丁輝?任元柱?郝良慶?王英杰?陳文捷

摘 要：高鐵站房綜合候車大廳大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋體系多為混合結(jié)構(gòu)，節(jié)點復(fù)雜，單件重量大，施工難度大。采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)整體提升工藝進行施工，節(jié)約了人工費、材料費、機械費，降低了高空作業(yè)的風(fēng)險、提高了經(jīng)濟效益

關(guān)鍵詞：高鐵站房;鋼結(jié)構(gòu);大跨度;提升

一、高鐵站房大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工難點分析及解決方案

（一）施工重難點分析

1、大型高鐵站房工程按照施工組織，屋蓋施工時其下方土建結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完畢，吊裝機械難以在場內(nèi)開展吊裝。方案選擇需要綜合考慮工期、經(jīng)濟、安全、效率、質(zhì)量控制等多方面因素。

2、屋蓋結(jié)構(gòu)多為鋼結(jié)構(gòu)，鋼拱跨度大，構(gòu)件重量重，普通吊裝設(shè)備無法進行安裝。施工工藝，合理分段、臨時支撐需綜合考慮。

3、由于提升單元重量大，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，如何保證提升單元在整個提升過程中，結(jié)構(gòu)整體受力狀態(tài)與設(shè)計狀態(tài)的一致性，以及如何保證提升點附近內(nèi)力較大的結(jié)構(gòu)桿件安全穩(wěn)定是工程一大重點。

（二）施工重難點解決方案

1、前期組織專家對安裝方案進行論證，可以采用成熟的液壓提升施工工藝，并結(jié)合大型機械對不便提升的部分桁架進行分段整體吊裝。

2、優(yōu)化各種施工臨時支撐措施，根據(jù)受力大小，配置不同形式的支撐體系（格構(gòu)式支撐架、腳手架、拼裝胎架等），加快進度、節(jié)約成本。

3、對整個結(jié)構(gòu)進行施工過程模擬分析，理清施工過程中的結(jié)構(gòu)主次關(guān)系，做到測量、焊接、結(jié)構(gòu)合攏、卸載等施工協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

二、大跨度鋼結(jié)構(gòu)整體提升適用范圍及工藝原理

（一）適用范圍

本工法適用于主體結(jié)構(gòu)中需配置預(yù)應(yīng)力的超大型車站、會展中心等大跨度（36m以上）、大噸位的鋼桁架結(jié)構(gòu)工程。

（二）工藝原理

桁架提升是將主桁架結(jié)構(gòu)在橫向指定位置處斷開，兩邊分段吊裝，并設(shè)置支撐架，中間部分在高架層地面拼裝。上吊點設(shè)置在原結(jié)構(gòu)上弦上，并在此設(shè)置提升平臺;在正對應(yīng)上吊點下方設(shè)置提升下吊點，中間提升部分的下弦上設(shè)置相應(yīng)連接結(jié)構(gòu)。上下吊點分別放置液壓提升器及提升地錨，兩者通過承重鋼絞線連接。利用超大型液壓多點同步提升技術(shù)，將結(jié)構(gòu)一次性同步提升到位，多點液壓提升采用計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)中每一個液壓提升器的獨立實時監(jiān)控和調(diào)整，為保證提升過程中結(jié)構(gòu)安全性，嚴格控制提升同步引起的位移誤差，采用高精度全站儀，實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)提升過程中關(guān)鍵測量點的相對位移變化，使提升同步性控制得到雙保險，從而達到鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工工藝中所需要的同步提升、姿態(tài)調(diào)整、單點毫米級微調(diào)。

三、大跨度鋼結(jié)構(gòu)整體提升工藝流程及操作要點

（一）工藝流程

方案及計算模型制定→混凝土結(jié)構(gòu)施工→結(jié)構(gòu)核算及加固→桁架拼裝與支撐架設(shè)立→提升器及臨時措施安裝→桁架整體提升→桁架對接口桿件安裝、焊接→桁架提升部分分級卸載

（二）施工操作要點

1、桁架拼裝與提升支撐架立設(shè)

經(jīng)過模型計算拼裝胎架搭、提升支撐架設(shè)形式。拼裝胎架用于鋼結(jié)構(gòu)拼裝，提升胎架用于提升設(shè)備安裝以及提升輔助。

2、提升設(shè)備及臨時系桿安裝張拉

待桁架發(fā)散吊裝段和提升段施工完畢后進行提升設(shè)備的安裝。

2.1提升上吊點

采用液壓同步提升系統(tǒng)進行整體提升，需要設(shè)置專用提升平臺，即合理的提升上吊點，提升上吊點布置液壓提升器，提升器通過提升專用鋼絞線與待提升構(gòu)件上的對應(yīng)小吊具相連接。

2.2臨時系桿設(shè)置

原結(jié)構(gòu)在指定位置斷開后，改變了受力形式，故須在拱結(jié)構(gòu)下設(shè)置臨時系桿（也可稱為平衡拉索），用來控制、調(diào)整提升單元的形態(tài)。

2.3提升下吊點

中間部分采用分塊提升的方案安裝就位。下吊點設(shè)置在結(jié)構(gòu)被提升段的下弦，在結(jié)構(gòu)提升段的下弦上局部加固并設(shè)置L型耳板，兩端分別通過銷軸與吊具（籠）及臨時系桿相連。

2.4提升設(shè)備及鋼絞線的選擇

液壓提升系統(tǒng)主要由液壓提升器、泵源系統(tǒng)、傳感檢測及計算機同步控制系統(tǒng)組成。提升器的配置主要考慮吊點提升力及水平張拉力。根據(jù)拉力不同配置不同液壓提升器、鋼絞線。

3、桁架提升

3.1同步吊點設(shè)置

每臺液壓提升器處各設(shè)置一套行程傳感器，用以測量提升過程中各臺液壓提升器的提升位移同步性。

3.2提升分級加載

通過試提升過程中對桁架、提升臨時措施、提升設(shè)備系統(tǒng)的觀察和監(jiān)測，確認符合模擬工況計算和設(shè)計條件，保證提升過程的安全。以計算機仿真計算的各提升吊點反力值為依據(jù)，對提升單元進行分級加載（試提升），依次為20%、40%、60%、70%、80%;在確認各部分無異常的情況下，可繼續(xù)加載到90%、95%、100%，直至桁架提升單元全部脫離拼裝胎架。

3.3結(jié)構(gòu)離地檢查

提升單元離開拼裝胎架約100mm后，利用液壓提升系統(tǒng)設(shè)備鎖定，空中停留12小時后作全面檢查（包括吊點結(jié)構(gòu)，承重體系和提升設(shè)備等），各項檢查正常無誤，再進行正式提升。

3.4姿態(tài)檢測調(diào)整

用測量儀器檢測各吊點的離地距離，計算出各吊點相對高差。通過液壓提升系統(tǒng)設(shè)備調(diào)整各吊點高度，使網(wǎng)架提升單元達到設(shè)計姿態(tài)。

3.5整體同步提升

以調(diào)整后的各吊點高度為新的起始位置，復(fù)位位移傳感器。在桁架整體提升過程中，保持該姿態(tài)直至提升到設(shè)計標高附近。

3.6提升過程中的微調(diào)

桁架結(jié)構(gòu)在提升過程中，因為空中姿態(tài)調(diào)整和后裝桿件安裝等需要進行高度微調(diào)。根據(jù)需要，對整個液壓提升系統(tǒng)中各個吊點的液壓提升器進行同步微動（上升或下降），或者對單臺液壓提升器進行微動調(diào)整。微動即點動調(diào)整精度可以達到毫米級，完全可以滿足結(jié)構(gòu)安裝的精度需要。

4、對接口焊接以及后裝桿件安裝

對整體結(jié)構(gòu)進行測量，保證結(jié)構(gòu)的水平位置、標高等達到要求后將首先將弦桿對接焊縫進行焊接，焊接完成后安裝對結(jié)構(gòu)附近的腹桿、次桁架等后裝桿件。

5、設(shè)備拆除及桁架分級卸載

5.1設(shè)備拆除

拆卸控制系統(tǒng)→拆卸液壓系統(tǒng)→拆卸提升地錨→拆卸提升油缸→拆卸鋼絞線。

5.2提升支撐架卸載

卸載采用 “同步等距”卸載方式。即每個提升單元提升完成后，在支撐架頂部同時安排操作工人對支撐架進行切割、卸載。根據(jù)Sap2000模型計算結(jié)果，統(tǒng)計各個支撐點寫在前后的豎向位移，分幾次逐步卸載。

四、新建濟南至青島高速鐵路濟南東站站房及相關(guān)工程應(yīng)用實例

（一）工程概況

工程總建筑面積17.48萬㎡，候車大廳屋蓋采用大型雙曲面鋼結(jié)構(gòu)拱頂結(jié)構(gòu)，其跨度為122～156m，拱高29～36m，南北方向長408.6m，拱頂為漸變式拋物線數(shù)學(xué)模型。結(jié)構(gòu)形式采用大跨度空間桁架體系，20榀主桁架為空間倒三角管桁架;鋼屋蓋拱腳處結(jié)構(gòu)體系采用：鋼筋混凝土承臺+連接承臺的預(yù)應(yīng)力鋼拉索+鋼管混凝土斜柱+鋼管立柱。

（二）鋼結(jié)構(gòu)提升工藝應(yīng)用效果

采用桁架整體提升施工方法，屋蓋施工完成后經(jīng)過測量、超聲波探傷等檢測滿足了相關(guān)施工質(zhì)量驗收規(guī)范中適用條文規(guī)定要求。同時采用此工藝大大簡化了施工工序，有效的提高了施工效率，縮短了工期，減少了大量的措施費用，總體施工效果良好。提升示意如下圖：

（三）工期指標分析

采用提升方案施工，屋面檁條、吊頂龍骨可在拼裝時進行安裝，同桁架一起進行提升，降低施工高度、節(jié)約施工時間，濟南東站項目20榀桁架共計施工7個月，其中包含胎架的立設(shè)時間，待桁架提升完畢之后下部拼裝胎架即可拆除，工作量相對較小，其他單位可以穿插進行施工。根據(jù)胎架設(shè)立高度推算工程量，采用桁架原位拼裝的方法胎架用量將增加一倍左右，施工工期最少在8個月。故而，桁架提升發(fā)施工使工期縮短約30天。

五、 結(jié)語

當(dāng)今社會許多超大型綜合體建筑設(shè)計成大跨度無中間支撐的結(jié)構(gòu)形式來保證整體美觀性，而用鋼結(jié)構(gòu)作為上部結(jié)構(gòu)體系解決了跨度大、無支撐的結(jié)構(gòu)難題，但跨度過大后就需要在下部基礎(chǔ)上增加設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼索來平衡整體受力。其中大跨度鋼結(jié)構(gòu)采用提升的施工方案對于質(zhì)量、安全、工期來講比較適合，預(yù)應(yīng)力結(jié)合上部結(jié)構(gòu)施工的不同階段進行分級張拉施工。鋼桁架提升施工的方法，大大的提高了現(xiàn)場施工的速度，也保證了質(zhì)量和安全。