波浪腹板H型钢和太空板在运用库建造中的应用

田华良 孙颜顶 王雪竹 张标 占进军 刘红军

摘要：依托郑州地铁3号线运用库工程，阐述了波浪腹板H型钢和太空板的应用，并对波浪腹板H型钢和太空板在该项目中的应用效果作了分析。

关键词：波浪腹板H型钢； 太空板； 运用库； 工艺流程

中图分类号：TU758.11文献标志码：A

0引言

财政部、住房和城乡建设部联合下发的《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》中明确提出：“要切实提高绿色建筑在新建建筑中的比重”［1］。波浪腹板H型钢和太空板作为一种新型构件顺应了绿色建筑发展的大趋势，一经问世即备受青睐，在建筑材料领域掀起了一场节材、节能、环保的绿色革命［2，3］。为此，本文主要阐述了波浪腹板H型钢和太空板在郑州地铁3号线运用库建造中的应用，并对波浪腹板H型钢和太空板在该项目中的应用效果进行了分析，其研究成果可为后续类似工程的施工提供参考。

1工程背景

郑州地铁3号线航海东路车辆段与综合基地位于郑州市经开区，规划占地面积约为33.71 ha，本工程范围内生产及办公用房共22个单体建筑物，房屋建筑面积约13 3100 m2。郑州地铁3号线航海东路车辆段与综合基地见图1。

郑州地铁3号线航海东路车辆段运用库工程，设计为门式刚架钢结构，屋面板采用太空板。门式刚架钢结构立柱、钢结构梁的腹板均为波浪形腹板，翼缘板为平直钢板。运用库作为车辆段的重要组成部分，一般由双周三月检库和停车列检库组成。运用库主要承担列车停放、保养、维修等任务。

2运用库施工工艺

运用库东西长323 m，南北跨度为142 m，占地面积45 000 m2，总用钢量为2 800 t，其中钢柱有389根，钢梁有850根，隅撑、系杆及斜撑若干，钢材材质为Q345B与Q235B。运用库的施工工艺流程如图2所示。运用库钢结构的吊装作业分为A区、B区、C区和D区，如图3所示。

3波浪腹板H型钢在运用库建造中的应用

3.1波浪腹板钢柱、钢梁安装

3.1.1钢柱吊装

钢柱吊装使用旋转法吊装。主要工艺流程：先用吊车悬提钢柱，然后将其垂直吊起，当柱脚面在杯顶上部200 mm时，通过吊车将吊臂旋转至杯口处，在矫正钢柱位置后，可缓慢将柱脚放下，在钢柱到达设计位置后，用缆风绳、水准仪及经纬仪复核钢柱的垂直度及标高，满足要求后使用顶紧装置、揽风绳及钢楔将钢柱固定牢，再次复核后才可解除吊装绳索，吊装下一根钢柱。

3.1.2钢梁拼装与吊装

钢梁在A轴和B轴之间进行拼装，拼装的具体构件为：钢梁、吊柱、隅撑等。拼装胎架采取规格为400 mm×300 mm×10 mm的成品方钢。拼装完成后的钢梁重约5.5 t，采用两点吊装，吊耳规格为150 mm×150 mm×25 mm，汽车吊选用25 t，满足吊装要求。钢架梁吊升时必须保证吊钩、钢绳和钢架梁在一条垂直线上，吊起后应基本保持水平（图4）。

第一榀钢架梁吊装就位，在与钢柱连接处用螺栓连接后，应用四根缆风绳从两边将钢架梁拉牢，加以临时固定。第二榀屋架吊装就位，安装屋架间的系杆与水平撑，构成一个稳定的空间体系，依次向后安装剩余钢架。

3.2波浪腹板H型钢应用效果分析

3.2.1波浪腹板H型钢的力学特性

高而薄的波浪腹板构件可以大大提高梁的抗剪受力性能，抗剪屈曲荷载较同厚度的平腹板构件可以超出几倍到几十倍；作为受弯和压弯构件，由于波浪腹板的面外刚度增强，可以通过提高腹板的高度、减少腹板的厚度来提高梁的承载力，其跨度越大，承载力效率就越高；作为轴心受压构件，可以通过减少腹板厚度、增大翼缘宽度提高构件的惯性矩和整体稳定性［4］。

3.2.2波浪腹板H型钢的节能特性

工程实践表明，波浪腹板门式刚架梁柱用钢量与平腹板门式刚架相比较可减少约14.0%，且波纹腹板门式刚架钢结构与平腹板门式刚架钢结构相比具有更好的整体刚度和构件截面刚度［5］；波浪腹板吊车梁、平台梁与传统平腹板同类构件相比，不需要设置加劲肋，波浪腹板构件可节省大量加劲肋板件、焊接工作量和焊材，有效降低材料和人工成本。

4太空板在运用库建造中的应用

4.1屋面板安装

屋面板采用太空板，其由上下水泥面层，发泡水泥芯材，钢边肋等复合而成的新型产品，其所能承受的荷载为3.1 kN/m2，可满足设计的要求［6］。

4.2屋面板施工

屋面板的主要施工工藝流程：

（1） 平板吊装。将屋面板吊装为四点吊装，按照设计要求确认施工顺序，按照先平面板安装再立面板安装，由檐口向屋脊铺设的原则进行施工。

（2） 调板。安装板缝的轴线的偏差应控制在5 mm以内，宽度在10 mm以内。若偏差过大应使用撬棒进行微调。

建筑设备与建筑材料田华良， 孙颜顶， 王雪竹， 等： 波浪腹板H型钢和太空板在运用库建造中的应用

（3） 焊接固定。钢梁与每块板的焊接应满足规范要求，至少有三点，焊缝的厚度为4 mm，长度大于60 mm，焊缝的质量等级为三级。

（4） 立板安装。先安装屋面的纵向立板，随后沿屋面横向设置通线安装立板，将立板与立板、立板与钢梁焊接牢固。

（5） 天沟板安装。檐沟使用4 mm的钢板，将C型檩条支架安装在设计的位置处，在每隔1.5 m处设置角钢拉杆与天沟板焊接。

（6） 板缝处理。板缝的采用聚苯乙烯棒充填，然后再用水泥珍珠岩砂浆浇筑，最后用聚合物防水砂浆填平压实抹光［6］。

4.3太空板应用效果分析

（1） 建造更为高效。太空板完全能替代屋面现浇混凝土结构板、保温板，其通过吊装焊接与屋架直接连接，且防水施工无需找平层施工，不仅提高了屋面的施工速度，而且实现了保温层和结构层一体化施工。太空板安装效果见图5。

（2） 综合造价低。发泡水泥复合板制作周期短，运输方便，施工快，可以保证工程进度，节约人工成本，比黏土砖、空心砌块砖等降低工程总等价的20%。

（3） 轻质抗震、减轻基础承重。发泡水泥复合板与黏土实心砖相比，轻3～4倍以上，比空心砌块砖轻2～3倍以上，减少了大梁、大柱、基础的荷载。

（4） 保温隔热性能好。发泡水泥复合板保温性能超过厚度570 mm砖墙，用发泡水泥复合板不用再做外墙泡沫保温层。

5结论

波浪腹板钢构件是一种新型高效型材，解决了平腹板局部容易失稳变形问题，大大降低了用钢量，具有节能、节材、绿色环保的特点；太空板作为新型建筑材料具有施工速度快、轻质高强、保温隔音等特点；波浪腹板钢构件和太空板作为一种新型构件顺应了绿色建筑发展的大趋势，在建筑环境市场体系中得到了市场认可，在未来必将有更好的发展前景。

参考文献

［1］财政部、住房和城乡建设部. 关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见［S］. 2012.

［2］吕悦，于建.具有广阔前途的太空板产品［J］.工程建设与设计，2004（3）：58-59.

［3］郭彦林， 王小安， 张庆林，等. 波浪腹板门式刚架轻型房屋钢结构设计理论及应用［J］. 建筑结构， 2011， 41（4）：11-19.

［4］郭彦林， 张庆林， 王小安. 波浪腹板工形构件抗剪承载力设计理论及试验研究［J］. 土木工程学报， 2010，43（10）：45-52.

［5］黄炳生， 沙翰宇. 波浪腹板H型钢梁翼缘局部稳定性研究［J］. 应用基础与工程科学学报， 2017， 25（4）：816-823.

［6］刘强. 发泡水泥复合板（太空板）在钢构屋面的研究与应用［J］. 建筑， 2019（7）：77-18.

［基金项目］中建二局科技资助（项目编号：2022QN140001）；中国建筑第二工程局有限公司科技资助计划（项目编号：91110000100024296D200003）

［作者简介］田华良（1985—），男，本科，工程师，主要研究方向为轨道交通地基与基础。