高铁站房吊顶转换层体系研究

赵向东

(中铁建设集团有限公司 北京 100040)

1 前言

伴随着“交通强国、铁路先行”的思想理念，我国的铁路建设迎来了高速发展的新时代，一座又一座蕴含当地特色文化的高铁站房拔地而起，逐渐成为当地新坐标以及核心商业圈之一。

高铁站房由于其自身属性，体量大、层高较高，设计吊顶距离结构面较大，一般都需要设计吊顶转换层，然而设计总体单位考虑设计通用性和安全性，往往采用较为稳妥的设计方案，这样不仅造成材料浪费，而且增加施工成本。

高铁站房的吊顶转换层与其他民用建筑的主要区别在于转换层附着的结构形式更加多样化；高铁站房候车大厅空间尺度较大，设计造型丰富，转换层一般附着在大跨度钢结构下方，如焊接钢梁结构、网架结构等；城市通廊、出入站厅、售票厅、办公空间等则附着在混凝土楼板或钢结构下方。 而民用建筑一般结构跨度较小，转换层均附着在混凝土结构楼板下方。

本文通过对比分析吊顶转换层体系的多种构造工艺以及经济效益，结合贵阳北站站房的相关实践经验，运用对比分析法，研究构造技术特点。 在结构受力安全的前提下，依据吊顶附着不同的结构受力形式，研究总结适合高铁站房应用的转换层吊顶体系，节省效益，为后期类似的高铁站房装饰工程提供可借鉴的方法和思路。

2 工程概况

新建贵阳北站东靠黔灵山脉，位于贵阳市老城区与金阳新区之间的三桥马王庙片区，站房总建筑面积118 525 m2，地下一层城市通廊吊顶为铝板网吊顶、铝条板吊顶，吊顶完成面距离结构面高度为4.5 m；一层、二层候车大厅吊顶为铝条板和铝单板结合的吊顶体系，吊顶完成面距离结构面高度为4 m，吊顶完成面距离地面为20 m，距离网架下弦杆为1 m；各办公用房及设备用房吊顶为600 mm ×600 mm 活动板块材质，吊顶高度距离结构面为1.8 m。

3 高铁站房常见吊顶转换层体系

目前高铁站房吊顶转换层体系按照吊杆高度主要分为吊顶反支撑体系、吊顶钢结构转化层两种，结合不同的构造形式又划分为几种不同的安装体系。

3.1 吊顶反支撑体系

当吊杆长度大于1 500 mm 小于2 500 mm 时，应设置反支撑[1]。 反支撑设置通常有以下3 种安装体系：

3.1.1 角钢加固反支撑体系

角钢加固反支撑体系由万能角钢、角钢连接件、吊杆、吊顶主龙骨等构成。 利用角钢一端固定在楼板上，另一端与吊顶主龙骨锚固(垂直锚固或呈一定角度锚固)进行支撑，反支撑安装通常在2 m范围内呈梅花状分布[2]；此工艺采用装配式安装，现场无焊接，安装效率中等，安装示意图见图1。

3.1.2 吊杆拉结加固反支撑体系

吊杆拉结加固反支撑由吊杆、吊顶主龙骨等构成。 利用吊杆通长拉结加固，在距吊顶主龙骨450～600 mm 位置，垂直于主龙骨方向用吊杆与吊顶吊杆通长焊接(防锈处理到位)，横向增加吊杆与墙体固定，在间距2 m 范围内加设一定角度45°小斜撑[3]；此工艺需现场焊接，并在焊接部位做防锈处理，安装效率较低，安装示意图见图2。

图2 吊杆拉结加固反支撑体系示意(单位:mm)

3.1.3 套管加固反支撑体系

套管加固反支撑体系由镀锌金属管、吊杆、吊顶主龙骨等构成。 采用直径为吊杆2 倍的镀锌金属管进行套固，对吊杆起到加粗、加固，增强抗变形能力[4]。 此工艺采用装配式安装，现场无焊接，安装效率较高，安装示意图见图3。

图3 套管加固反支撑体系示意(单位:mm)

以上3 种吊顶反支撑体系适用于高铁站房办公区及设备房间吊顶使用，通过从施工便利性、经济效益等方面综合对比分析推荐使用镀锌金属管反支撑体系。

3.2 吊顶钢结构转化层体系

当吊杆长度大于2 500 mm、吊杆上部为网架、钢屋架或吊顶内存在设备管道过多时，应设有钢结构转换层，将吊杆按照规范要求固定在转换层上[5]。吊顶钢结构转换层通常有以下3 种安装体系：

3.2.1 镀锌角钢转换层体系

镀锌角钢转换层体系由∠50 系列角钢或∠40系列角钢、角钢连接件、角钢吊杆、吊顶吊杆、吊顶主龙骨等构成。 根据已放好的控制线在角钢上打孔，孔距纵横间距各为1 200 mm，吊杆为∠40 ×4 mm角钢，纵横向间距为1 200 mm，吊杆通过长度为100 mm 的∠50 ×5 mm 角钢用M10 膨胀螺栓固定在结构板底，横向龙骨为热镀锌角钢与∠40 ×4 mm热镀锌角钢龙骨通过螺栓连接，每隔3 600 mm纵向采用∠30 ×3 mm 热镀锌角钢栓接作为加固龙骨[6]。 此工艺在现场加工打孔后可实现装配化式安装，安装效率中等，安装示意图见图4。

图4 热镀锌角钢吊顶转换层示意(单位:mm)

3.2.2 万能角钢转换层体系

万能角钢转换层体系由∠38 系列万能角钢、吊顶吊杆、吊顶主龙骨等构成。 利用∠38 系列万能角钢为主吊杆，纵横向间距为1 000 mm。 吊杆距离转换层端部距离不得大于300 mm，超过300 mm 则需增设吊杆[7]，转换层安装完毕后，其垂直方向安装一道加固万能角钢，角钢间距2 000 mm 间距增设一道[8]。 此工艺采用装配化安装，现场无需焊接及打孔，安装效率较高，安装示意图见图5。

图5 万能角钢转换层示意

通过结构计算验证可以得出以上两种方案强度和挠度均满足要求，均适用于进出站厅、城市通廊、售票厅等混凝土结构楼板条件下的吊顶转换层施工；转换层由于采用角钢材质连接，纵横间距均控制在1 200 mm 以内，承载力经过计算也均能满足上人安装吊顶面层条件，只要转换层内净高满足即可采用反吊安装施工法，在转换层内安装吊顶面层，无需在地面采取搭设脚手架或曲臂车等安装措施。 通过对两种方案的经济数据分析结果可以看出，万能角钢转换层体系更为经济适用，安装更为高效快捷。 经济对比分析见表1。

表1 经济对比分析

3.2.3 C 型钢转换层体系

当吊顶转换层位于网架或者桁架体系下方时，转换层体系也同步调整。 由于网架体系下弦杆的跨度往往较大，为了保证转换层体系的强度和刚度，需采用强度、刚度更大的C 型钢转换层体系[9]。 C 型钢转换层体主要由螺栓连接点或抱箍连接点、角钢连接件、C 型钢、角钢、吊杆、吊顶主龙骨等构成。

(1)当网架结构为螺栓球体系时，通过螺栓将∠63 ×5 mm 的热镀锌角钢与螺栓球连接，∠40 ×4 mm热镀锌角钢吊杆与∠63 ×5 mm 角钢栓接连接，C 型钢与∠40 ×4 mm 角钢采用2M12 螺栓连接，同时与C 型钢垂直方向采用小型C 型钢或角钢焊接形成完整的转换层体系，便于后续面板的安装[10]，安装示意图见图6。

图6 C 型钢转换层(螺栓连接)体系示意(单位:mm)

(2)当网架结构为焊接球体系，则通过抱箍体系与网架下弦杆连接固定[11]，抱箍形式较为灵活，可有效针对弦杆进行加工制作，如考虑吊顶材料自重较大，可将抱箍设计采用角钢环形固定等方式。安装示意图见图7。

图7 抱箍安装示意(单位:mm)

接下来C 型钢转换层体系通过∠40×4 mm 热镀锌角钢与抱箍体系栓接连接，C 型钢接头处内衬小号C 型钢栓接连接，同时与C 型钢垂直方向焊接∠50 ×5 mm 热镀锌角钢形成完成的转换层体系，便于连接吊杆安装面层面板[12]。 C 型钢的选用需根据下弦杆的跨度尺寸进行受力计算，尤其需重点计算C 型钢的挠度是否满足要求。 安装示意图见图8。

图8 C 型钢转换层(抱箍连接)体系示意(单位:mm)

4 结束语

通过对不同结构(混凝土、网架等)体系下以及不同的吊顶转换层体系进行详细的对比分析，并给出了建议性的选择方案，不仅为后续高铁站房吊顶转换层体系的选择指明了方向，避免了走弯路造成不必要的损失，而且可以创造相当可观的经济效益和社会效益。