高鐵站房吊頂轉換層體系研究

趙向東

(中鐵建設集團有限公司 北京 100040)

1 前言

伴隨著“交通強國、鐵路先行”的思想理念，我國的鐵路建設迎來了高速發展的新時代，一座又一座蘊含當地特色文化的高鐵站房拔地而起，逐漸成為當地新坐標以及核心商業圈之一。

高鐵站房由于其自身屬性，體量大、層高較高，設計吊頂距離結構面較大，一般都需要設計吊頂轉換層，然而設計總體單位考慮設計通用性和安全性，往往采用較為穩妥的設計方案，這樣不僅造成材料浪費，而且增加施工成本。

高鐵站房的吊頂轉換層與其他民用建筑的主要區別在于轉換層附著的結構形式更加多樣化；高鐵站房候車大廳空間尺度較大，設計造型豐富，轉換層一般附著在大跨度鋼結構下方，如焊接鋼梁結構、網架結構等；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構下方。 而民用建筑一般結構跨度較小，轉換層均附著在混凝土結構樓板下方。

本文通過對比分析吊頂轉換層體系的多種構造工藝以及經濟效益，結合貴陽北站站房的相關實踐經驗，運用對比分析法，研究構造技術特點。 在結構受力安全的前提下，依據吊頂附著不同的結構受力形式，研究總結適合高鐵站房應用的轉換層吊頂體系，節省效益，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，位于貴陽市老城區與金陽新區之間的三橋馬王廟片區，站房總建筑面積118 525 m2，地下一層城市通廊吊頂為鋁板網吊頂、鋁條板吊頂，吊頂完成面距離結構面高度為4.5 m；一層、二層候車大廳吊頂為鋁條板和鋁單板結合的吊頂體系，吊頂完成面距離結構面高度為4 m，吊頂完成面距離地面為20 m，距離網架下弦桿為1 m；各辦公用房及設備用房吊頂為600 mm ×600 mm 活動板塊材質，吊頂高度距離結構面為1.8 m。

3 高鐵站房常見吊頂轉換層體系

目前高鐵站房吊頂轉換層體系按照吊桿高度主要分為吊頂反支撐體系、吊頂鋼結構轉化層兩種，結合不同的構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

當吊桿長度大于1 500 mm 小于2 500 mm 時，應設置反支撐[1]。 反支撐設置通常有以下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)進行支撐，反支撐安裝通常在2 m范圍內呈梅花狀分布[2]；此工藝采用裝配式安裝，現場無焊接，安裝效率中等，安裝示意圖見圖1。

3.1.2 吊桿拉結加固反支撐體系

吊桿拉結加固反支撐由吊桿、吊頂主龍骨等構成。 利用吊桿通長拉結加固，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吊桿通長焊接(防銹處理到位)，橫向增加吊桿與墻體固定，在間距2 m 范圍內加設一定角度45°小斜撐[3]；此工藝需現場焊接，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、吊頂主龍骨等構成。 采用直徑為吊桿2 倍的鍍鋅金屬管進行套固，對吊桿起到加粗、加固，增強抗變形能力[4]。 此工藝采用裝配式安裝，現場無焊接，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及設備房間吊頂使用，通過從施工便利性、經濟效益等方面綜合對比分析推薦使用鍍鋅金屬管反支撐體系。

3.2 吊頂鋼結構轉化層體系

當吊桿長度大于2 500 mm、吊桿上部為網架、鋼屋架或吊頂內存在設備管道過多時，應設有鋼結構轉換層，將吊桿按照規范要求固定在轉換層上[5]。吊頂鋼結構轉換層通常有以下3 種安裝體系：

3.2.1 鍍鋅角鋼轉換層體系

鍍鋅角鋼轉換層體系由∠50 系列角鋼或∠40系列角鋼、角鋼連接件、角鋼吊桿、吊頂吊桿、吊頂主龍骨等構成。 根據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，吊桿通過長度為100 mm 的∠50 ×5 mm 角鋼用M10 膨脹螺栓固定在結構板底，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]。 此工藝在現場加工打孔后可實現裝配化式安裝，安裝效率中等，安裝示意圖見圖4。

圖4 熱鍍鋅角鋼吊頂轉換層示意(單位:mm)

3.2.2 萬能角鋼轉換層體系

萬能角鋼轉換層體系由∠38 系列萬能角鋼、吊頂吊桿、吊頂主龍骨等構成。 利用∠38 系列萬能角鋼為主吊桿，縱橫向間距為1 000 mm。 吊桿距離轉換層端部距離不得大于300 mm，超過300 mm 則需增設吊桿[7]，轉換層安裝完畢后，其垂直方向安裝一道加固萬能角鋼，角鋼間距2 000 mm 間距增設一道[8]。 此工藝采用裝配化安裝，現場無需焊接及打孔，安裝效率較高，安裝示意圖見圖5。

圖5 萬能角鋼轉換層示意

通過結構計算驗證可以得出以上兩種方案強度和撓度均滿足要求，均適用于進出站廳、城市通廊、售票廳等混凝土結構樓板條件下的吊頂轉換層施工；轉換層由于采用角鋼材質連接，縱橫間距均控制在1 200 mm 以內，承載力經過計算也均能滿足上人安裝吊頂面層條件，只要轉換層內凈高滿足即可采用反吊安裝施工法，在轉換層內安裝吊頂面層，無需在地面采取搭設腳手架或曲臂車等安裝措施。 通過對兩種方案的經濟數據分析結果可以看出，萬能角鋼轉換層體系更為經濟適用，安裝更為高效快捷。 經濟對比分析見表1。

表1 經濟對比分析

3.2.3 C 型鋼轉換層體系

當吊頂轉換層位于網架或者桁架體系下方時，轉換層體系也同步調整。 由于網架體系下弦桿的跨度往往較大，為了保證轉換層體系的強度和剛度，需采用強度、剛度更大的C 型鋼轉換層體系[9]。 C 型鋼轉換層體主要由螺栓連接點或抱箍連接點、角鋼連接件、C 型鋼、角鋼、吊桿、吊頂主龍骨等構成。

(1)當網架結構為螺栓球體系時，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換層體系，便于后續面板的安裝[10]，安裝示意圖見圖6。

圖6 C 型鋼轉換層(螺栓連接)體系示意(單位:mm)

(2)當網架結構為焊接球體系，則通過抱箍體系與網架下弦桿連接固定[11]，抱箍形式較為靈活，可有效針對弦桿進行加工制作，如考慮吊頂材料自重較大，可將抱箍設計采用角鋼環形固定等方式。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 型鋼接頭處內襯小號C 型鋼栓接連接，同時與C 型鋼垂直方向焊接∠50 ×5 mm 熱鍍鋅角鋼形成完成的轉換層體系，便于連接吊桿安裝面層面板[12]。 C 型鋼的選用需根據下弦桿的跨度尺寸進行受力計算，尤其需重點計算C 型鋼的撓度是否滿足要求。 安裝示意圖見圖8。

圖8 C 型鋼轉換層(抱箍連接)體系示意(單位:mm)

4 結束語

通過對不同結構(混凝土、網架等)體系下以及不同的吊頂轉換層體系進行詳細的對比分析，并給出了建議性的選擇方案，不僅為后續高鐵站房吊頂轉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，而且可以創造相當可觀的經濟效益和社會效益。