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        高鐵站房吊頂轉(zhuǎn)換層體系研究

        2020-10-10 08:03:38趙向東
        鐵道建筑技術(shù) 2020年7期
        關(guān)鍵詞:站房角鋼吊頂

        趙向東

        (中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京 100040)

        1 前言

        伴隨著“交通強(qiáng)國(guó)、鐵路先行”的思想理念,我國(guó)的鐵路建設(shè)迎來了高速發(fā)展的新時(shí)代,一座又一座蘊(yùn)含當(dāng)?shù)靥厣幕母哞F站房拔地而起,逐漸成為當(dāng)?shù)匦伦鴺?biāo)以及核心商業(yè)圈之一。

        高鐵站房由于其自身屬性,體量大、層高較高,設(shè)計(jì)吊頂距離結(jié)構(gòu)面較大,一般都需要設(shè)計(jì)吊頂轉(zhuǎn)換層,然而設(shè)計(jì)總體單位考慮設(shè)計(jì)通用性和安全性,往往采用較為穩(wěn)妥的設(shè)計(jì)方案,這樣不僅造成材料浪費(fèi),而且增加施工成本。

        高鐵站房的吊頂轉(zhuǎn)換層與其他民用建筑的主要區(qū)別在于轉(zhuǎn)換層附著的結(jié)構(gòu)形式更加多樣化;高鐵站房候車大廳空間尺度較大,設(shè)計(jì)造型豐富,轉(zhuǎn)換層一般附著在大跨度鋼結(jié)構(gòu)下方,如焊接鋼梁結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等;城市通廊、出入站廳、售票廳、辦公空間等則附著在混凝土樓板或鋼結(jié)構(gòu)下方。 而民用建筑一般結(jié)構(gòu)跨度較小,轉(zhuǎn)換層均附著在混凝土結(jié)構(gòu)樓板下方。

        本文通過對(duì)比分析吊頂轉(zhuǎn)換層體系的多種構(gòu)造工藝以及經(jīng)濟(jì)效益,結(jié)合貴陽北站站房的相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用對(duì)比分析法,研究構(gòu)造技術(shù)特點(diǎn)。 在結(jié)構(gòu)受力安全的前提下,依據(jù)吊頂附著不同的結(jié)構(gòu)受力形式,研究總結(jié)適合高鐵站房應(yīng)用的轉(zhuǎn)換層吊頂體系,節(jié)省效益,為后期類似的高鐵站房裝飾工程提供可借鑒的方法和思路。

        2 工程概況

        新建貴陽北站東靠黔靈山脈,位于貴陽市老城區(qū)與金陽新區(qū)之間的三橋馬王廟片區(qū),站房總建筑面積118 525 m2,地下一層城市通廊吊頂為鋁板網(wǎng)吊頂、鋁條板吊頂,吊頂完成面距離結(jié)構(gòu)面高度為4.5 m;一層、二層候車大廳吊頂為鋁條板和鋁單板結(jié)合的吊頂體系,吊頂完成面距離結(jié)構(gòu)面高度為4 m,吊頂完成面距離地面為20 m,距離網(wǎng)架下弦桿為1 m;各辦公用房及設(shè)備用房吊頂為600 mm ×600 mm 活動(dòng)板塊材質(zhì),吊頂高度距離結(jié)構(gòu)面為1.8 m。

        3 高鐵站房常見吊頂轉(zhuǎn)換層體系

        目前高鐵站房吊頂轉(zhuǎn)換層體系按照吊桿高度主要分為吊頂反支撐體系、吊頂鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化層兩種,結(jié)合不同的構(gòu)造形式又劃分為幾種不同的安裝體系。

        3.1 吊頂反支撐體系

        當(dāng)?shù)鯒U長(zhǎng)度大于1 500 mm 小于2 500 mm 時(shí),應(yīng)設(shè)置反支撐[1]。 反支撐設(shè)置通常有以下3 種安裝體系:

        3.1.1 角鋼加固反支撐體系

        角鋼加固反支撐體系由萬能角鋼、角鋼連接件、吊桿、吊頂主龍骨等構(gòu)成。 利用角鋼一端固定在樓板上,另一端與吊頂主龍骨錨固(垂直錨固或呈一定角度錨固)進(jìn)行支撐,反支撐安裝通常在2 m范圍內(nèi)呈梅花狀分布[2];此工藝采用裝配式安裝,現(xiàn)場(chǎng)無焊接,安裝效率中等,安裝示意圖見圖1。

        3.1.2 吊桿拉結(jié)加固反支撐體系

        吊桿拉結(jié)加固反支撐由吊桿、吊頂主龍骨等構(gòu)成。 利用吊桿通長(zhǎng)拉結(jié)加固,在距吊頂主龍骨450~600 mm 位置,垂直于主龍骨方向用吊桿與吊頂?shù)鯒U通長(zhǎng)焊接(防銹處理到位),橫向增加吊桿與墻體固定,在間距2 m 范圍內(nèi)加設(shè)一定角度45°小斜撐[3];此工藝需現(xiàn)場(chǎng)焊接,并在焊接部位做防銹處理,安裝效率較低,安裝示意圖見圖2。

        圖2 吊桿拉結(jié)加固反支撐體系示意(單位:mm)

        3.1.3 套管加固反支撐體系

        套管加固反支撐體系由鍍鋅金屬管、吊桿、吊頂主龍骨等構(gòu)成。 采用直徑為吊桿2 倍的鍍鋅金屬管進(jìn)行套固,對(duì)吊桿起到加粗、加固,增強(qiáng)抗變形能力[4]。 此工藝采用裝配式安裝,現(xiàn)場(chǎng)無焊接,安裝效率較高,安裝示意圖見圖3。

        圖3 套管加固反支撐體系示意(單位:mm)

        以上3 種吊頂反支撐體系適用于高鐵站房辦公區(qū)及設(shè)備房間吊頂使用,通過從施工便利性、經(jīng)濟(jì)效益等方面綜合對(duì)比分析推薦使用鍍鋅金屬管反支撐體系。

        3.2 吊頂鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化層體系

        當(dāng)?shù)鯒U長(zhǎng)度大于2 500 mm、吊桿上部為網(wǎng)架、鋼屋架或吊頂內(nèi)存在設(shè)備管道過多時(shí),應(yīng)設(shè)有鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層,將吊桿按照規(guī)范要求固定在轉(zhuǎn)換層上[5]。吊頂鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層通常有以下3 種安裝體系:

        3.2.1 鍍鋅角鋼轉(zhuǎn)換層體系

        鍍鋅角鋼轉(zhuǎn)換層體系由∠50 系列角鋼或∠40系列角鋼、角鋼連接件、角鋼吊桿、吊頂?shù)鯒U、吊頂主龍骨等構(gòu)成。 根據(jù)已放好的控制線在角鋼上打孔,孔距縱橫間距各為1 200 mm,吊桿為∠40 ×4 mm角鋼,縱橫向間距為1 200 mm,吊桿通過長(zhǎng)度為100 mm 的∠50 ×5 mm 角鋼用M10 膨脹螺栓固定在結(jié)構(gòu)板底,橫向龍骨為熱鍍鋅角鋼與∠40 ×4 mm熱鍍鋅角鋼龍骨通過螺栓連接,每隔3 600 mm縱向采用∠30 ×3 mm 熱鍍鋅角鋼栓接作為加固龍骨[6]。 此工藝在現(xiàn)場(chǎng)加工打孔后可實(shí)現(xiàn)裝配化式安裝,安裝效率中等,安裝示意圖見圖4。

        圖4 熱鍍鋅角鋼吊頂轉(zhuǎn)換層示意(單位:mm)

        3.2.2 萬能角鋼轉(zhuǎn)換層體系

        萬能角鋼轉(zhuǎn)換層體系由∠38 系列萬能角鋼、吊頂?shù)鯒U、吊頂主龍骨等構(gòu)成。 利用∠38 系列萬能角鋼為主吊桿,縱橫向間距為1 000 mm。 吊桿距離轉(zhuǎn)換層端部距離不得大于300 mm,超過300 mm 則需增設(shè)吊桿[7],轉(zhuǎn)換層安裝完畢后,其垂直方向安裝一道加固萬能角鋼,角鋼間距2 000 mm 間距增設(shè)一道[8]。 此工藝采用裝配化安裝,現(xiàn)場(chǎng)無需焊接及打孔,安裝效率較高,安裝示意圖見圖5。

        圖5 萬能角鋼轉(zhuǎn)換層示意

        通過結(jié)構(gòu)計(jì)算驗(yàn)證可以得出以上兩種方案強(qiáng)度和撓度均滿足要求,均適用于進(jìn)出站廳、城市通廊、售票廳等混凝土結(jié)構(gòu)樓板條件下的吊頂轉(zhuǎn)換層施工;轉(zhuǎn)換層由于采用角鋼材質(zhì)連接,縱橫間距均控制在1 200 mm 以內(nèi),承載力經(jīng)過計(jì)算也均能滿足上人安裝吊頂面層條件,只要轉(zhuǎn)換層內(nèi)凈高滿足即可采用反吊安裝施工法,在轉(zhuǎn)換層內(nèi)安裝吊頂面層,無需在地面采取搭設(shè)腳手架或曲臂車等安裝措施。 通過對(duì)兩種方案的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以看出,萬能角鋼轉(zhuǎn)換層體系更為經(jīng)濟(jì)適用,安裝更為高效快捷。 經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析見表1。

        表1 經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

        3.2.3 C 型鋼轉(zhuǎn)換層體系

        當(dāng)?shù)蹴斵D(zhuǎn)換層位于網(wǎng)架或者桁架體系下方時(shí),轉(zhuǎn)換層體系也同步調(diào)整。 由于網(wǎng)架體系下弦桿的跨度往往較大,為了保證轉(zhuǎn)換層體系的強(qiáng)度和剛度,需采用強(qiáng)度、剛度更大的C 型鋼轉(zhuǎn)換層體系[9]。 C 型鋼轉(zhuǎn)換層體主要由螺栓連接點(diǎn)或抱箍連接點(diǎn)、角鋼連接件、C 型鋼、角鋼、吊桿、吊頂主龍骨等構(gòu)成。

        (1)當(dāng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為螺栓球體系時(shí),通過螺栓將∠63 ×5 mm 的熱鍍鋅角鋼與螺栓球連接,∠40 ×4 mm熱鍍鋅角鋼吊桿與∠63 ×5 mm 角鋼栓接連接,C 型鋼與∠40 ×4 mm 角鋼采用2M12 螺栓連接,同時(shí)與C 型鋼垂直方向采用小型C 型鋼或角鋼焊接形成完整的轉(zhuǎn)換層體系,便于后續(xù)面板的安裝[10],安裝示意圖見圖6。

        圖6 C 型鋼轉(zhuǎn)換層(螺栓連接)體系示意(單位:mm)

        (2)當(dāng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為焊接球體系,則通過抱箍體系與網(wǎng)架下弦桿連接固定[11],抱箍形式較為靈活,可有效針對(duì)弦桿進(jìn)行加工制作,如考慮吊頂材料自重較大,可將抱箍設(shè)計(jì)采用角鋼環(huán)形固定等方式。安裝示意圖見圖7。

        圖7 抱箍安裝示意(單位:mm)

        接下來C 型鋼轉(zhuǎn)換層體系通過∠40×4 mm 熱鍍鋅角鋼與抱箍體系栓接連接,C 型鋼接頭處內(nèi)襯小號(hào)C 型鋼栓接連接,同時(shí)與C 型鋼垂直方向焊接∠50 ×5 mm 熱鍍鋅角鋼形成完成的轉(zhuǎn)換層體系,便于連接吊桿安裝面層面板[12]。 C 型鋼的選用需根據(jù)下弦桿的跨度尺寸進(jìn)行受力計(jì)算,尤其需重點(diǎn)計(jì)算C 型鋼的撓度是否滿足要求。 安裝示意圖見圖8。

        圖8 C 型鋼轉(zhuǎn)換層(抱箍連接)體系示意(單位:mm)

        4 結(jié)束語

        通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)(混凝土、網(wǎng)架等)體系下以及不同的吊頂轉(zhuǎn)換層體系進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比分析,并給出了建議性的選擇方案,不僅為后續(xù)高鐵站房吊頂轉(zhuǎn)換層體系的選擇指明了方向,避免了走彎路造成不必要的損失,而且可以創(chuàng)造相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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