濟南東站大跨度鋼桁架施工方案優化

劉雅楠 張 輝

(湖北工業大學)

0 引言

大跨度結構，在日益發展的經濟社會，在各個地方都有著比較出色和突出的表現，因此，國內外的工程師們在建造機場、車站、會展中心等公共建筑的時候，偏向于選擇簡潔、美觀的大跨度結構。隨著動車、高鐵的出現，我國的鐵路事業蒸蒸日上，對于旅客站房的設計建筑的標準也隨之提升。旅客站房不僅要有作為旅客使用設備的基本功能，還要具備站臺、避雨、行車、停車等一系列的性能，凸顯交通建筑的實用性、服務性和先進性。在發揮功能的同時，也要具備一定的美學觀念，即要建造出符合時代特征的一體化的車站服務建筑。在這其中，運用了大跨度鋼管結構的避雨站臺的設計，就很好的彰顯了作為交通建筑所需要具備的便利、經濟，以及符合大眾審美的建筑風格和基本實用的功能。

1 濟南東站大跨度鋼桁架施工方案優化

1.1 工程概況

濟南東站改建自原濟南火車站，占地面積達12.24公頃，凈建筑面積可達十萬平方米，以高架乘客候車區和無臺柱的避雨區為建筑主體。其中前者規劃面積達一萬八千平方米，選用鋼筋混凝土結構，其余八萬兩千平方米全部劃歸為無臺柱避雨區的建設，采用了大跨度管桁架結構。

無臺柱避雨區選建在乘客等候區的東西兩側，以高達 22.6m、跨度最大可達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，鋼柱作為支撐結構。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

①施工面有限，構件運輸及安裝難度大

濟南東站的建設選在原濟南車站處，交通情況并不好，大型鋼結構的運送等十分不便。建造濟南東站的同時，要求保證車站的正常運作，在此基礎上是不能夠將車站建筑全部拆除的，只能夠按照規劃對需要進行改建的建筑進行拆除，一部分施工完成后，再進行下一步的施工操作，因此施工場地狹窄，這對于大跨結構的建筑來說是比較困難的。因此在施工開始之前進行了比較詳細的勘察和設計，通過合理的部署，降低施工難度，采用分段吊裝法來應對施工場地狹小的問題，在高空完成結構拼接也減少了地面土建工程的工作量。

②施工過程結構穩定性差

對于在高空進行拼裝的鋼結構，不如在地面上準確，結構拼裝的差錯有可能導致結構出現穩定性的問題，特別是對于大跨度結構來說，安裝過程中的安全因素尤其需要注意，因此對于這一環節穩定性的把控是施工過程中需要注意的重點問題。

③多工種交叉作業，對吊裝作業要求高

濟南火車站本身處在交通樞紐的地位，而濟南東站的改造項目又包含了方方面面，不僅是對鐵路軌道本身有一定程度的改建，對于其配套的設施、乘客候車區、站臺避雨處及站外的交通通道等都有著一定程度上的改建，這些項目涉及面廣，工種混雜，又因為火車站本身地理位置的原因，在保證車站功能正常運轉的情況下，對于吊裝施工操作要求十分嚴格，各種可能導致的安全隱患都應該考慮在內，并且采取一定的措施來規避各種風險故障的發生。

④焊接工藝要求高

由于結構的拼裝工作要在高空進行，因此對焊接技術的要求也更為嚴格。一方面鋼管管壁較薄，如果不對焊接時間和熱度進行把控，很可能出現燒穿的情況，焊接時本就容易產生過縮，因此還需要控制鋼管過縮的程度。同時高空作業平臺空間有限，在保證工人人身安全的情況下，還要確保焊接達到標準是比較困難的。而且，處在一定高度上風的作用力比較強勁，如果不加阻攔，有可能會導致焊接工作出現差錯，但是若過分的遮擋又會導致小范圍內的溫度過高，不利于施工工作的開展。

1.3 施工方案優化

單支撐方案是將劃分為五部分的桁架結構其中的 2段桁架先進行連接，然后將作為一個提吊單元，進行提吊。

雙支撐方案和單支撐方案的優缺點所在：首先從受力情況分析來看，不論是提吊單元所受的內部作用力或者是邊界條件導致的結構形變的影響程度，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構的拼裝，因為過程中發生的變形小，也更能夠確保整體結構的穩定性。而且，雙支撐結構不需要在施工現場組裝桁架②和桁架③，對于濟南東站這樣一個施工場地有限的工程來說，更加的方便，而且混合結構的體積更大，重量也更重，對于提吊設備有著更高的要求，而雙支撐方案相比之下則更為節省起重設備所需的施工成本。單支撐方案則節省了對于臨時支撐結構的消耗，同時在地方面上進行桁架結構的拼接是優于在高空進行的安裝操作的，一方面確保了焊接人員的安全，另一方面也使得結構組裝更加精確，提升了施工質量。根據兩者這樣的特性，綜合實際情況考量之后，認為B跨結構的安裝應該選用單支撐，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有火車軌道，在車站正常運行的情況下，為了減少施工所占據的面積，采用單支撐減少施工用地來確保車站運行情況。

2 結論

大跨度鋼結構隨著大型個公共設施的增多，已然成為當下建筑界的熱點研究對象之一。不僅是在國外有著造型各異，功能多樣的大跨度鋼結構，國內從改革開放以來，社會經濟文化逐步發展，對于大跨度鋼結構的研究和應用也越來越多，從展館會場到機場車站，都可以看到它的影子。大眾審美水平的提升，也在一定程度上對建筑結構的外型有了更加獨特的要求，為了滿足設計要求，因為這些新型結構領域的引進和發展，也促進了國內建筑行業施工技術的提升。傳統的施工手段已經不能滿足日益精細的施工標準，在沒有完善的理論體系的支持下，對于整體施工過程的把控是必要的。本文通過利用模擬結構的技術，對濟南東站的鋼桁架結構的施工過程進行了分析研究，從而得出完善施工方案的方法，是計算機模擬技術與實踐操作的有益結合，但是僅僅一例并不能全面的闡述兩者結合的所有內容，因此還需要更多的研究實踐的支持。

[1]宋永濤. 大跨度鋼桁架天橋跨鐵路吊裝[J]. 城市建設理論研究:電子版,2013(23).

[2]王俊河. 新建客專車站大跨度鋼結構桁架安裝技術研究[J]. 鐵道建筑技術,2012(9):84-87.

[3]張凱. 高速鐵路車站站房中的鋼結構體系[J]. 鐵路工程造價管理, 2008,23(2):25-27.

[4]李國鵬. 甬臺溫鐵路某站無站臺柱雨棚鋼結構施工技術[J]. 山西建筑, 2010,36(31):148-149.

[5]李仲峰, 魏兆雷, 朱茂龍. 大跨度桁架梁吊裝技術研究與應用[J]. 鐵道標準設計, 2010(8):200-202.