雨篷大跨度钢结构悬垂梁及斜拉索施工技术.doc

雨篷大跨度钢结构悬垂梁及斜拉索施工技术北京**站站房东西两侧设有站台无柱雨篷，结构形式为大跨度钢结构轻质屋面，建筑设计成扇贝造型。通过采用悬垂梁和拉索结构等综合技术，有效地抵抗了自然环境及行车带来的负风压荷载，同时拉索和悬垂梁相互约束位移、内力相互带JJ约、采用铰接节点的综合新技术也有效地消除了行车带来的振动荷载，并且该技术的应用也很好地保证了雨篷结构双曲屋面的建筑效果，优化了整体结构的用钢量，填补了国内该项技术应用的空白。北京**站站房东西两侧设有站台无柱雨篷。结构形式为大跨度钢结构轻质屋面，建筑设计成扇贝造型。雨篷结构包括支承于轨道层-1．600m标高的A字形塔架柱及其所支撑的屋面环梁、主梁、次梁及支撑等上部结构两部分。屋面主梁设计为悬垂下弯曲线形工字钢梁(以下简称悬垂梁)，截面形式为600×350×l0×20(mm)和450×200×8×12(mm)，东西雨篷区共180单榀悬垂梁对称布置。每三根悬垂主梁组成一个结构单元，间距为6．866m．中间设有H型钢次梁及圆管支撑。悬垂梁设计跨度为9．772～64．033m，安装标高为2O～30m。设计最大下垂高度为6.464m，单榀最大重量为1O．5t。钢材材质为Q345C。(图1)。每根悬垂梁通过其两端的耳板与A塔柱及环梁上的耳板用销轴铰接相连，将内、外、中环A塔柱和环梁连为整体。与A塔柱相连的一根悬垂梁和与其相邻的两根悬垂梁(间距6.866m)以及此三根梁之间的次梁与支撑构件组成一个结构单元。悬垂主梁下部设有预应力拉索，以抵抗向上的风荷载。每根悬垂梁下翼缘上设计有4～8根拉索。拉索一端为固定端，销接在悬垂梁拉索连接板上，另一端为调节端，销接在A塔柱拉索耳板上，调节范围±150mm。最大索长为29185mm，共计1068根。预应力斜拉索根据悬垂梁结构单元，将东西雨篷分别划分为15榀预应力钢结构桁架，沿轴线对称布置。拉索索体采用两种规格，一种是强度等级为1570MPa的6×37+lWS钢丝绳，直径22mm，外包26mmPE护层，最小破断力为217．8kN；另一种是强度等级为1670MPa的6×37+lWS钢丝绳，直径32mm，外包37mmPE护层，最小破断力为490kN。北京**站雨篷结构屋面设计建筑造型为双曲面，屋面各类荷载通过H型钢悬垂主梁传递到主桁架上，再通过主桁架经A字形塔柱传递到混凝土基础上。为确保建筑造型和结构受力，将雨篷结构主梁设计为高度600mm和450mm的悬垂梁。当自重、雪荷载、向下风荷载等来自屋面的向下荷载作用时，由于悬垂梁的跨度很大而截面高度很小，它的抗弯刚度非常小，发挥不出其抗弯性能，所以仅利用工字钢的抗拉刚度，使其像拉索一样以拉力来承受荷载；当向上风荷载作用时，则利用悬垂梁的抗弯刚度，以拱的形态来承担荷载。为使悬垂梁能最有效地发挥其拱形作用，在工字钢和A形塔柱之间安装了斜拉索，减小其计算长度，以确保其支承向上荷载的能力。斜拉索用来稳固工字钢梁，不会直接承受向上的荷载，所以它只有较小的拉力，直径很小，不会影响站内景观。1施工难点及解决对策根据雨篷屋面大跨度异型杆件结构的特点，在施工过程中主要解决悬垂梁制作、安装的难点是：(1)悬垂梁空中对接、定位及焊接质量；(2)悬垂梁下沉量应控制在设计要求的范围；(3)预应力拉索张拉值及结构变形值的控制。1．1悬垂梁制作、安装质量控制根据悬垂梁长度，在工厂分段制作，每段长度不超过最大运输长度，以方便运输；在施工现场进行二次拼装，拼成每段不超过30m的安装段，以尽量减少空中对接量；悬垂梁超过30m长时，在空中分2~3段进行拼装，在拼接处设置高空拼接平台：悬垂梁采用吊车吊装就位后，先用锚板点焊固定，再进行人工焊接。悬垂梁对接焊好后，再进行次梁及支撑的焊接，避免焊接应力集中，保证焊接质量。1．2悬垂梁下沉量的控制由于雨篷屋面定位是由计算机三维建模完成，故保证屋面杆件安装后的下沉量与设计值一致，是安装的关键环节，直接影响后续工程的定位。将雨篷屋面结构划分成若干个结构单元按照单元体将悬垂梁进行分段吊装，在分段对接口处设置临时支撑；在临时支撑下部设置路基箱，以保证其稳定且避免支撑托架受力后沉降；悬垂梁拼接时，对其预留下沉量，安装完成后每个结构单元统一卸载。1．3预应力拉索张拉的控制预应力拉索设置在A塔柱和悬垂梁组成的三维空间中，为减少悬垂梁安装误差对拉索受力的影响，应在屋面全部杆件安装完毕并拆除支撑，形成相对稳定的状态后，进行预应力拉索安装。同时，复测悬垂梁轴线位置、标高，以现场实测值为依据，调整初始杆件应力计算值，确定最终预应力拉索张拉力；在预应力钢索张拉的过程中，同时采用索力动测仪检测拉索索力，全站仪同步监测结构位移，检测数据相互校核，保证张拉质量。2悬垂梁现场安装技术2．1悬垂梁及斜拉索总体施工流程悬垂梁地面拼装→临时支撑托架