內(nèi)蒙烏蘭察布高鐵站候車大廳鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)

李夏收

（中鐵一局集團有限公司， 陜西 西安 710054）

0 引言

在高速鐵路的建設(shè)周期中，當(dāng)站前部分的施工陸續(xù)進入尾聲,站后部分如車站站房、雨棚等工程才接踵展開施工，而站房工程往往是一座城市的標(biāo)志性建筑，造型比較新穎、大氣，往往展示當(dāng)?shù)氐拿褡屣L(fēng)貌。現(xiàn)階段高鐵站房規(guī)模越來越大，功能也愈發(fā)的齊全，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)很好滿足了站房大跨度、大空間及造型優(yōu)美的需求，而如何克服鋼網(wǎng)架技術(shù)上的難題,高質(zhì)高效的完成一個站房工程,給企業(yè)帶未的不僅僅是經(jīng)濟上的效益,對于提升企業(yè)品牌效應(yīng),也能有不少的收獲。

本文主要探討大跨度高空散裝螺栓球鋼結(jié)構(gòu)屋蓋網(wǎng)架施工。

1 工程概況

烏蘭察布站為新建呼張鐵路的中間站房，站房采用線側(cè)下式結(jié)構(gòu)。候車大廳屋面為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架形式為正放四角錐焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架桿件全部采用鋼管結(jié)構(gòu)，節(jié)點采用焊接球節(jié)點；上弦支撐，與混凝土柱采用支座連接，支座采用焊接板式彈性鋼支座。

網(wǎng)架分為三部分，4-6軸，11-13軸為平網(wǎng)架，下弦球標(biāo)高為12.63m，上弦為14.13m；6-11軸為半徑為55m圓弧結(jié)構(gòu)，最高點網(wǎng)架下弦球標(biāo)高為17.781m，上弦為20.1m，網(wǎng)架尺寸為36.6m×86m；網(wǎng)架投影面積約為3147㎡；屬于大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)鋼管采用無縫鋼管，規(guī)格有Φ60×3.5、Φ76×3.75、Φ89×4、Φ114×4、Φ140×4、Φ159×6、Φ168×8、Φ180×10；網(wǎng)架球有 BS180、BS200、BS220、BS250、BS280、BS300共6種。

傳統(tǒng)的網(wǎng)架施工有三種，分別是高空散裝、滿堂支架法和整體吊裝法，由于本工程場地狹小沒有可以拼裝的空地，當(dāng)?shù)仫L(fēng)大，整體吊裝存在一定安全隱患，且后期候車大廳鋁單板吊頂需要搭設(shè)操作架，結(jié)合上述原因最后采用滿堂支架法進行網(wǎng)架的施工。

圖1 烏蘭察布站鳥瞰圖

2 技術(shù)原理

（1）對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，將焊接球改為螺栓球結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)架桿件運至現(xiàn)場，在滿堂紅支架上進行拼裝。

（2）采用tekla設(shè)計軟件與CAD軟件相結(jié)合，建立網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的三維模型，確定三維坐標(biāo)，用于控制網(wǎng)架安裝精度。采用合理的安裝順序，保證施工質(zhì)量，同時保證施工效率。

（3）采用在腳手架上進行拼裝鋼網(wǎng)架，先搭設(shè)操作平臺，鋪設(shè)木跳板，并用全站儀對下弦球進行定位放線，每個軸線都需坐標(biāo)定位，減少累計誤差，網(wǎng)架由東向西逐步拼裝。

3 技術(shù)特點

3.1 網(wǎng)架球節(jié)點連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化

原結(jié)構(gòu)網(wǎng)架節(jié)點為焊接球節(jié)點，由于桿件數(shù)量多、焊接量大，費時費力，且本工程施工地點位于內(nèi)蒙烏蘭察布市，本網(wǎng)架施工時間在四月份，內(nèi)蒙的四月份為大風(fēng)季節(jié)，焊接飛濺極易產(chǎn)生火災(zāi)且大風(fēng)期間焊接質(zhì)量及作業(yè)人員安全都不易控制，基于以上原因螺栓球連接方式由焊接改為栓接，減少焊接量，大大降低了施工難度和安全隱患，施工質(zhì)量易于控制。

3.2 建模節(jié)點優(yōu)化

使用tekla等深化軟件建立模型，對單根桿件螺栓球節(jié)點進行深化設(shè)計；利用BIM技術(shù)對網(wǎng)架進行多次模擬分析，形象、直觀地展示出實際模型。

4 施工流程

整體施工工藝流程：

深化設(shè)計，出深化設(shè)計圖→網(wǎng)架構(gòu)件加工制作→支撐架搭設(shè)，架體頂端滿鋪腳手板→進行三維坐標(biāo)定位→坐標(biāo)點復(fù)合驗收→安裝下弦平面桿件→安裝上弦倒三角桿件→安裝下弦正三角網(wǎng)絡(luò)→調(diào)整、緊固→焊接支座→檢查驗收

5 操作要點

5.1 深化設(shè)計，出深化圖

通過Tekla軟件建立模型，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行深化并進行施工模擬分析；分析優(yōu)化后，出具深化圖紙加工制作構(gòu)件，保證加工場加工桿件及螺栓球的精度，提取三維坐標(biāo)，設(shè)置構(gòu)件安裝的定位板，構(gòu)件安裝精度得到有效保證。

利用BIM技術(shù)進行建立模型，對每個桿件和螺栓球進行編號，并對管理人員和作業(yè)人員進行技術(shù)交底，通過三維模型使施工人員直觀的理解圖紙。

圖2 BIM技術(shù)交底

5.2 滿堂紅腳手架的搭設(shè)

一次搭設(shè)成型腳手架在多道工序中應(yīng)用。

在屋面網(wǎng)架施工過程中首先搭設(shè)滿堂式扣件腳手架操作平臺（最高搭設(shè)高度為18.5m），前期供屋面網(wǎng)架拼裝施工使用，在后續(xù)的候車大廳吊頂及水電安裝工序施工中拆除部分上部鋼管繼續(xù)使用，該腳手架一次成型、多次使用，節(jié)約了施工工期，避免了不同施工流程需要多次搭設(shè)腳手架的問題。

架體基礎(chǔ)澆筑10cm厚混凝土墊層（該墊層為候車大廳地面石材鋪貼墊層），滿堂紅操作架搭設(shè)前應(yīng)按照施工方案尺寸放線,滿堂紅腳手架立桿縱橫向間的距離1.2m,,步距應(yīng)設(shè)置為1.5m,在滿堂紅支架上設(shè)置 6個測試點。由于網(wǎng)架中間部位為弧形段，因此此段架體搭設(shè)成臺階狀，架體頂端滿鋪腳手板。操作架搭設(shè)完成經(jīng)過驗收合格后方可進行網(wǎng)架的拼裝。

圖3 支架搭設(shè)示意圖

5.3 桿件安裝順序

①安裝支座前對支座混凝土進行檢查，檢查內(nèi)容包括混凝土強度、高程及表面平整度等是否滿足驗收標(biāo)準，合格后方可進行支架的拼裝。

②網(wǎng)架的拼裝順序

網(wǎng)架由東向西逐步進行拼裝，先拼裝13軸的桿件，直至全部網(wǎng)架全部拼裝完畢，測量撓度與幾何尺寸。

圖4 網(wǎng)架立面圖

③網(wǎng)架拼裝：

本工程在4軸至13軸設(shè)置網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架安裝從13軸至4軸方向平行安裝推進。首先安裝 13軸兩側(cè)柱頂?shù)闹ёё惭b時控制好平面位置、高程。 用全站儀對第一跨下下弦球進行定位，下弦球與桿件組合形成網(wǎng)絡(luò)。下弦球在安裝過程臨時支點要確保穩(wěn)固，跨中起拱。

根據(jù)圖紙對已經(jīng)編號的桿件在操作平臺拼裝成小單元，然后將小單元與已完成安裝的網(wǎng)架連接成一體，然后再繼續(xù)安裝下一單元，如此重復(fù)，完成全部網(wǎng)架安裝工作。拼裝小單元的劃分見下圖：

④調(diào)整、緊固。

a.采用高空散裝法進行施工過程的，由于操作架上的施工荷載及支撐情況發(fā)生的變化，會導(dǎo)致網(wǎng)架有下沉趨勢，用水準儀每隔 5個下弦球測一次標(biāo)高控制高程及好撓度，發(fā)生下沉?xí)r及時用千斤頂調(diào)節(jié)。并要及時測量縱橫向長度。

d.在拼裝過程中，不宜將螺栓一次擰緊，進行精確測量和校正后方可將高強螺栓全部擰緊到位，每條網(wǎng)架組裝完，經(jīng)校驗無誤后，按總拼順序進行下條網(wǎng)架的組裝，直至全部完成。

c.每條網(wǎng)架組裝完成后經(jīng)驗收無誤后，要求每一個螺栓一定要擰緊不得有任何松懈，待整體拼裝完畢后再對每個節(jié)點進行檢查是否有嘍擰或沒擰緊的桿件，直到全部擰緊為止。

⑤支座焊接與驗收；

a.網(wǎng)架整體尺寸經(jīng)驗收合格后，按照圖紙查看網(wǎng)架支座高程、軸線位置，以及偏移量，在網(wǎng)架安裝過程中累計誤差支座要平均分散，避免支座一側(cè)軸線位置符合要求，另一側(cè)偏移過大。

b.檢查網(wǎng)架標(biāo)高、軸線位置，跨中撓度誤差在標(biāo)準要求以內(nèi)；

c.網(wǎng)架平面及軸線位置經(jīng)驗收合格后，并填寫驗收記錄方可進行支座的焊接。

d.支座焊接時配備滅火器，應(yīng)有防飛濺遮擋。

6 結(jié)語

（1）鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的拼裝，Tekla建立模型，提取相關(guān)的安裝數(shù)據(jù)，并結(jié)合revit軟件大大提高了網(wǎng)架的安裝精度。

（2）通過高精度全站儀設(shè)備，對屋面網(wǎng)架螺栓球節(jié)點進行定位放線，有效保證了網(wǎng)架測量的準確性，加快了測量進度。

（3）采用BIM技術(shù)建模、三維定位，網(wǎng)架平整度及垂直度都得以提高。并對作業(yè)人員進行三維技術(shù)交底，使作業(yè)人員直觀的理解施工圖紙。

（4）網(wǎng)架焊接球改為螺栓球及采用先進的施工軟件，滿足使用功能的同時節(jié)約工期 1個月，操作架二次使用，有減少了人力、物力、財力的投入，節(jié)約成本約50萬元，效益可觀。