波浪腹板H型鋼和太空板在運用庫建造中的應用

田華良 孫顏頂 王雪竹 張標 占進軍 劉紅軍

摘要：依托鄭州地鐵3號線運用庫工程，闡述了波浪腹板H型鋼和太空板的應用，并對波浪腹板H型鋼和太空板在該項目中的應用效果作了分析。

關鍵詞：波浪腹板H型鋼； 太空板； 運用庫； 工藝流程

中圖分類號：TU758.11文獻標志碼：A

0引言

財政部、住房和城鄉建設部聯合下發的《關于加快推動我國綠色建筑發展的實施意見》中明確提出：“要切實提高綠色建筑在新建建筑中的比重”［1］。波浪腹板H型鋼和太空板作為一種新型構件順應了綠色建筑發展的大趨勢，一經問世即備受青睞，在建筑材料領域掀起了一場節材、節能、環保的綠色革命［2，3］。為此，本文主要闡述了波浪腹板H型鋼和太空板在鄭州地鐵3號線運用庫建造中的應用，并對波浪腹板H型鋼和太空板在該項目中的應用效果進行了分析，其研究成果可為后續類似工程的施工提供參考。

1工程背景

鄭州地鐵3號線航海東路車輛段與綜合基地位于鄭州市經開區，規劃占地面積約為33.71 ha，本工程范圍內生產及辦公用房共22個單體建筑物，房屋建筑面積約13 3100 m2。鄭州地鐵3號線航海東路車輛段與綜合基地見圖1。

鄭州地鐵3號線航海東路車輛段運用庫工程，設計為門式剛架鋼結構，屋面板采用太空板。門式剛架鋼結構立柱、鋼結構梁的腹板均為波浪形腹板，翼緣板為平直鋼板。運用庫作為車輛段的重要組成部分，一般由雙周三月檢庫和停車列檢庫組成。運用庫主要承擔列車停放、保養、維修等任務。

2運用庫施工工藝

運用庫東西長323 m，南北跨度為142 m，占地面積45 000 m2，總用鋼量為2 800 t，其中鋼柱有389根，鋼梁有850根，隅撐、系桿及斜撐若干，鋼材材質為Q345B與Q235B。運用庫的施工工藝流程如圖2所示。運用庫鋼結構的吊裝作業分為A區、B區、C區和D區，如圖3所示。

3波浪腹板H型鋼在運用庫建造中的應用

3.1波浪腹板鋼柱、鋼梁安裝

3.1.1鋼柱吊裝

鋼柱吊裝使用旋轉法吊裝。主要工藝流程：先用吊車懸提鋼柱，然后將其垂直吊起，當柱腳面在杯頂上部200 mm時，通過吊車將吊臂旋轉至杯口處，在矯正鋼柱位置后，可緩慢將柱腳放下，在鋼柱到達設計位置后，用纜風繩、水準儀及經緯儀復核鋼柱的垂直度及標高，滿足要求后使用頂緊裝置、攬風繩及鋼楔將鋼柱固定牢，再次復核后才可解除吊裝繩索，吊裝下一根鋼柱。

3.1.2鋼梁拼裝與吊裝

鋼梁在A軸和B軸之間進行拼裝，拼裝的具體構件為：鋼梁、吊柱、隅撐等。拼裝胎架采取規格為400 mm×300 mm×10 mm的成品方鋼。拼裝完成后的鋼梁重約5.5 t，采用兩點吊裝，吊耳規格為150 mm×150 mm×25 mm，汽車吊選用25 t，滿足吊裝要求。鋼架梁吊升時必須保證吊鉤、鋼繩和鋼架梁在一條垂直線上，吊起后應基本保持水平（圖4）。

第一榀鋼架梁吊裝就位，在與鋼柱連接處用螺栓連接后，應用四根纜風繩從兩邊將鋼架梁拉牢，加以臨時固定。第二榀屋架吊裝就位，安裝屋架間的系桿與水平撐，構成一個穩定的空間體系，依次向后安裝剩余鋼架。

3.2波浪腹板H型鋼應用效果分析

3.2.1波浪腹板H型鋼的力學特性

高而薄的波浪腹板構件可以大大提高梁的抗剪受力性能，抗剪屈曲荷載較同厚度的平腹板構件可以超出幾倍到幾十倍；作為受彎和壓彎構件，由于波浪腹板的面外剛度增強，可以通過提高腹板的高度、減少腹板的厚度來提高梁的承載力，其跨度越大，承載力效率就越高；作為軸心受壓構件，可以通過減少腹板厚度、增大翼緣寬度提高構件的慣性矩和整體穩定性［4］。

3.2.2波浪腹板H型鋼的節能特性

工程實踐表明，波浪腹板門式剛架梁柱用鋼量與平腹板門式剛架相比較可減少約14.0%，且波紋腹板門式剛架鋼結構與平腹板門式剛架鋼結構相比具有更好的整體剛度和構件截面剛度［5］；波浪腹板吊車梁、平臺梁與傳統平腹板同類構件相比，不需要設置加勁肋，波浪腹板構件可節省大量加勁肋板件、焊接工作量和焊材，有效降低材料和人工成本。

4太空板在運用庫建造中的應用

4.1屋面板安裝

屋面板采用太空板，其由上下水泥面層，發泡水泥芯材，鋼邊肋等復合而成的新型產品，其所能承受的荷載為3.1 kN/m2，可滿足設計的要求［6］。

4.2屋面板施工

屋面板的主要施工工藝流程：

（1） 平板吊裝。將屋面板吊裝為四點吊裝，按照設計要求確認施工順序，按照先平面板安裝再立面板安裝，由檐口向屋脊鋪設的原則進行施工。

（2） 調板。安裝板縫的軸線的偏差應控制在5 mm以內，寬度在10 mm以內。若偏差過大應使用撬棒進行微調。

建筑設備與建筑材料田華良， 孫顏頂， 王雪竹， 等： 波浪腹板H型鋼和太空板在運用庫建造中的應用

（3） 焊接固定。鋼梁與每塊板的焊接應滿足規范要求，至少有三點，焊縫的厚度為4 mm，長度大于60 mm，焊縫的質量等級為三級。

（4） 立板安裝。先安裝屋面的縱向立板，隨后沿屋面橫向設置通線安裝立板，將立板與立板、立板與鋼梁焊接牢固。

（5） 天溝板安裝。檐溝使用4 mm的鋼板，將C型檁條支架安裝在設計的位置處，在每隔1.5 m處設置角鋼拉桿與天溝板焊接。

（6） 板縫處理。板縫的采用聚苯乙烯棒充填，然后再用水泥珍珠巖砂漿澆筑，最后用聚合物防水砂漿填平壓實抹光［6］。

4.3太空板應用效果分析

（1） 建造更為高效。太空板完全能替代屋面現澆混凝土結構板、保溫板，其通過吊裝焊接與屋架直接連接，且防水施工無需找平層施工，不僅提高了屋面的施工速度，而且實現了保溫層和結構層一體化施工。太空板安裝效果見圖5。

（2） 綜合造價低。發泡水泥復合板制作周期短，運輸方便，施工快，可以保證工程進度，節約人工成本，比黏土磚、空心砌塊磚等降低工程總等價的20%。

（3） 輕質抗震、減輕基礎承重。發泡水泥復合板與黏土實心磚相比，輕3～4倍以上，比空心砌塊磚輕2～3倍以上，減少了大梁、大柱、基礎的荷載。

（4） 保溫隔熱性能好。發泡水泥復合板保溫性能超過厚度570 mm磚墻，用發泡水泥復合板不用再做外墻泡沫保溫層。

5結論

波浪腹板鋼構件是一種新型高效型材，解決了平腹板局部容易失穩變形問題，大大降低了用鋼量，具有節能、節材、綠色環保的特點；太空板作為新型建筑材料具有施工速度快、輕質高強、保溫隔音等特點；波浪腹板鋼構件和太空板作為一種新型構件順應了綠色建筑發展的大趨勢，在建筑環境市場體系中得到了市場認可，在未來必將有更好的發展前景。

參考文獻

［1］財政部、住房和城鄉建設部. 關于加快推動我國綠色建筑發展的實施意見［S］. 2012.

［2］呂悅，于建.具有廣闊前途的太空板產品［J］.工程建設與設計，2004（3）：58-59.

［3］郭彥林， 王小安， 張慶林，等. 波浪腹板門式剛架輕型房屋鋼結構設計理論及應用［J］. 建筑結構， 2011， 41（4）：11-19.

［4］郭彥林， 張慶林， 王小安. 波浪腹板工形構件抗剪承載力設計理論及試驗研究［J］. 土木工程學報， 2010，43（10）：45-52.

［5］黃炳生， 沙翰宇. 波浪腹板H型鋼梁翼緣局部穩定性研究［J］. 應用基礎與工程科學學報， 2017， 25（4）：816-823.

［6］劉強. 發泡水泥復合板（太空板）在鋼構屋面的研究與應用［J］. 建筑， 2019（7）：77-18.

［基金項目］中建二局科技資助（項目編號：2022QN140001）；中國建筑第二工程局有限公司科技資助計劃（項目編號：91110000100024296D200003）

［作者簡介］田華良（1985—），男，本科，工程師，主要研究方向為軌道交通地基與基礎。