內蒙烏蘭察布高鐵站候車大廳鋼網架結構安裝技術

李夏收

（中鐵一局集團有限公司， 陜西 西安 710054）

0 引言

在高速鐵路的建設周期中，當站前部分的施工陸續進入尾聲,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志性建筑，造型比較新穎、大氣，往往展示當地的民族風貌。現階段高鐵站房規模越來越大，功能也愈發的齊全，網架結構很好滿足了站房大跨度、大空間及造型優美的需求，而如何克服鋼網架技術上的難題,高質高效的完成一個站房工程,給企業帶未的不僅僅是經濟上的效益,對于提升企業品牌效應,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構屋蓋網架施工。

1 工程概況

烏蘭察布站為新建呼張鐵路的中間站房，站房采用線側下式結構。候車大廳屋面為網架結構，網架形式為正放四角錐焊接球網架結構，網架桿件全部采用鋼管結構，節點采用焊接球節點；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。

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

傳統的網架施工有三種，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，當地風大，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操作架，結合上述原因最后采用滿堂支架法進行網架的施工。

圖1 烏蘭察布站鳥瞰圖

2 技術原理

（1）對網架結構進行優化，將焊接球改為螺栓球結構，將網架桿件運至現場，在滿堂紅支架上進行拼裝。

（2）采用tekla設計軟件與CAD軟件相結合，建立網架結構的三維模型，確定三維坐標，用于控制網架安裝精度。采用合理的安裝順序，保證施工質量，同時保證施工效率。

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

3 技術特點

3.1 網架球節點連接結構優化

原結構網架節點為焊接球節點，由于桿件數量多、焊接量大，費時費力，且本工程施工地點位于內蒙烏蘭察布市，本網架施工時間在四月份，內蒙的四月份為大風季節，焊接飛濺極易產生火災且大風期間焊接質量及作業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，施工質量易于控制。

3.2 建模節點優化

使用tekla等深化軟件建立模型，對單根桿件螺栓球節點進行深化設計；利用BIM技術對網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：

深化設計，出深化設計圖→網架構件加工制作→支撐架搭設，架體頂端滿鋪腳手板→進行三維坐標定位→坐標點復合驗收→安裝下弦平面桿件→安裝上弦倒三角桿件→安裝下弦正三角網絡→調整、緊固→焊接支座→檢查驗收

5 操作要點

5.1 深化設計，出深化圖

通過Tekla軟件建立模型，對網架結構進行深化并進行施工模擬分析；分析優化后，出具深化圖紙加工制作構件，保證加工場加工桿件及螺栓球的精度，提取三維坐標，設置構件安裝的定位板，構件安裝精度得到有效保證。

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

圖2 BIM技術交底

5.2 滿堂紅腳手架的搭設

一次搭設成型腳手架在多道工序中應用。

在屋面網架施工過程中首先搭設滿堂式扣件腳手架操作平臺（最高搭設高度為18.5m），前期供屋面網架拼裝施工使用，在后續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使用，該腳手架一次成型、多次使用，節約了施工工期，避免了不同施工流程需要多次搭設腳手架的問題。

架體基礎澆筑10cm厚混凝土墊層（該墊層為候車大廳地面石材鋪貼墊層），滿堂紅操作架搭設前應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,,步距應設置為1.5m,在滿堂紅支架上設置 6個測試點。由于網架中間部位為弧形段，因此此段架體搭設成臺階狀，架體頂端滿鋪腳手板。操作架搭設完成經過驗收合格后方可進行網架的拼裝。

圖3 支架搭設示意圖

5.3 桿件安裝順序

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

②網架的拼裝順序

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

圖4 網架立面圖

③網架拼裝：

本工程在4軸至13軸設置網架結構，網架安裝從13軸至4軸方向平行安裝推進。首先安裝 13軸兩側柱頂的支座，支座安裝時控制好平面位置、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絡。下弦球在安裝過程臨時支點要確保穩固，跨中起拱。

根據圖紙對已經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架連接成一體，然后再繼續安裝下一單元，如此重復，完成全部網架安裝工作。拼裝小單元的劃分見下圖：

④調整、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生的變化，會導致網架有下沉趨勢，用水準儀每隔 5個下弦球測一次標高控制高程及好撓度，發生下沉時及時用千斤頂調節。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，每條網架組裝完，經校驗無誤后，按總拼順序進行下條網架的組裝，直至全部完成。

c.每條網架組裝完成后經驗收無誤后，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.網架整體尺寸經驗收合格后，按照圖紙查看網架支座高程、軸線位置，以及偏移量，在網架安裝過程中累計誤差支座要平均分散，避免支座一側軸線位置符合要求，另一側偏移過大。

b.檢查網架標高、軸線位置，跨中撓度誤差在標準要求以內；

c.網架平面及軸線位置經驗收合格后，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，應有防飛濺遮擋。

6 結語

（1）鋼網架結構的拼裝，Tekla建立模型，提取相關的安裝數據，并結合revit軟件大大提高了網架的安裝精度。

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

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

（4）網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，節約成本約50萬元，效益可觀。