1、提升架及吊点布置原则：

（1）尽可能利用原屋盖支承结构即钢柱，作为提升吊点；

（2）在分块单元提升时或分块累积提升时，原钢柱提升点不能完全满足分块提升变形控制要求，需另外增加提升点，布设的提升点应满足钢屋盖变形和应力在相关规范可控范围内。

2、提升支架布置

屋盖桁架提升主要采用提升支架进行提升施工，考虑到提升支架安装高度较高，为考虑结构的稳定性并通过计算：整个一期钢屋盖提升共布置24组提升架，其中LTS1（A）~LTS4（A）等8组临时支架待洞口承轨层屋盖提升至与两侧高架层拼装屋盖结构连接成整体后可拆除。

根据提升受力计算和具体布置结果，提升结构共2种类型。类型1：柱顶提升架；柱顶部加设牛腿并焊接提升架，顶部提升钢梁设置2台提升油缸，对应下吊点与屋盖主桁架下弦杆连接。类型2：门式格构支撑提升架；利用2个格构架组合的门式提升支架，顶部提升钢梁设置1台提升油缸，对应下吊点与屋盖主桁架下弦杆连接。

单个格构支架截面为1.5m*1.5m，立杆为钢管Φ180*8，腹杆为钢管Φ102*6，材质为Q355B。支撑立杆之间采用M20安装螺栓连接固定，腹杆和立杆之间采用M16安装螺栓连接固定。格构支架上端口设置一田字形钢平台，钢平台采用HW250*250的H型钢焊接而成；支撑底部转换梁规格为H500*200，钢梁坐落于混凝土梁上，混凝土梁上预先设置埋件。

结束语：针对白云站钢结构屋盖施工过程中碰到的问题，解决大跨度异形桁架+网架组合钢结构屋盖整体提升等难点，详细说明了屋盖划区域提升方案等。钢网架与钢桁架组合结构整体提升技术在实际提升中还有很多的技术难点，在不断改进的过程中，精确设备，完善技术，保证提升技术的及时有效应用。提升工作中的危险性需要更加谨慎的工作态度，做好提升准备检查，试提升调试进一步确认安装的精确性，提升到位，技术合龙，每一个环节的准确配合才能保证整体技术提升效果的质量。

参考文献

[1] 郭成华.大跨度钢网架与钢桁架组合结构整体提升技术探讨[J].四川水泥，2016，（11）：49-55.