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近日，由天津大學(xué)教授，天津市鋼結構協(xié)會(huì )會(huì )長(cháng)陳志華主持參與完成的“大跨度雙螺旋單層網(wǎng)殼結構關(guān)鍵技術(shù)研究與應用”成果（以于家堡高鐵站屋蓋鋼結構項目為依托）榮獲2017年度中國鋼結構協(xié)會(huì )科學(xué)技術(shù)特等獎。

該項目成果的主要完成單位有天津大學(xué)、中國鐵路設計集團有限公司、津濱城際鐵路有限責任公司、中鐵建工集團有限公司、江蘇滬寧鋼機股份有限公司和奧雅納工程咨詢(xún)（上海）有限公司北京分公司。

于家堡高鐵站是全球首例單層大跨度網(wǎng)殼穹頂鋼結構工程，2015年9月20日正式通車(chē)。于家堡站的建成，標志著(zhù)北京-天津-濱海新區快速通道的打通，從北京南站、天津站到達于家堡的時(shí)間分別縮短至59分鐘、22分鐘。

于家堡高鐵站是全球首例單層大跨度網(wǎng)殼穹頂鋼結構工程，地面站房采用“貝殼”建筑設計方案，其靈感來(lái)源于鸚鵡螺和向日葵的螺旋線(xiàn)，從圓形雙向螺旋網(wǎng)格拉伸出初始平面形態(tài)，通過(guò)數值“懸掛”形成初始形體，再反轉得到貝殼形殼體，形成通透、開(kāi)敞、明亮、新穎的建筑空間，達到了結構與建筑的完美統一，已成為濱海新區的地標建筑。

于家堡網(wǎng)殼結構體系的創(chuàng )新主要包括復雜優(yōu)美的網(wǎng)格形式和罕見(jiàn)的大跨度。網(wǎng)殼由36根順時(shí)針?lè )较蚝?6根逆時(shí)針?lè )较虻穆菪蜗淞簵U件相互編織，在頂部交織成36個(gè)點(diǎn)與頂部鋼環(huán)梁連接。在底部也交織成36個(gè)鋼節點(diǎn)與底部鋼環(huán)梁連接，這樣一個(gè)頂環(huán)梁+編織網(wǎng)+底環(huán)梁的單層編織網(wǎng)通過(guò)支座與地下結構頂板連接；形成縱向跨度143米、橫向跨度80米、矢高24米的貝殼形單層網(wǎng)殼結構。

不看不知道，一看嚇一跳！

于家堡高鐵站竟有這么牛！

站在天津濱海新區的于家堡站站房望去，周?chē)歉邩橇至⒌纳虅?wù)區，中間是全地下高鐵站房上設計下沉式休閑公園綠化，只有穹頂位于地面以上，猶如海河畔鑲嵌了一枚銀色的貝殼，整體美景渾然天成。

于家堡站房是目前世界最大最深的全地下高鐵站房，也是全球首例單層大跨度網(wǎng)殼穹頂鋼結構工程。

除了露出地表的穹頂之外，90%的施工任務(wù)都在地下進(jìn)行，相當于把北京南站的主體施工工作下沉至全地下進(jìn)行。中鐵建工集團于家堡項目總工程師李根喜說(shuō)，在工程實(shí)施中，項目部克服了基坑深、地質(zhì)差、地下水多和技術(shù)風(fēng)險大、難題多、含量高等難題。

65米超深地下連續墻創(chuàng )高鐵站房之最！

65米深地下連續墻被李根喜認為是項目部最杰出的作品之一，“在地連墻施工速度和成槽質(zhì)量方面都處于行業(yè)領(lǐng)先地位。”

因為是全地下式車(chē)站，而且臨近海河，鹽堿地質(zhì)給于家堡站的地下連續墻建設提出了高要求——深度要達到地下60米、最深處達65米，相當于天津地區一般高層建筑物樁基的3倍，約等于300米高樓所需樁基深度，且地質(zhì)條件復雜，地下連續墻是“T”“Z”“L”“一”等異形結構，基坑開(kāi)挖難度大，極易產(chǎn)生流砂、涌砂，這給地下連續墻施工及基坑開(kāi)挖安全施工帶來(lái)極大難度。

“為了防止地下水進(jìn)入站房?jì)?，我們圍繞整座站房建造了一道厚1米、長(cháng)1435米的‘城墻’，它能夠有效阻止流沙和透水對建筑造成的傷害。” 李根喜說(shuō)，這是一項宏大的工程，它的長(cháng)度和厚度相當于西安古城墻的1/10。

在鹽堿地中建一個(gè)地下連續墻已很不容易，尤其還要建設一個(gè)擁有“T”“Z”“L”“一”等異形結構的地連墻，難度可想而知。

李根喜介紹，項目組為此專(zhuān)門(mén)成立了課題組，開(kāi)展試驗，取得土質(zhì)、地下水位、泥漿比重等關(guān)鍵數據后訂制施工方案，并邀請清華大學(xué)、天津大學(xué)等高校專(zhuān)家對施工方案進(jìn)行了23次論證。“我們對個(gè)別淤泥層超厚的位置引進(jìn)SM特性泥漿以提高水的黏滯度，這一方案使槽壁表面形成一層堅韌的膠膜，有效地防止了槽壁坍塌。”

誤差千分之一 施工創(chuàng )精細控制之最！

于家堡站選在一塊三面環(huán)水的鹽堿地，透水、流砂是最大天敵。要將設計圖紙變成現實(shí)，最重要的是要有一個(gè)堅實(shí)的站房基礎。

“首先，起防護作用的鋼筋籠下放必須精準。”李根喜說(shuō)，為了將鋼筋籠下放誤差控制在千分之一以?xún)?，項目部前后為地連墻施工組織了大小13次專(zhuān)家論證會(huì )和計算機BIM模擬施工，最終通過(guò)采用高精度導墻和三抓成槽施工工藝控制垂直度，完成了此項難度極大的基坑支護工作。

鋼管柱是于家堡站房堅實(shí)立足點(diǎn)的首選，由于地下工程的特殊性，在沒(méi)開(kāi)挖基坑前，鋼管柱位置就要被確定，每根鋼柱在下壓過(guò)程中的定位精度要達到1‰。

這是國內任何一個(gè)站房工程都未曾遇到的情況。

李根喜告訴記者，最終項目組采用了國內僅有的三臺AM擴孔旋挖鉆機，首先使成孔質(zhì)量達到100%，同時(shí)減少了鋼筋、混凝土等材料的使用，降低了樁基土方開(kāi)挖量，并由機械生產(chǎn)廠(chǎng)家配合施工進(jìn)展情況，對鉆機性能及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，以適應天津地區的地質(zhì)情況。最終于家堡站房的100根HPE液壓鋼管樁、287幅地連墻全部合格。

4200噸重穹頂無(wú)支撐

大跨度單層網(wǎng)殼鋼結構引領(lǐng)全球之最！

“貝殼”型大跨度穹頂南北向長(cháng)143.9米，東西寬度80.9米，最高點(diǎn)離地面25.8米，重達4200噸、相當于半個(gè)埃菲爾鐵搭的重量，主要桿件采用36根正螺旋和36根反螺旋變截面曲線(xiàn)鋼箱梁相互交叉連接。

“盡管鋼結構造型與鳥(niǎo)巢有點(diǎn)類(lèi)似，但鳥(niǎo)巢內部有混凝土承重，于家堡站中間卻沒(méi)有任何支撐物，全靠周邊36個(gè)基座施力。”李根喜說(shuō)，這種施工工藝在國際上鮮有前例，此外1000多個(gè)不同節點(diǎn)，2000多個(gè)不同的桿件，每連接一次就要變換一次方向。

這也是項目部面臨的最大難題，連接點(diǎn)太多，不能像普通的方方正正的建筑一樣程式化安裝。

為保證鋼結構的精確性和穩定性，項目部與天津大學(xué)鋼結構科研團隊聯(lián)合進(jìn)行全程研發(fā)監控。

“經(jīng)過(guò)嚴謹的實(shí)驗論證，最終我們提出‘地面拼裝、部分散裝、中心提升’的施工方案。”李根喜說(shuō)，換句話(huà)說(shuō)就是將鋼結構穹頂在地面拼裝好后，再設置21個(gè)提升點(diǎn)，分區域、分步驟實(shí)現同步提升。

“地下室”內仰望透明膜“天空”

于家堡站集城際鐵路、地鐵、有軌電車(chē)為一體的現代化、多層次立體交通樞紐，具備高速、高效周轉大量人流、物流的能力。

在這座地下車(chē)站內，旅客可以仰望天空，也可通過(guò)透明的穹頂看到周?chē)娜绠?huà)景致。

這種視覺(jué)體驗得益于站房采用了與水立方相同的ETFE膜材料，然而，與水立方規則的六邊形膜結構不同，這是國內第一次對ETFE膜進(jìn)行異形安裝，施工難度遠遠大于水立方。

站房整個(gè)穹頂的膜有7060平方米，被正反螺旋梁分為783個(gè)大小不一的氣枕，其中最大的約42平方米，最小的僅0.5平方米。

李根喜說(shuō)，考慮到膜的價(jià)格昂貴、購置時(shí)間長(cháng)，項目部進(jìn)一步深化設計，在鋼結構安裝的同時(shí)，由專(zhuān)人用2個(gè)月時(shí)間對每一個(gè)氣枕膜的尺寸進(jìn)行了高精度測量定位。在安裝時(shí)，施工人員分成5個(gè)小組進(jìn)行逐一安裝，每個(gè)組由3至5人組成，并安排專(zhuān)人負責安全檢查，全工作段進(jìn)行現場(chǎng)監控拍照。

此外，為了不讓氣枕膜被尖銳物體劃傷，項目部在氣枕膜上安裝支架，防止鳥(niǎo)類(lèi)停歇所造成的不必要傷害，并在頂部中央區域的18塊氣枕膜周邊安裝了440度電阻絲，有效解決了防火和氣體排放的問(wèn)題。

來(lái)源：濱海視界網(wǎng)

組委會(huì )聯(lián)系方式 

項目一組

盧毅                                        殷鋒  

座機：020-61198842        座機：020-62139606 

手機：137 1143 0398        手機：185 6528 2359    

Q  Q：323201814               Q  Q：1684672007 

黃祺

座機：020-62139602

手機：138 2547 5605

Q Q： 2724397436

項目二組 

李健銘                              梁建林  

座機：020-61198891     座機：020-62139604

手機：158 1708 8364    手機：155 2139 4660

Q  Q：3544579318        Q  Q：516165433

項國澳

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