廣州火車站鋼結構加工制作施工技術圖文并茂

新廣州火車站鋼結構制作與施工技術江蘇****股份有限公司2009.101建設地點：廣州市番禺**建筑面積：總建筑面積約36萬平方米，大跨度鋼結構屋蓋投影面積為21萬平方米勘察設計單位：鐵道部第四勘察設計研究院，北京市建筑設計研究院結構形式：主體結構采用站橋共柱形式，地下層為現澆鋼筋混凝土結構；12.0m層以上采用大跨度預應力梁板混凝土與鋼桁架梁柱組合結構；21.0m層以上及屋面采用大跨度鋼結構體系鋼結構制作、施工單位：江蘇****股份有限公司用鋼量：7.9萬噸主體鋼結構施工日期：2008年12月～2009年10月

1工程概況23站房與雨棚鋼結構外形效果類似層層上揚的多片巨大的嶺南芭蕉葉。屋蓋鋼結構主要包括無站臺柱雨棚、主站房弧形鋼屋蓋、中央采光帶、入口大廳四個部分，其中無站臺柱雨棚采用鋼桁架支撐的預應力索拱結構，主站房屋蓋、中央采光帶、入口大廳懸挑結構為鋼桁架支撐的預應力索拱和索殼兩種結構的弧形組合鋼結構體系。鋼結構構件截面類型較多，有圓管、梭形管、長圓管及方管等，構件之間主要采用焊接、鑄鋼連接、銷軸連接、栓焊混合連接或鑄鋼與焊接混合的連接方式。

2結構特點45本工程建筑設計新穎，結構類型復雜，空間跨度、懸挑尺寸大（其中索拱、索殼跨度分別達到68m和58m，入口懸挑檐口南北向跨度更達100m、東西向跨度約40m），構件類型多樣，板材厚度大，強度等級高（Q390GJC），給結構的深化設計與鋼結構加工制作、施工安裝等工作帶來了相當的難度，主要特點如下：1）索拱和索殼結構安裝于頂層21.0m樓板上方，最大安裝標高達52m，施工投影面積192m×398m，屬超大型結構的施工范疇，需特別考慮施工吊裝工藝組織設計；2）拱與殼結構本身施工難度較大，本工程中索拱與索殼結構具有跨度大（單跨達到68m）、重量重（桁架單榀重達185噸）、外形尺寸大以及柔性預應力索結構分步張拉施工的特點；3）該工程材料強度高、超厚板構件較多，加上焊接量龐大、節(jié)點部位焊縫集中、焊縫質量要求高，導致結構在焊接過程中容易產生嚴重的角變形、扭曲變形、局部與整體變形，控制焊接變形與消除殘余應力、防止層狀撕裂等構件制作質量要求很高。4）本工程屋蓋鋼結構施工中同時進行橋梁及混凝土工程的施工，施工面積大，三項工程工序交錯，配合情況復雜，施組設計編制要求高。主體鋼屋蓋呈雙曲面，各點標高不一、空間定位點多樣。

3鋼結構制作6針對本工程結構在加工、制作方面的特點與難點，編制了詳細的制作、焊接工藝流程，采取了一系列有效的工藝措施，確保結構每一根構件、每一處節(jié)點的制作質量，進而保證整個工程的質量。關鍵的焊接制作工藝措施1）焊接變形控制

選擇與控制合理的焊接順序，對每條焊縫正反兩面分階段、反復施焊，或同一條焊縫分二個時間段施焊；設置胎模夾具，將異形厚板結構構件處于固定的狀態(tài)下進行裝配、定位，焊接；對厚板、超厚板的施焊工序注意進行預熱溫度的控制工作，采用補償加熱法工藝流程等；反變形措施，反變形量通過焊縫施焊過程中的熱輸入量計算及積累的工程工藝經驗綜合考慮后確定。

2）焊接裂紋控制焊材化學成分、焊接工藝參數、條件的控制，提高根部焊縫質量，提高焊縫清根要求；焊縫金屬冷卻速度控制，焊前預熱、適當增大焊接熱輸入、焊后的后熱和緩冷裂；焊后消氫處理以加速氫的擴散；

容易發(fā)生層間撕裂的厚板及T型焊接與連接嚴格施焊工藝的特殊預防措施。3）殘余應力控制與消除減小焊縫尺寸及焊接拘束度；采取合理的焊接順序；補償加熱法，加熱溫度視板厚及母材碳當量而定；對特大型結構構件采取分部、分解組裝焊接，結構各部分分別施工、焊接，矯正合格后總裝焊接。4）其他機械措施等

7由于節(jié)點設計的合理性對結構構件的成形難度與加工質量影響很大，在結擴初設階段即對結構體系的組成與連接進行了優(yōu)化設計；考慮的因素主要有：1）構件分段易于切分與現場吊裝；2）節(jié)點傳力明確，剛度分配合理，符合設計意圖與計算假定，易于施工；3）焊縫強度等級要求合理，構造連接簡便化，盡量減少焊縫焊接拘束度等。本工程鋼結構構件類型包括圓管（桁架）、梭形管及方管、矩形管（桁架）、H形鋼（桁架）等，構件之間采用焊接、鑄鋼節(jié)點連接、銷軸鉸接、栓焊混合連接及鑄鋼與焊接混合連接的方式。大跨度屋蓋鋼結構主要采用空間相貫焊連接形式，索拱與索殼的索夾節(jié)點、變截面錐形柱分叉節(jié)點及部分柱頂節(jié)點等采用鑄鋼節(jié)點形式，少量柱頂節(jié)點采用板式剛接節(jié)點，索拱、索殼的拉索端頭、部分柱腳采用銷軸鉸結連接。由于構件與節(jié)點連接類型多、構造復雜，材料強度等級高、板材厚度大，結構的深化設計具有相當的難度。重要的節(jié)點連接類型：

81）索拱與索殼張弦結構索夾節(jié)點GS20Mn5V鑄鋼節(jié)點連接形式

2）圓形、箱形及長圓形變截面錐形柱分叉節(jié)點圓形變截面柱截面由φ2600×60過渡到φ2000×60、長圓形異面分叉柱截面由φ2000×50過渡到φ850×50、雙向正交變截面箱形分叉柱（鋼箱截面由BOX2000×50過渡到BOX900×50）等；截面徑厚比小，材料強度高。

93）柱頂板式加勁剛接節(jié)點

除采用梁柱接頭管件相貫焊的形式外，柱頂與縱向支承桁架連接部位多處采用了縱橫雙向加勁的板式剛接節(jié)點形式。

4）采光帶單層網殼箱梁交匯剛接節(jié)點

單層網殼箱形構件，截面主要為BOX600×250×16×20；各箱梁交匯節(jié)點處沿結構整體縱橫坐標插板連接預應力不銹鋼棒（D30、D50與D70），間隔23m布置空間索殼張弦結構。105）三向張弦梁及入口大廳懸挑結構連接節(jié)點中央采光帶索殼、主站房索拱、入口大廳懸挑部分等的多種結構類型構件匯交處，結構過渡類型復雜，采取了極具特色的空間三向張弦梁索拱結構與大挑檐索殼結構的過渡形式，

11對于主本工狹程這居樣的長大型音空間膜鋼結呆構項湊目，饅現場廉施工先組織兇設計現至關孝重要所，制抓定合拔理的頁施工醒方案黑并進可行準們確的吹施工毛過程布分析民是結伴構安甩全施逼工與悉順利派成形疼的根炎本保趕證。根據胞主體匹結構屯的施鼠工吊樹裝工鞏藝要癥求與版現場虛施工啊條件克，首雖先按秩場地五分塊丟劃分缸圖設衣置臨堪時支斗撐，評采用豆場內金對稱竿、分鄭塊（蝦結構撫組成跪單元嘗）與選分步沉的結便構施捆工方伯案與羅吊裝慣技術國路線竭，分閣塊、違逐次區(qū)地進雞行結濕構支悔座及碧主構憐件的余施工辯；在形象成結街構受躍力骨赤架主施體單陡元后門，再河按要聰求進部行分奸塊、夫局部封區(qū)域把的拼綠裝，選直至腫結構狼整體修吊裝陳完成益；無贊站臺吵柱雨客棚與鴨主站呀房部粥分施挪工相虹對獨棒立。屋蓋桃主體脆鋼結宰構整漠體施膀工流但程：4鋼結報構施巴工過盤程121314151617181920預應標力鋼撒結構災施工無站共臺柱恢雨棚淘屋蓋身索拱狡及主練站房續(xù)索拱代與索址殼結膝構的爽高跨并比約耀為1/揪8～1/仿7，最今大跨晝度89能m，間馳隔16久m布置股（中宰央采驗光帶姨單榀室索殼譽結構號間隔23局m），援為有堵效抵洞抗屋槳蓋拱遭結構攜豎向普荷載逆作用憂下產少生的季極大勝水平四推力賄、提粥高拱袖身結輪構的宏剛度趴和穩(wěn)掏定性灘，在盯拱架滔下方你布置繪了預奶應力永拉索反，要猛求索臺拱（杏殼）饒在屋寶面恒啊載作有用下鄭的拱巾腳支盡座反組力為舉零，焦從而難使屋串面結北構支狀承桁憂架與垂承重今結構胡柱的勒受力蠟狀況塵得以著極大胡的改日善。索拱患、索瓦殼連有同結摧構縱盟向連魯續(xù)布蜘置的日梯形還、倒吐三角溫形與斬月牙遭形支孩承桁泰架及占其承蓄重柱種一起株，構么成了錄索拱智與索丙殼張僑弦組綠合結允構的課空間巷整體坦受力繞體系司。主站堆房屋搭蓋殼歪體的臭網格妨為空挎間弧希線，臉構件破為扭固轉箱榨梁，殼通過爸相互剃旋轉請形成妹殼體雞，矩釋形鋼罩管的扎長軸臟一直無平行釣于殼撿體表慘面的辰法向輝方向學，結扁構構移件的玩加工夜難度壞很大滋。拉索便預應白力是賞基于夕結構吵自重雖、屋糞面恒駱載作搶用下館建立筍起來返的，擱成形貓后索什（拱艷）殼串的支系座水逐平反塔力要詞為零料，而賞其幾魯何形活狀、另尺寸波也正串好應變與周綿邊的易構件姑銜接數在一陶起，剛相應續(xù)的施魚工難賴度很喊大。父為此充，需懶要根貫據構喊件的駁空間福幾何進形狀攪、角乎度、抽長度遞等要博求準酬確下麥料并包考慮絮荷載診對構潛件幾蝦何位伙形的節(jié)影響桐在索眾拱與南索殼依結構安施工稈的各市個階獲段對床其進壯行受受力分虹析，退否則索就無責法實扯現結爆構設亭計狀愛態(tài)與路要求準；預傳應力軋鋼結邊構的索張拉繪施工萌是本逝工程忌鋼結殘構施肅工的脅重點高所在默。21預應忌力鋼國結構啊施工傲質量黎控制笨措施鋒：1）嚴把格控某制制跌索精遺度；2）規(guī)殼定預拜應力孝施加儀過程秘的速聰率，同保證豬結構劃經歷綱一個盯平穩(wěn)節(jié)自適冶應的凱過程贏；3）確突定預珠應力偶施工禾順序寬，確澤保結菌構盡恰可能鼓均勻耗、對男稱、斗勻速您地施加工，結避免膚出現氏過大格的局倒部集啦中荷負載效攜應并寬使預燥應力夾分布繼到整趁個結談構；4）對暖鋼結更構的授變形榨、應摩力和哲預應坡力鋼筒索的撕受力僻狀況代進行靈實時奇監(jiān)測滿，保猛證結絹構的腰初始涼狀態(tài)敞與原跳設計勸相符落?，F場劇預應測力鋼用結構佳施工替：將屋救蓋鋼摩結構亮劃分劈燕為8個安艙裝分喘區(qū)，銹預應夢力張綁拉施調工流骨程如臺下：1）每菊榀索芝拱桁潑架在欠地面奶拼裝雞完成怕后進下行初泡張拉隔，張賤拉力鑼根據池計算伐確定粒，應薄保證撐結構爪起吊泡剛度滲及索羞拱支頑座間印相對病距離閑要求存；2）將止桁架辯吊裝避至鋼慈柱定規(guī)位后比，B、D-述1和D-質2區(qū)拉拒索張戚拉時朱結構騎互相胞不影鄰響，泳可隨再著安丟裝逐聾步進透行拉腐索張禾拉到織位；3）對挽于A-書1、A-糠2、C-輕1、C-板2和E區(qū)，貓由于功沿拉塘索軸咸線跨嫩度方欠向受祖力與徹變形執(zhí)互相沸影響蒙很大悟，需咸要在匯一個去分區(qū)眉全部淚完成仇后，奶最終洪張拉頂到設殘計索輩力；4）全飛部屋避面安狼裝完波成后加，對亦結構靈變形六進行瓣檢測技，對煙個別園誤差燒較大襪的索帽桁架膚進行證張拉泰微調躁。222324255鋼結戰(zhàn)構施關工全絮過程范數值著分析265鋼結糾構施端工過斑程數角值分仁析有限僻元數箭值?；瘮M方姐法施工細全過顛程數順值分裁析法嫂是在見結構錢整體逗建模書的基辛礎上相，采防用單飄元生蛛死和綱多荷魔載步由連續(xù)斃分析班技術準來模燙擬結醒構整舍個施煮工過素程的洞計算錫方法瓦。本凳工程葛屋蓋爪鋼結瞞構施臥工吊拿裝全派過程燥數值冠分析海采用避有限亡元軟礎件MI凈DA籮S舊GE盲N傍V7拼.1袍.2進行烘。結元構整糧體計階算模訊型中距（包酒括支喇撐體隊系）搭，支四撐弦孟桿與怨地面藥鉸接圾，支歪撐與刻主體許結構磁的施高工連壁接處縮慧通過夢剛性車連接翼耦合億其豎拿向位暖移約發(fā)束?？v由于傷分析皂過程增中考許慮了奪荷載典工況泉的施貓加順潛序與黃成形合過程烘中結鈴構受他力與膊變形禾的累痛積效帽應，占各施灣工步晝對應手于現妖場實衰施的桌安裝堂過程擇，所碎進行弄的有饑限元號計算惹實際推上是情對施鉗工各番階段畏主結抵構與拍支撐琴體系鎮(zhèn)之間誰相互志作用杜與影點響的柜非線杰性過喚程的務考察慎，比決通常番單獨景、孤床立的嬸結構擴施工蝴分階青段數顧值分織析更牙能真餓實模叛擬實雷際結氧構的兔施工德情形藍，得罰到的議各階租段結膽構應峽力、紡變形跨及支錫撐反筒力等東數據合結果位能更知有效斜地指超導實張際結釀構的何施工磨。27結構枕施工廢過程確數值適分析根據祝鋼結斑構施竄工方巡壽案，傲分別店對主煙站房祝、無陸站臺拐柱雨桌棚進婆行施餅工全押過程悅數值腎分析莫，從波安裝禁胎架隊支撐賭開始揭，直顆至整嘆體結窩構分壟步、公分塊形依次始吊裝漠施工躺完成舉，分耍別采扎用19、16個施座工步痕進行項，每惕一施著工步風主結流構與梅支撐然系統(tǒng)勺的受銷力與揪變形犯分析怪都基逗于上帥一施仰工步呈結構偵分析鳥狀態(tài)標之上總。通視過施由工全信過程濫數值互分析梯，細菜致地梯了解龜施工涂各階胃段結那構的搏受力滅與變滴形狀令況，溉對現慨場的紀施工報過程止進行叔及時震跟蹤賤與掌釣控，犬取得示了整娛個施傭工過腥程中取結構哪的內高力與永變形揀、支易撐系崗統(tǒng)反廈力等刃重要蝴控制丈指標西變化望較為先均勻訴、緩粱和并繞始終彎處于夾預控古合理炕范圍測的良醬好的杜技術便經濟世效果權。典型溜工況沸結構交施工畏過程還的數勝值分薦析結嘗果282930313233343536373839圖11第2級均虎勻卸盡載5m芳m后的細構件艙應力走比(最大0.嶼18咬)與支弓撐反奶力（kN）404142無站智臺柱勸雨棚從屋蓋產鋼結足構施航工全可過程溝有限融元數強值分益析結癢果可豪知，充在整妙個施討工過閥程中橡，隨獲著各腎部分廳結構馳構件前的順爺序安握裝，稱結構仁反力技逐步沸增大育，胎擔架弦仁桿最松大豎管向反懷力57繪8k棗N（第16施工樣步）揮，支配座最宏大豎束向反嗓力Fz=5慶36來1k異N（Fx=5柴7k拳N,Fy=2些68句kN，第16施工場步）獲。整逐個施悶工過篇程中勒，胎緞架支鴉撐的殖最大陡應力18羨0N必/m攜m2當(局部氏范圍)＜21鴨0N黎/m犧m2，發(fā)柔生于范支撐進頂部疾豎桿楚部位(第16施工煌步)；主誰構件語最大味應力11疲7N廊/m畢m2＜31潤0N胳/m翼m2，發(fā)裹生于僚索拱幕端部票水平跟桿（足第11施工初步）閘；主宇結構煌拉索烈最大程內力13趁48俘kN＜Fu贏/K盡=6族13戀2/威3=獄20磨44涉kN（第15施工董步）碰，均悶滿足間要求窯。在無尋站臺效柱雨損棚施魂工過文程中控，胎鄙架支舞撐水舌平位盜移較嗓?。▁向最耽大13頓mm，y向最雹大26趟mm），敲主要浪發(fā)生季在格蜘構柱倍頂部撐位，倡滿足猶設計睛要求側；但敢鑒于立該胎惱架頂王部水啊平撐率桿部站位計誘算應念力較倘大，同且最筐大豎吼向位然移也槽發(fā)生列在此舉處，饒在設菠計支努撐截承面時手予以鳴適當小加大店，保趣證其番不成紛為控波制胎仇架受重力的眠主要疤因素飾。由兼于施竊工過弄程分結析考奔慮了正結構帖變形獸的累省加效僻應，挎隨著扣結構泄的逐竊步吊醒裝成賤形，泡構件禮變形恥逐步盞加大聰，主偷結構粗構件洗的最航大整燙體位蔑移67搜mm（發(fā)攪生于棟結構G~I軸/3軸索蝦拱處肉），娃符合殘要求境。現場臭施工糖的主雙要檢袖測數怖據表絹明，革通過悲考慮剩支撐怒系統(tǒng)摧的剛筐度分摔布與胃調整催情形戀、分銷步施添工過蔽程結恨構變俊形與蠻應力餃累積萌效應柜的施螺工過