浅析地铁高架车站屋面钢结构形式及施工要点

王晓峰

【摘要】在地铁建设当中，高架车站屋面钢结构的应用较为广泛，能够有效增强高架车站的整体稳定性，保障人们的生命财产安全。本文对地铁高架车站屋面钢结构施工的重要性进行分析，探索地铁高架车站屋面钢结构的主要形式，研究地铁高架车站屋面钢结构的施工要点。

【关键词】地铁;高架车站;屋面钢结构;结构形式

城市人口数量不断增加，给交通系统的运行造成了巨大压力，地铁建设已经成为当前城市化进程中的关键内容。高架车站的出现，使得地铁容纳量明显提升，有利于改善地铁车站的空间状况。钢结构是施工中的常用结构形式，不仅能够促进施工效率的提升，而且能够保障屋面的良好承载力与强度，同时由于其自重较轻，给施工带来了较大的便捷，能适应不同建筑外形特点及要求。在实践工作当中，应该明确不同屋面钢结构的基本特点，从而掌握钢结构施工的重点与难点，防止出现重大质量安全隐患。因此，应该从地铁建设的基本特点出发，制定切实可行的钢结构施工方案，实现对各个环节的科学指导。

1.地铁高架车站屋面钢结构施工的重要性

钢结构工程涉及的内容较多，包括结构设计、质量控制和施工管理等等，加强对整个施工环节的有效规范，能够确保钢结构性能得到充分发挥，防止由于施工问题导致整个工程质量受到影响。在当前地铁建设规模和数量不断扩增的趋势下，地铁高架车站屋面结构形式也呈现多样化和复杂性的特征，因此对施工技术的要求更高。

钢结构是当前建筑行业中应用较为普遍的一种结构形式，在安装便捷性、自重、防震性能和环保等方面具有较大的优势，因此受到人们的广泛欢迎，在很多情况下可以替代钢筋混凝土结构，获得良好的经济效益。尤其是在当前技术水平不断提升的趋势下，在地铁高架车站屋面中应用钢结构时，能够满足大跨度吊装的要求，同时应用计算机软件实施仿真模拟，实现对施工方案的有效优化。由于缺乏严格的市场规范，在钢结构的应用及发展中仍旧存在诸多问题，必须加强对安装施工各环节的严格控制，防止在高架车站投运后出现严重的问题。

2.地铁高架车站屋面钢结构的主要形式

2.1门式刚架

冷弯薄壁型钢、轻型焊接H型钢和热轧H型钢等，是门式刚架结构的主要材料形式，作为一种常用的承重骨架，具有格构式和实腹式等多种结构。在制作墙梁和檩条时应用冷弯薄壁型钢，在制作墙面和屋面时则应用压型金属板，保温隔热材料可以选择岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、矿棉和硬质聚氨酯泡沫塑料等等，同时在屋面钢结构体系中还要设置相应的支撑。与传统的钢筋混凝土结构相比较，门式刚架能够有效缩短施工工期，自重相对较轻，在布置柱网体系时更加灵活，有利于提升工程项目的经济效益。

2.2钢网架

钢网架是一种常用的空间铰接杆系结构形式，其中高次超静定结构的应用较为普遍，且结构形式具有一定规律性，能够满足多向传力的要求，保障结构受力的合理性。同时，在地铁高架车站屋面施工中应用钢网架的形式，能够保障其良好的抗震性和整体性，促进空间刚度的提升，在中小跨度房屋和大跨度建筑中的应用效果较好，实现对多种平面结构形状的有效覆盖[1]。三层网架和双层网架是钢网架的基本形式，其弦杆层数具有一定差异性，下弦、上弦和腹杆等共同组成双层网架，与双层网架相比较，三层网架的高度更高，能实现对弦杆内力、腹杆长度和网格尺寸的有效控制。

2.3钢框架

钢柱和钢梁是钢框架的主要组成部分，对于水平荷载和竖向荷载的承受能力较强，与传统的钢筋混凝土框架相比，梁柱截面更小，能够在降低自重的同时，获得良好的空间条件。在地铁高架车站屋面建设中应用钢框架，可以快速提升施工效率。

2.4钢桁架

在直杆端部以铰链连接形成的空间或者平面结构为钢桁架结构，在地铁高架车站屋面中的应用效果较好，实现了对材料的高效利用，能够有效承受屋盖的重力。在应用钢桁架施工时，能够保障安装的便捷性，同时降低施工成本，在形状特点上更加丰富多样，能满足不同建设要求[2]。

2.5异型钢结构

空间任意钢结构即异型钢结构，能够改善地铁高架车站屋面的外观形式。在应用异型钢结构施工时，需要通过计算机建模的方式，明确边界条件和荷载情况、工况组合等，从工程建设的基本要求出发实施建模。在确定地铁高架车站屋面形状时，应该对屋面的厚度、风荷载的体形系数、节点的形式和结构的跨度等进行综合分析，保障良好的施工质量。

3.地鐵高架车站屋面钢结构的施工要点

3.1施工准备

在地铁高架车站屋面钢结构施工中，主要涉及钢架组拼、安装、固定、验收和除锈等工序，应该明确每一个环节的要点。在水准点和轴线控制点进行检查，确保其符合设计要求，根据图纸放出吊装辅助线，为后续安装工作奠定基础。检查预埋件的标高、轴线、螺栓露出长度和水平度等，控制在合理范围之内。对吊具和吊机性能进行全面检查，防止在吊装中出现严重的故障，在脚手架的搭设中应该严格遵循文件要求。采取有效的加固处理措施，防止在施工中发生失稳和变形问题，方木和钢管等可以起到临时加固的作用。严格校对钢尺，防止对测量放线和钢构件的制造造成影响，实现对误差的有效控制。

3.2组拼与安装

组拼钢架时需要在现场设置装配平台，保障屋面装配板的质量可靠性，使顶拱尺寸和长度符合设计标准，在焊接钢架时应该确保一侧合格后再焊接另一侧，在吊装作业前应该确保每一个环节的良好焊接效果。在地面对天窗支架和屋面钢支架进行安装，满足一次过吊装的施工要求，采取有效的加固处理措施，防止断裂问题出现在吊装施工中[3]。将地铁高架车站屋面钢支架的三边交接点作为吊装点，对其吊起一段高度后实施全面检查，为后续安装奠定基础。安装第一榀屋面钢支架时需要进行校正，使其与屋面钢支架支座中心线对齐，同时对垂直度进行合理调整。在临时固定屋面钢支架时，需要对其侧向弯曲进行校验。在第二榀屋面钢支架完成安装后，装配支撑件与檩条，增加结构的整体性，防止对稳定性造成影响。在安装中应该做好钢结构的有效保护，防止出现严重损坏问题。

3.3构件连接

对连接件的型号、质量和规格等进行严格检查，对其进行焊接处理或者螺栓紧固处理。避免在安装用的螺栓孔当中进行扩孔处理，在应用螺栓时应该严格控制垫圈的数量，螺丝数量不能低于三个。相较于设计值而言，在确定不受力定位用的焊缝宽度时，应该超出三分之二左右，将长度和宽度分别控制在25mm以上和8mm以内[4]。严格检查焊缝，探伤检查的方式较为常用，能够确保一级焊缝和二级焊缝的良好质量，并对其进行及时记录。根据施工图纸开展支撑件的施工和屋面钢支架支座的施工。

3.4检查验收

在完成地铁高架车站屋面钢结构的施工后，应该对连接位置的质量进行检查，消除其中的安全隐患。对支座中心线和屋面钢结构中线的垂直度进行检查，确保屋面钢结构垂直面和支撑杆的侧弯角度符合相关标准及要求，将误差控制在合理范围之内。检查屋面钢结构的受力情况，增强其整体性与稳定性[5]。在检查验收中还要关注屋面钢结构支座的轴线位移、标高和跨中挠度等，并对其测量记录。在完成检查验收后，应该及时做好除锈和防腐处理，防止油污和焊渣等出现在焊缝当中，在涂料前应该确保良好的除锈效果。根据设计要求确定涂层干漆膜的厚度值，防止在使用中出现破坏。在安装屋面板时，应该防止在放下时对天窗支架和屋面钢支架等造成破坏[6]。当涂层由于吊装而出现破坏时应该及时采取补涂措施，防止漆膜厚度达不到标准要求[7]。当受力螺栓孔眼出现错误时，应该对穿孔钢板进行更换，对支座的连接节点位置进行检查[8]。

4.结语

门式刚架、钢网架、钢框架、钢桁架和异型钢结构等，是当前地铁高架车站屋面钢结构的常用形式，结构特点和性能具有明显的差异性，因此在施工中应根据具体情况加以选择。在施工实践中，要明确施工准备、组拼与安装、构件连接和检查验收环节的要点，把控好每个施工环节的质量，才能促进工程项目顺利实施，加快我国地铁建设进度。

参考文献

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[3]曾亮.建筑钢结构网壳体系在现代高架桥车站中的应用——实例分析新加坡大士西线地铁某换乘站[J].中外建筑，2016（06）：186-190.

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[7]吉明军，辛建珍.大跨度屋面钢桁架结构吊装地面免加固技术[J].建筑施工，2014，36（08）：922-924.

[8]梁智杰. 广州地铁某高架车站钢结构项目施工技术与管理分析[D].华南理工大学，2013.

（作者单位：青岛地铁集团有限公司运营分公司）

【中图分类号】TU71

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）09-0034-02