濟(jì)南東站大跨度鋼桁架施工方案優(yōu)化

劉雅楠 張 輝

(湖北工業(yè)大學(xué))

0 引言

大跨度結(jié)構(gòu)，在日益發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)，在各個(gè)地方都有著比較出色和突出的表現(xiàn)，因此，國(guó)內(nèi)外的工程師們?cè)诮ㄔ鞕C(jī)場(chǎng)、車站、會(huì)展中心等公共建筑的時(shí)候，偏向于選擇簡(jiǎn)潔、美觀的大跨度結(jié)構(gòu)。隨著動(dòng)車、高鐵的出現(xiàn)，我國(guó)的鐵路事業(yè)蒸蒸日上，對(duì)于旅客站房的設(shè)計(jì)建筑的標(biāo)準(zhǔn)也隨之提升。旅客站房不僅要有作為旅客使用設(shè)備的基本功能，還要具備站臺(tái)、避雨、行車、停車等一系列的性能，凸顯交通建筑的實(shí)用性、服務(wù)性和先進(jìn)性。在發(fā)揮功能的同時(shí)，也要具備一定的美學(xué)觀念，即要建造出符合時(shí)代特征的一體化的車站服務(wù)建筑。在這其中，運(yùn)用了大跨度鋼管結(jié)構(gòu)的避雨站臺(tái)的設(shè)計(jì)，就很好的彰顯了作為交通建筑所需要具備的便利、經(jīng)濟(jì)，以及符合大眾審美的建筑風(fēng)格和基本實(shí)用的功能。

1 濟(jì)南東站大跨度鋼桁架施工方案優(yōu)化

1.1 工程概況

濟(jì)南東站改建自原濟(jì)南火車站，占地面積達(dá)12.24公頃，凈建筑面積可達(dá)十萬(wàn)平方米，以高架乘客候車區(qū)和無(wú)臺(tái)柱的避雨區(qū)為建筑主體。其中前者規(guī)劃面積達(dá)一萬(wàn)八千平方米，選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其余八萬(wàn)兩千平方米全部劃歸為無(wú)臺(tái)柱避雨區(qū)的建設(shè)，采用了大跨度管桁架結(jié)構(gòu)。

無(wú)臺(tái)柱避雨區(qū)選建在乘客等候區(qū)的東西兩側(cè)，以高達(dá) 22.6m、跨度最大可達(dá)51.25m的23榀四連跨桁架為主，周圍搭建了跨度為20m的次桁架，選用寬翼緣工字型鋼作為檀條，鋼柱作為支撐結(jié)構(gòu)。其中主次桁架及鋼柱都選擇了Q345型的鋼管材料。

1.2 施工難點(diǎn)

①施工面有限，構(gòu)件運(yùn)輸及安裝難度大

濟(jì)南東站的建設(shè)選在原濟(jì)南車站處，交通情況并不好，大型鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)送等十分不便。建造濟(jì)南東站的同時(shí)，要求保證車站的正常運(yùn)作，在此基礎(chǔ)上是不能夠?qū)④囌窘ㄖ坎鸪?，只能夠按照?guī)劃對(duì)需要進(jìn)行改建的建筑進(jìn)行拆除，一部分施工完成后，再進(jìn)行下一步的施工操作，因此施工場(chǎng)地狹窄，這對(duì)于大跨結(jié)構(gòu)的建筑來(lái)說(shuō)是比較困難的。因此在施工開(kāi)始之前進(jìn)行了比較詳細(xì)的勘察和設(shè)計(jì)，通過(guò)合理的部署，降低施工難度，采用分段吊裝法來(lái)應(yīng)對(duì)施工場(chǎng)地狹小的問(wèn)題，在高空完成結(jié)構(gòu)拼接也減少了地面土建工程的工作量。

②施工過(guò)程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差

對(duì)于在高空進(jìn)行拼裝的鋼結(jié)構(gòu)，不如在地面上準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)拼裝的差錯(cuò)有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)穩(wěn)定性的問(wèn)題，特別是對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，安裝過(guò)程中的安全因素尤其需要注意，因此對(duì)于這一環(huán)節(jié)穩(wěn)定性的把控是施工過(guò)程中需要注意的重點(diǎn)問(wèn)題。

③多工種交叉作業(yè)，對(duì)吊裝作業(yè)要求高

濟(jì)南火車站本身處在交通樞紐的地位，而濟(jì)南東站的改造項(xiàng)目又包含了方方面面，不僅是對(duì)鐵路軌道本身有一定程度的改建，對(duì)于其配套的設(shè)施、乘客候車區(qū)、站臺(tái)避雨處及站外的交通通道等都有著一定程度上的改建，這些項(xiàng)目涉及面廣，工種混雜，又因?yàn)榛疖囌颈旧淼乩砦恢玫脑颍诒ＷC車站功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，對(duì)于吊裝施工操作要求十分嚴(yán)格，各種可能導(dǎo)致的安全隱患都應(yīng)該考慮在內(nèi)，并且采取一定的措施來(lái)規(guī)避各種風(fēng)險(xiǎn)故障的發(fā)生。

④焊接工藝要求高

由于結(jié)構(gòu)的拼裝工作要在高空進(jìn)行，因此對(duì)焊接技術(shù)的要求也更為嚴(yán)格。一方面鋼管管壁較薄，如果不對(duì)焊接時(shí)間和熱度進(jìn)行把控，很可能出現(xiàn)燒穿的情況，焊接時(shí)本就容易產(chǎn)生過(guò)縮，因此還需要控制鋼管過(guò)縮的程度。同時(shí)高空作業(yè)平臺(tái)空間有限，在保證工人人身安全的情況下，還要確保焊接達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)是比較困難的。而且，處在一定高度上風(fēng)的作用力比較強(qiáng)勁，如果不加阻攔，有可能會(huì)導(dǎo)致焊接工作出現(xiàn)差錯(cuò)，但是若過(guò)分的遮擋又會(huì)導(dǎo)致小范圍內(nèi)的溫度過(guò)高，不利于施工工作的開(kāi)展。

1.3 施工方案優(yōu)化

單支撐方案是將劃分為五部分的桁架結(jié)構(gòu)其中的 2段桁架先進(jìn)行連接，然后將作為一個(gè)提吊單元，進(jìn)行提吊。

雙支撐方案和單支撐方案的優(yōu)缺點(diǎn)所在：首先從受力情況分析來(lái)看，不論是提吊單元所受的內(nèi)部作用力或者是邊界條件導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)形變的影響程度，雙支撐方案都要比單支撐方案更加的小，更加有利于提吊到指定位置后結(jié)構(gòu)的拼裝，因?yàn)檫^(guò)程中發(fā)生的變形小，也更能夠確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而且，雙支撐結(jié)構(gòu)不需要在施工現(xiàn)場(chǎng)組裝桁架②和桁架③，對(duì)于濟(jì)南東站這樣一個(gè)施工場(chǎng)地有限的工程來(lái)說(shuō)，更加的方便，而且混合結(jié)構(gòu)的體積更大，重量也更重，對(duì)于提吊設(shè)備有著更高的要求，而雙支撐方案相比之下則更為節(jié)省起重設(shè)備所需的施工成本。單支撐方案則節(jié)省了對(duì)于臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的消耗，同時(shí)在地方面上進(jìn)行桁架結(jié)構(gòu)的拼接是優(yōu)于在高空進(jìn)行的安裝操作的，一方面確保了焊接人員的安全，另一方面也使得結(jié)構(gòu)組裝更加精確，提升了施工質(zhì)量。根據(jù)兩者這樣的特性，綜合實(shí)際情況考量之后，認(rèn)為B跨結(jié)構(gòu)的安裝應(yīng)該選用單支撐，而其余跨的建造則選用雙支撐。這主要是考慮到，在B跨所涵蓋的建筑面積內(nèi)有火車軌道，在車站正常運(yùn)行的情況下，為了減少施工所占據(jù)的面積，采用單支撐減少施工用地來(lái)確保車站運(yùn)行情況。

2 結(jié)論

大跨度鋼結(jié)構(gòu)隨著大型個(gè)公共設(shè)施的增多，已然成為當(dāng)下建筑界的熱點(diǎn)研究對(duì)象之一。不僅是在國(guó)外有著造型各異，功能多樣的大跨度鋼結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)從改革開(kāi)放以來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化逐步發(fā)展，對(duì)于大跨度鋼結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用也越來(lái)越多，從展館會(huì)場(chǎng)到機(jī)場(chǎng)車站，都可以看到它的影子。大眾審美水平的提升，也在一定程度上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的外型有了更加獨(dú)特的要求，為了滿足設(shè)計(jì)要求，因?yàn)檫@些新型結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的引進(jìn)和發(fā)展，也促進(jìn)了國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)施工技術(shù)的提升。傳統(tǒng)的施工手段已經(jīng)不能滿足日益精細(xì)的施工標(biāo)準(zhǔn)，在沒(méi)有完善的理論體系的支持下，對(duì)于整體施工過(guò)程的把控是必要的。本文通過(guò)利用模擬結(jié)構(gòu)的技術(shù)，對(duì)濟(jì)南東站的鋼桁架結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程進(jìn)行了分析研究，從而得出完善施工方案的方法，是計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)與實(shí)踐操作的有益結(jié)合，但是僅僅一例并不能全面的闡述兩者結(jié)合的所有內(nèi)容，因此還需要更多的研究實(shí)踐的支持。

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