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沈陽(yáng)南站中央站房屋面鋼桁架結構東西長(cháng)286.5m，屋面桁架南北向跨度為21m+66m+21m，兩側懸挑8.0m?；局W(wǎng)10.5m×21.5m、10.5m×24m。，高架層結構標高為8.745m，夾層結構標高16.400m，屋頂結構標高29.91～37.51m（見(jiàn)圖1）。

圖1  中央站房鋼結構三維效果圖

方案選擇

中央站房8～15軸柱間跨度達66m，該段構件總重31.7t，柱頂平面桁架整體起拱幅度約9.45m（見(jiàn)圖2-6）。

圖2  中央站房橫向桁架分段立面示意圖

圖3  中央站房橫向桁架分段一重量8.3t

圖4  中央站房橫向桁架分段二重量11.7t

圖5  中央站房橫向桁架分段三重量10.7t

圖6  中央站房橫向桁架分段四重量3.5t

中央站房跨拱桁架安裝方案可以整體提升和分段吊裝兩種施工方案，每種方案都有自身的優(yōu)劣性。

方案一為分段吊裝法，此方案優(yōu)點(diǎn)在于：主桁架地面多個(gè)工作面同時(shí)提前拼裝有利于工期保證；對下層混凝土樓板影響??；支撐胎架循環(huán)利用，投入量少；分段吊裝在屋蓋結構成型過(guò)程中，桁架桿件內力變化影響小。缺點(diǎn)在于：施工機械型號較大，費用高；高空施工作業(yè)量相對較多。

方案二整體提升法，此方案有點(diǎn)在于：整體拼裝質(zhì)量高；高空施工作業(yè)量少。缺點(diǎn)在于：9m層混凝土樓板需要達到設計強度后，才能進(jìn)行桁架拼裝，不能提前進(jìn)行，對總工期不利；樓板拼裝占用大量作業(yè)面，對其他工作開(kāi)展不利；桁架起拱高，拼裝時(shí)投入腳手架用量非常大，提升至安裝完畢，桁架可看成簡(jiǎn)支梁轉化成連續梁的過(guò)程，結構桿件內力變化較大。

考慮到工程整體工期緊張，同時(shí)對結構構件內力變化更加有利，更加節約費用，綜合比較后選定方案一，即分段吊裝法。中央站房8～15軸柱間桁架可分成3段進(jìn)行吊裝。分段處無(wú)下部柱支撐，因此需搭設支撐架：

使用400t履帶吊吊裝鋼柱、夾層梁及6～8軸和15～17軸橫向主桁架、縱向主桁架，形成穩定結構體系，然后吊裝該區域橫向次桁架、縱向次桁架及懸挑端分段單元（即分段一）。66m跨的橫向桁架分為三段吊裝，在分段處設置支撐架，支撐架高度26.9m。施工過(guò)程中支撐架循環(huán)利用，但需保留縱向兩個(gè)柱距內的支撐架，以防止整體結構成形前的過(guò)度變形。

3.1中央屋蓋鋼結構方案驗收與實(shí)施

3.1.1鋼結構吊重驗算

（1）CC2400-1型400噸履帶吊塔式工況性能（見(jiàn)圖7）。

圖7  48米主臂+72米副臂塔況

（2）鋼柱吊重驗算

本工程高架夾層16.280m標高以下鋼管混凝土柱截面為P1600×35，高架夾層16.280m標高以上鋼柱截面為P1400×35，根據鋼柱分布特點(diǎn)及履帶吊吊機性能，將鋼柱分為兩段，以18.500m標高處為分段位置。

圖8  中央站房鋼柱分段示意圖

對吊裝性能要求最高的中間柱第二段進(jìn)行吊裝工況分析，滿(mǎn)足吊裝要求。

（3）主桁架吊重驗算

本工程主桁架采用站房?jì)蓚?臺400噸履帶吊塔式工況進(jìn)行吊裝。橫向主次桁架共分7段，其中66m跨桁架分3段、兩側跨各分2段（見(jiàn)圖9）。

圖9  中央站房橫向主次桁架分段示意圖

?第一分段吊裝工況分析（見(jiàn)圖10、見(jiàn)表1）。

圖10  第一分段吊裝工況分析圖

表1  第一分段吊裝工況分析表

?第二分段吊裝工況分析（見(jiàn)圖11、見(jiàn)表2）。

圖11 第二分段吊裝工況分析圖

表2  第二分段吊裝工況分析表

?第三分段吊裝工況分析（見(jiàn)圖12、見(jiàn)表3） 

圖12  第三分段吊裝工況分析圖

表3  第三分段吊裝工況分析表

3.1.2施工過(guò)程的分析及方案的實(shí)施

（1）施工過(guò)程受力及變形模擬說(shuō)明

鋼結構安裝過(guò)程是一個(gè)逐步累積的過(guò)程，該過(guò)程中，結構的受力和邊界條件是依時(shí)變化的。因此，構件的最大內力狀態(tài)或最終狀態(tài)與設計時(shí)整體結構分析結果會(huì )因不同的施工工藝或順序而有較大差別。為保證鋼屋蓋施工過(guò)程和安裝完成后結構的安全，需進(jìn)行施工過(guò)程模擬分析。施工過(guò)程分析采用大型通用有限元軟件MIDAS GEN/8.0進(jìn)行，得出鋼結構施工過(guò)程中的內力和變形情況。

（2）計算模型

由于中央站房東西方向結構單元布置相似，現選?。ㄗ畈焕┑湫蛦卧蚣堍?J軸至Ⅱ-K軸，屋蓋桁架Ⅱ-J軸至Ⅱ-K軸）進(jìn)行施工模擬（見(jiàn)圖13）。

圖13  施工模擬MIDAS模型

結構單元。

鋼管混凝土柱采用SRC材料和結構,支撐架腹桿采用桁架單元，其余全部采用梁?jiǎn)卧M。

荷載條件。

根據實(shí)體模型，自重系數取1.0。

檁條、檁托采用線(xiàn)荷載的方式加載于對應橫向桁架上弦，等效荷載取1.53kN/m。

采光玻璃天窗支架采用節點(diǎn)荷載的方式加載于玻璃天窗下方縱橫向桁架上弦節點(diǎn)，等效荷載取5.0kN。

邊界條件。

鋼管混凝土柱底部剛接。

支撐架底部鉸接，不考慮底部加固措施的有利作用；對支撐架頂部進(jìn)行Y、Z向和轉角約束釋放（見(jiàn)圖14）。

圖14  支撐架頂部約束釋放示意圖

（3）施工過(guò)程分析及方案的實(shí)施

第一步、吊裝鋼管混凝土柱，樓層鋼梁。

受力分析：運用軟件模擬分析受力，樓層鋼梁最大應力39.3MPa，符合設計要求。

現場(chǎng)實(shí)施圖

 第二步、安裝屋蓋主桁架，形成穩定框架。

受力及變形分析：最大豎向變形13.1mm，出現在樓層鋼梁處，桁架豎向變形??；桿件最大應力38.72MPa。

 現場(chǎng)實(shí)施圖

第三步、安裝屋蓋次桁架，形成完整整體；在8.745m標高樓面搭設支撐架。

受力及變形分析：最大豎向變形13.04mm，出現在樓層鋼梁處，桁架豎向變形??；桿件最大應力38.23MPa。

現場(chǎng)實(shí)施圖

第四步、安裝屋蓋跨中第二段桁架。

受力及變形分析：最大豎向變形13.05mm，出現在樓層鋼梁處，桁架豎向變形??；桿件最大應力38.53MPa。

現場(chǎng)實(shí)施圖

第五步、安裝屋蓋跨中第一段桁架。

受力及變形分析：最大豎向變形13.05mm，出現在樓層鋼梁處，桁架豎向變形??；桿件最大應力38.49MPa。

現場(chǎng)實(shí)施圖

第六步、安裝屋蓋跨中橫向次桁架。

受力及變形分析：最大豎向變形13.04mm，出現在樓層鋼梁處，桁架豎向變形??；桿件最大應力38.51MPa。

現場(chǎng)實(shí)施圖

第七步、安裝屋蓋跨中縱向次桁架。

受力及變形分析：最大豎向變形13.04mm，出現在樓層鋼梁處，桁架豎向變形??；桿件最大應力38.5MPa。

現場(chǎng)實(shí)施圖

第八步、屋蓋卸載，拆除支撐架。

受力及變形分析：最大豎向變形27.2mm；桿件最大應力45.2MPa。

現場(chǎng)實(shí)施圖

第九步、安裝檁條、玻璃天窗。

受力及變形分析：最大豎向變形36mm；桿件最大應力47.51MPa。

現場(chǎng)實(shí)施圖

（1）本工程中央站房66m跨大跨度鋼結構桁架采用分段吊裝、高空合攏的吊裝方案進(jìn)行吊裝，C、D兩個(gè)流水段共用時(shí)4個(gè)月完成了12000t鋼結構的吊裝工作，為確保工程總體施工進(jìn)度打下了堅實(shí)的基礎。

（2）本工程大跨度鋼結構桁架施工過(guò)程中，結構最大變形36mm，最大應力45.51Mpa，結構變形和應力均滿(mǎn)足規范和設計要求。分段吊裝施工與結構一次成型相比，附加變形1.9mm，附加應力1.2MPa，附加變形和附加應力均較小，滿(mǎn)足施工要求。分段吊裝、高空合攏吊裝方案安全合理。

來(lái)源：科技建工 北京分公司

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