大型跨线高铁站房大跨度长悬挑屋盖钢桁架安装及卸载技术
C o n s t r u c t i o n  S t a n d a r d i z a t i o n  /建设标准化
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（中铁建工集团有限公司，山东　青岛　266000）
摘要：新建济南至青岛高速铁路潍坊北站钢结构屋盖结构为空间钢管三角桁架，桁架跨度为50~70米，最大悬挑长度28米，投影面积5万平方米。屋盖钢结构安装采用“厂内下料散件发运+现场拼装+分段吊装”的总体思路，卸载通过临时支撑，遵循分区、分级、等量、均衡（等比例）的原则循环卸载。结合现场施工条件要求，既保证了安装精度、卸载效率，又保证了钢结构施工质量安全。
关键词：深化设计；分段吊装；循环卸载
1　工程概况
潍坊北站屋盖钢桁架跨度为50~70米，最大悬挑长度28米，投影面积5万平方米，建筑总高度41.04米。屋盖最大跨度为100米，杆件交叉数量多，节点复杂，南北站房结构比较复杂，为大跨度大悬挑空间折面风筝造型，支撑斜管材质为Q345C-Z25，厚板使用量大，最大厚度达75mm。站房跨线区域为规整的空间三角桁架。
图1 潍坊北站屋盖结构平面布置图
2　工程特点及难点2.1　工程特点
2.1.1　钢结构体量大
屋盖钢桁架重量约1万吨，投影面积5万平方米。屋盖杆件数量众多，临时支撑使用量大，焊缝达1.7万米。2.1.2　安全、质量标准高
钢桁架安装质量精度要求高，焊缝为全熔透一级焊缝，质量目标为“国家优质结构”工程。高空拼接吊装、焊接安全要求高，安全目标为杜绝死亡事故，达到省级安全文明工地标准。
2.1.3　分段划分
根据跨线高铁站房屋盖结构特点以及现场条件，对屋盖结构进行分段划分，施工过程中采取分段吊装的思路。2.2　工程难点
2.2.1　施工场地狭小、工期紧张
受制于红线范围以及其它配套工程施工并结合高铁站房特点，施工场地狭小。整个站房工期为16个月，为确保后续金属屋面、精装等工程的推进，屋盖钢桁架施工工期仅为
3个月，施工难度大。
2.2.2　屋盖大跨度、大悬挑、多折面造型复杂
潍坊北站屋盖最大跨度达100米，桁架跨度为50~70米，最大悬挑长度达28米。南北站房“盘鹰风筝”造型，折面众多，施工过程难度极大。
2.2.3　交叉作业众多、高空安全隐患大
潍坊北站屋盖钢结构施工过程中交叉作业现象较多，不仅面临不同单位之间交叉作业（与铺轨、站台、广场、四电施工单位之间），还存在同单位各类工程交叉施工（与幕墙、精装、金属屋面等）。钢桁架焊接工程量大，构件倒运条件复杂，质量要求高，高空拼接吊装、焊接安全隐患大。3　施工要点3.1　深化设计
潍坊北站由于钢结构的特殊性，在进行施工方案深化设计时，应考虑到钢结构与吊装单位的相互协调，对安装分段、安装接口形式进行合理的设计，充分考虑并制定切实可行且能够满足施工要求的深化设计方案。运用BIM 技术进行钢结构施工过程三维可视化模拟，并对钢结构重点部位可施工性进行分析，所有的钢构件、装饰材料、节点连接、螺栓焊缝等信息均通过三维实体建模进入整体模型，BIM 三维实体与后续实际建造的建筑完全一致，在施工前检查碰撞、装配，如果出现错误，可以及时在模型上调整误差、修改施工详图，避免加工后出现返工、报废等浪费，解决结构与结构、结构与其它专业碰撞问题，达到施工优化的目的。3.2　屋盖钢桁架安装3.2.1　分段划分
安装分段划分是本工程施工的重点，因为结构跨度大、造型复杂、结构高低落差大，分段划分是否合理对结构安装质量和效率影响很大。分段划分时重点要考虑吊装机械的起重性能、拼装胎架的制作难度、二次倒运条件和能力、整体安装顺序等。
（1）分段划分情况依据结构固有支撑体系，充分考虑檩条、檩托等次结构的构造形式，合理进行主结构分段划分，并优化临时支撑用量。潍坊北站共划分360个分段，其中南北站房各96个，中间区域114个以及54个。各分区构件重量1.54吨-43.73吨不等，吊装半径24m-68m。（2）吊装机械选型及站位根据钢桁架结构特点、分段划分工况以及现
李　帅
大型跨线高铁站房大跨度长悬挑屋盖
报高铁乘务条件钢桁架安装及卸载技术
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场施工条件进行吊装模拟，确立了以正线为界，南北两侧顺站房结构边界共设置4台400T 履带吊（35m+70m+超起的塔式工况）进行逐次吊装的思路。3.2.2　分段拼装
根据管桁架结构特点及分段划分情况，现场拼装采取卧拼的方式。拼装场基础未硬化，因地质条件较好且经过地基处理，胎架地梁采用路基箱作为胎架地梁，相邻路基箱间采用两道钢管焊接固定。
为了保证安装精度，必须严格控制分段拼装质量。胎架位置、胎架标高、胎架稳定性以及胎架构造是否满足胎架详图要求是把控重点。
分段拼装工序如下：
场地平整硬化→铺设胎架地梁→根据拼装胎架详图安装胎架立杆→控制胎架模板标高→拼装胎架整体检查报验→主弦杆上胎并调节定位→腹杆上胎→装配完成后报验→构件焊接→超声波探伤自检→第三方探伤抽检→焊缝区域油漆补涂→分段脱胎。
3.2.3　主次桁架分段安装
根据构件分段划分原则及现场吊装思路，现场分段拼装完成的构件采用履带吊直接吊装就位，采用结构抗震支座、格构式临时支撑、相邻桁架嵌补三类安装方法。安装过程构件严格按计算结果起拱。
主次桁架安装前四大准备工作：
（1）计算机三维仿真模拟查构件重心，用于指导起重工挂钩。
（2）根据技术要求确定高空定位点，敲上洋冲标记，便于高空三维定位时精确定位。
（3）高空安全防护措施到位，以确保高空操作安全。（4）设置桁架端口对接处的临时定位卡码，能有效提高高空定位效率。3.2.4　临时支撑安装
根据现场条件，南北站房悬挑分段对应的地面条件较复杂，部分支撑桁架斜管的临时支撑落在下部劲性钢梁上，部分临时支撑落在地面。落地的临时支撑采用路基箱转换，落在劲性钢梁上的临时支撑采用H 型钢转换，临时支撑与路基箱或转换梁间焊接固定。由于临时支撑高度较高，安装时需设置缆风绳。
3.2.5　结构自有支撑体系安装
支撑桁架主要分布在南北站房悬挑桁架下方，支撑桁架由斜支撑主管和腹管组成，主管与腹管间通过销轴连接。主管安装时采用临时支撑辅助安装，将主管分段拼装成整体进行吊装，临时支撑设置在节点位置，临时支撑下部通过钢平台直接落地。
安装时先进行铸钢节点安装，再进行支撑主管定位。由于支撑桁架的特殊构造，腹杆关节轴承与主桁架连接，因此腹杆安装时需与主桁架同步进行。
3.3　结构卸载，临时支撑拆除
卸载过程是主体结构和支架相互作用的一个复杂过程，是结构受力逐渐转移和内力重新分布的过程。在该过程中，影响结构安全的因素很多，支架的设计、卸载方案的选择、卸载过程的有效控制等均会对结构本身产生很大影响。因此，卸载是本工程施工过程中的一个关键环节。
本工程卸载遵循分区、分级、等量、均衡（等比例）的原则循环卸载。本工程临时支撑顶部胎架均采用圆管+码板的构造形式，经过验算，卸载变形量很小，卸载时对胎架码板采用火焰抽条切割，直到结构管与胎架脱离完成卸载。
卸载前经过变形量验算工况模拟确定南北站房最大竖向变形量为-52.7mm（最大悬挑位置），中间区域最大竖向变形量为-18mm。介于此，安装过程中构件严格按计算起拱。
卸载过程中对结构变形值进行监测，在构件上观测点位置贴反射贴片，观测点设置在主桁架跨中位置，采用全站仪对卸载前和卸载后同一点进行观测并作好记录，了解结构实际变形值，为后道工序施工提供参考。
图2 卸载示意图
4　结束语
通过对大跨度长悬挑屋盖钢桁架安装及卸载技术的应用，解决了潍坊北站屋盖钢结构施工困难。施工时
采用分段吊装、高空嵌补拉杆，精准、高效、安全地完成了结构施工，即保证了吊装的高效性，又节约支撑架的搭设。该技术的应用，不仅确保了钢结构安装精度，同时保证结构的整体稳定性和安全性。并为同类工程提供了参考，具有较好的经济社会效益。
作者简介：李帅（1985-），男，籍贯：山东青岛，学历：本科，职称：工程师，研究方向：钢结构施工研究工作。
参考文献：
[1]王立军.GB50017—2017《钢结构设计标准》简述[J].钢结构,2018,33(06):77-79,114.

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