内蒙乌兰察布高铁站候车大厅钢网架结构安装技术

李夏收

（中铁一局集团有限公司， 陕西 西安 710054）

0 引言

在高速铁路的建设周期中，当站前部分的施工陆续进入尾声,站后部分如车站站房、雨棚等工程才接踵展开施工，而站房工程往往是一座城市的标志性建筑，造型比较新颖、大气，往往展示当地的民族风貌。现阶段高铁站房规模越来越大，功能也愈发的齐全，网架结构很好满足了站房大跨度、大空间及造型优美的需求，而如何克服钢网架技术上的难题,高质高效的完成一个站房工程,给企业带未的不仅仅是经济上的效益,对于提升企业品牌效应,也能有不少的收获。

本文主要探讨大跨度高空散装螺栓球钢结构屋盖网架施工。

1 工程概况

乌兰察布站为新建呼张铁路的中间站房，站房采用线侧下式结构。候车大厅屋面为网架结构，网架形式为正放四角锥焊接球网架结构，网架杆件全部采用钢管结构，节点采用焊接球节点；上弦支撑，与混凝土柱采用支座连接，支座采用焊接板式弹性钢支座。

网架分为三部分，4-6轴，11-13轴为平网架，下弦球标高为12.63m，上弦为14.13m；6-11轴为半径为55m圆弧结构，最高点网架下弦球标高为17.781m，上弦为20.1m，网架尺寸为36.6m×86m；网架投影面积约为3147㎡；属于大跨度网架结构。网架结构钢管采用无缝钢管，规格有Φ60×3.5、Φ76×3.75、Φ89×4、Φ114×4、Φ140×4、Φ159×6、Φ168×8、Φ180×10；网架球有 BS180、BS200、BS220、BS250、BS280、BS300共6种。

传统的网架施工有三种，分别是高空散装、满堂支架法和整体吊装法，由于本工程场地狭小没有可以拼装的空地，当地风大，整体吊装存在一定安全隐患，且后期候车大厅铝单板吊顶需要搭设操作架，结合上述原因最后采用满堂支架法进行网架的施工。

图1 乌兰察布站鸟瞰图

2 技术原理

（1）对网架结构进行优化，将焊接球改为螺栓球结构，将网架杆件运至现场，在满堂红支架上进行拼装。

（2）采用tekla设计软件与CAD软件相结合，建立网架结构的三维模型，确定三维坐标，用于控制网架安装精度。采用合理的安装顺序，保证施工质量，同时保证施工效率。

（3）采用在脚手架上进行拼装钢网架，先搭设操作平台，铺设木跳板，并用全站仪对下弦球进行定位放线，每个轴线都需坐标定位，减少累计误差，网架由东向西逐步拼装。

3 技术特点

3.1 网架球节点连接结构优化

原结构网架节点为焊接球节点，由于杆件数量多、焊接量大，费时费力，且本工程施工地点位于内蒙乌兰察布市，本网架施工时间在四月份，内蒙的四月份为大风季节，焊接飞溅极易产生火灾且大风期间焊接质量及作业人员安全都不易控制，基于以上原因螺栓球连接方式由焊接改为栓接，减少焊接量，大大降低了施工难度和安全隐患，施工质量易于控制。

3.2 建模节点优化

使用tekla等深化软件建立模型，对单根杆件螺栓球节点进行深化设计；利用BIM技术对网架进行多次模拟分析，形象、直观地展示出实际模型。

4 施工流程

整体施工工艺流程：

深化设计，出深化设计图→网架构件加工制作→支撑架搭设，架体顶端满铺脚手板→进行三维坐标定位→坐标点复合验收→安装下弦平面杆件→安装上弦倒三角杆件→安装下弦正三角网络→调整、紧固→焊接支座→检查验收

5 操作要点

5.1 深化设计，出深化图

通过Tekla软件建立模型，对网架结构进行深化并进行施工模拟分析；分析优化后，出具深化图纸加工制作构件，保证加工场加工杆件及螺栓球的精度，提取三维坐标，设置构件安装的定位板，构件安装精度得到有效保证。

利用BIM技术进行建立模型，对每个杆件和螺栓球进行编号，并对管理人员和作业人员进行技术交底，通过三维模型使施工人员直观的理解图纸。

图2 BIM技术交底

5.2 满堂红脚手架的搭设

一次搭设成型脚手架在多道工序中应用。

在屋面网架施工过程中首先搭设满堂式扣件脚手架操作平台（最高搭设高度为18.5m），前期供屋面网架拼装施工使用，在后续的候车大厅吊顶及水电安装工序施工中拆除部分上部钢管继续使用，该脚手架一次成型、多次使用，节约了施工工期，避免了不同施工流程需要多次搭设脚手架的问题。

架体基础浇筑10cm厚混凝土垫层（该垫层为候车大厅地面石材铺贴垫层），满堂红操作架搭设前应按照施工方案尺寸放线,满堂红脚手架立杆纵横向间的距离1.2m,,步距应设置为1.5m,在满堂红支架上设置 6个测试点。由于网架中间部位为弧形段，因此此段架体搭设成台阶状，架体顶端满铺脚手板。操作架搭设完成经过验收合格后方可进行网架的拼装。

图3 支架搭设示意图

5.3 杆件安装顺序

①安装支座前对支座混凝土进行检查，检查内容包括混凝土强度、高程及表面平整度等是否满足验收标准，合格后方可进行支架的拼装。

②网架的拼装顺序

网架由东向西逐步进行拼装，先拼装13轴的杆件，直至全部网架全部拼装完毕，测量挠度与几何尺寸。

图4 网架立面图

③网架拼装：

本工程在4轴至13轴设置网架结构，网架安装从13轴至4轴方向平行安装推进。首先安装 13轴两侧柱顶的支座，支座安装时控制好平面位置、高程。 用全站仪对第一跨下下弦球进行定位，下弦球与杆件组合形成网络。下弦球在安装过程临时支点要确保稳固，跨中起拱。

根据图纸对已经编号的杆件在操作平台拼装成小单元，然后将小单元与已完成安装的网架连接成一体，然后再继续安装下一单元，如此重复，完成全部网架安装工作。拼装小单元的划分见下图：

④调整、紧固。

a.采用高空散装法进行施工过程的，由于操作架上的施工荷载及支撑情况发生的变化，会导致网架有下沉趋势，用水准仪每隔 5个下弦球测一次标高控制高程及好挠度，发生下沉时及时用千斤顶调节。并要及时测量纵横向长度。

d.在拼装过程中，不宜将螺栓一次拧紧，进行精确测量和校正后方可将高强螺栓全部拧紧到位，每条网架组装完，经校验无误后，按总拼顺序进行下条网架的组装，直至全部完成。

c.每条网架组装完成后经验收无误后，要求每一个螺栓一定要拧紧不得有任何松懈，待整体拼装完毕后再对每个节点进行检查是否有喽拧或没拧紧的杆件，直到全部拧紧为止。

⑤支座焊接与验收；

a.网架整体尺寸经验收合格后，按照图纸查看网架支座高程、轴线位置，以及偏移量，在网架安装过程中累计误差支座要平均分散，避免支座一侧轴线位置符合要求，另一侧偏移过大。

b.检查网架标高、轴线位置，跨中挠度误差在标准要求以内；

c.网架平面及轴线位置经验收合格后，并填写验收记录方可进行支座的焊接。

d.支座焊接时配备灭火器，应有防飞溅遮挡。

6 结语

（1）钢网架结构的拼装，Tekla建立模型，提取相关的安装数据，并结合revit软件大大提高了网架的安装精度。

（2）通过高精度全站仪设备，对屋面网架螺栓球节点进行定位放线，有效保证了网架测量的准确性，加快了测量进度。

（3）采用BIM技术建模、三维定位，网架平整度及垂直度都得以提高。并对作业人员进行三维技术交底，使作业人员直观的理解施工图纸。

（4）网架焊接球改为螺栓球及采用先进的施工软件，满足使用功能的同时节约工期 1个月，操作架二次使用，有减少了人力、物力、财力的投入，节约成本约50万元，效益可观。