襄陽東站站房屋蓋鋼網架施工分析

柳 強 喻明燈 武九鐵路客運專線湖北有限責任公司，武漢 430000

史 學 中鐵建工集團有限公司，北京 100160

1 工程概況

襄陽東站長450m寬360m（見圖1），是目前湖北省第二大高鐵站，采用“橋建合一”的結構形式建設，地下2層，地上3層，主體結構為鋼骨混凝土結構，主站房區屋蓋為大型鋼網架結構。

圖1 襄陽東站整體效果

鋼網架屋蓋長357m寬177m，投影面積56000m2，質量5648t（網架特征見圖2），安裝最高點48.840m。為按期完成施工任務，經方案比選，將網架結構分為4個提升區，分別為主站房提升T1、T2、T3、T4區（見圖3）。

圖2 站房屋面網架特征

圖3 屋面網架分區

網架主要在高度20.44m的混凝土樓面上按分區拼裝，之后采用計算機同步控制液壓提升系統按分區提升施工。

2 鋼網架提升施工分析

由圖2和圖3可知，T1區為站房核心區，T2、T3區為落客平臺區，T4區為T3區中部設置的下沉瀑布造型區，綜合考慮網架長寬比例、網架尺寸、施工進度、拼裝及提升過程中的變形等因素后，對網架進行了合理分塊，各分塊在樓面上拼裝完成后采用大量提升設備進行同步提升就位，拼裝場地在提升就位區正下方。

2.1 提升單元工況分析

根據圖3屋面網架分區，本工程T1區網架采用整體提升工藝進行安裝，設置50個提升點（見圖4），分別采用58臺100噸和200噸液壓油缸進行提升。

圖4 T1區提升點編號圖

2.2 網架分塊拼裝

在樓面上根據網架分塊整體的實際平面投影坐標，加放起拱值，劃出桿件的中心線。設立拼裝胎架（見圖5），樓面混凝土澆筑前放置拼裝胎架所需埋件，較高胎架加斜撐固定，胎架采用D102×5.5～D180×6鋼管。

網架拼裝時，為釋放焊接變形，根據軸線位置把T1區網架劃分為30個小拼單元，每個單元500至1000m2，小拼單元拼裝及驗收完成后嵌補小拼單元之間的桿件，使小拼單元合攏成大拼裝單元，最終形成T1區提升單元。

圖5 網架拼裝示意圖

小拼單元具體的拼裝方法和步驟為：①在樓面上測設x，y軸投影線、及支點位置，形成田字形控制網；②安裝胎架立桿、斜撐及球節點支托環，支托環標高及環的水平位置必須符合要求；③在支托環上安裝下弦焊接球；④在下弦球之間安裝下弦桿，桿件與球連接焊縫縫隙應均勻，根據桿件規格，縫隙寬度控制在5至35mm為宜；⑤安裝1個上弦球以及與之連接的4個斜腹桿；⑥安裝上弦球有關上弦桿；⑦依次從中部向四周安裝網架桿件直至完成小拼單元；⑧復測跨中及支座位置球節點，合格后開始焊接作業。

網架焊接采用二氧化碳氣體保護焊，焊接順序為：中部向四周依次焊接，同節間上、下弦桿件同時施焊以減少上、下弦收縮不平衡影響，小拼單元焊接完成后焊接各單元之間嵌補桿件；焊接完成后按照要求進行無損檢測及外觀檢測等。

2.3 網架提升仿真分析

T1區網架采用整體提升工藝施工，設置有50個提升點，58臺液壓油缸，為保證在提升過程中網架的應力和應變可控，確保提升作業安全和結構安全，以T1區的21500m2網架為對象，采用MIDAS軟件進行了建模，采用3D3S軟件進行網架提升施工工況驗算；經驗算，T1區網架施工階段最大撓度59mm，最大應力比0.47＜1，因此，在提升工況下，T1區網架的應力和應變處于可控狀態，符合相關要求。

2.4 網架提升同步率控制

相鄰每4臺液壓油缸一組通過一臺液壓油泵供油，共計采用15臺液壓油泵，液壓油泵電腦連接中央控制室主機，通過主機統一控制液壓油泵供油，監控每個提升點的油缸行程，以控制提升速度，當發生突發事件時立即鎖定行程，排除問題后再繼續提升施工。

3 提升架設置

優先選取現有結構柱作為提升點，有利于節約工期、控制成本和確保施工安全，因此先選取了現有T1區的40根鋼管混凝土柱子作為提升點（見圖6）；另外，因為T1區網架最小跨度73m、最大跨度達到86.2m，為控制施工期間網架撓度、防止T1分塊與其他分塊撓度不一致導致嵌補桿件無法安裝，在跨中三分點位置額外設置了10個臨時提升架（見圖7），臨時提升架支撐于結構鋼骨混凝土梁上。

圖6 提升類型1 柱頂提升點大樣圖

圖7 提升類型2提升架提升點大樣圖

4 網架卸載工況分析

網架所有分區安裝完成后進行卸載，卸載過程是把網架荷載由提升架轉移至主體結構的過程，是網架內力重分布的過程。卸載后，網架荷載全部轉移至主體結構柱，提升架卸載后會釋放網架的撓度變形和支座位置水平推力，其中的影響因素較多，選擇合適的方案使網架桿件應力變化和主體結構變形達到最小是卸載成功的前提。

T1區網架卸荷流程：①完成柱頂球形支座與該支座周邊網架球節點之間的嵌補桿件安裝及焊接；②卸載柱頂提升點，完成提升架與結構柱之間的荷載轉移；③解鎖球形支座使之可以轉動；④卸載跨中三分點提升點，釋放網架變形，最終完成網架內力重分布和變形釋放。⑤拆除提升架。卸荷期間，全程采用全站儀進行網架支座位置、跨中撓度檢測，卸荷完成后進行復測，確保網架的安裝精度。網架卸載工況內力及變形分析見下表：

整體卸載后網架最大應力比為0.63＜1，最大撓度為112.2mm＜292mm（撓度控制值=最小跨度L/250=73000/250=292mm）。

卸荷后釋放了網架的變形，網架產生了最大為8.4mm的水平位移和112.2mm的跨中撓度，卸荷前后網架撓度的區域始終為跨中區域，撓度分部范圍較卸荷前有所擴展，但均處于可控狀態。

根據以上模擬分析，本工程網架卸荷階段網架應力比及變形均滿足要求。

5 網架健康監測

健康監測數據顯示，網架提升完成后桿件最大應力89.16MP，桿件的內力處于可控狀態。數據詳見下表。

網架內力最大值（單位：MPa）