武汉钢结构公司：大跨度异形空间曲面钢桁架安装工艺

本文武汉钢结构公司简单介绍一下武汉高铁站大跨度异形空间曲面钢桁架安装工艺，该工艺中所涉及的大型滑移胎架施工法，吊装单元的散件与片状结合施工法等对今后大跨度空间桁架结构的安装具有较高的参考价值。

1、工程概况

武汉高铁火车站中央站房由五个主拱作为支撑，截面为椭圆变截面钢管，单拱最大跨度116m，最大拱顶中心标高为58.157m，拱上有树枝状V型锥管支撑，用于支撑纵横管桁架形成的屋盖结构。屋盖投影面积为307.813m×184.00m，纵横桁架将屋盖结构划分为58×33个单元网格，横轨桁架为空间双曲双拱结构，顺轨桁架为平面桁架，横轨桁架为屋盖结构的主受力构件。

2、总体方案选择：大型滑移胎架施工法

综合考虑武汉高铁火车站建筑造型、结构形式以及现场施工环境，采用“大型滑移胎架”进行施工，即在结构原位下方分区搭设大型滑移胎架支撑体系，结构部件吊至高空组对安装，结构单元片区形成整体稳定后，胎架滑移至下一区间施工。

本项目在施前还针对大跨度钢结构其它常见施工方案进行了思考，但都局限于武汉高铁火车站的特点而不适合。

A、原位胎架施工法

针对一些工期相对轻松的工程，原位胎架（原位满堂脚手架或胎架）具有施工安全、方便定位等优点，但本工程施工工期十分紧张，原位设置脚手架，其安拆时间过长，将极大的影响后续土建施工。

B、提升施工法

对于规整的单层、支撑简洁的多层平面结构，比较适合采用提升法施工。

就本工程而言，结构刚度相对较弱，提升点的布设困难；支撑体系复杂，高空对接就位质量难以保证；提升施工不可预见风险较大。

3、吊装单元的划分与选择：散件与片状结合施工

选定了胎架滑移施工整体安装方案，吊装单元的划分与选择方式又将成为研究的重点，其对施工质量与进度影响重大，针对桥建合一武汉高铁火车站的特点，共有三种单元划分形式：1、散件(相贯杆件)高空拼装；2、大单元地面拼装整体吊装；3、散件与片状结合施工。

3.1、散件(相贯杆件)高空拼装

主要施工方法：桁架所有杆件在工厂下料，高空直接组对相贯口及所有节点板。

方案优点：A、相对减少工厂及地面拼装工作量，降低了构件运输要求；B、杆件直接焊接，相对减少了现场对接接头。

方案缺点：A、单节点相贯杆件数量较多且重叠相贯，另有多板穿插其中，组对、施焊时须先后进行，部分焊缝在高空无法施工焊，质量难以保证；B、现场施工工作量增大（112300个相贯口、11500块穿心节点板、9870个非穿心节点板、34300块加劲板），工期难以保证；C、现场安装测量定位困难，施工质量难以保证，不可控因素多；D、节点焊接量大且集中，焊接变形大，容易形成较大的焊接残余应力，对结构整体受力不利。

3.2、大单元地面拼装整体吊装

主要施工方法：将2-3榀桁架在拼装场地进行整体拼装后，采用大吨位吊装设备吊装就位。

方案优点：A、结构整体性相对较好；B、减少高空焊接工作量；

方案缺点：A、现场施工场地狭小，无法提供拼装作业面，只能进行场外拼装，但限于道路及桥梁施工影响很难运输；B、两片结构体积通常达18.75m*8m*7.5m，单块整体刚度较差，吊装运输时容易造成结构永久性损坏。

3.3、散件与片状结合施工

主要施工方法：根据现场运输道路及塔吊起重能力将桁架分成部件（高度大的分上下弦及腹杆，其它的整片分段）高空进行吊装。

方案优点：A、不受拼装进度的影响，可多点位展开施工；B、合适的构件大小（构件体积18m*3m*2m），能充分高效的发挥常用运输和吊装机械的能力；C、将整个工程的工作量合理的分配给加工厂和现场安装，更充分的发挥了各自的优势；D、将复杂节点（多管相贯和多板贯穿杆件以及加劲板的焊接）的焊接放在了加工条件更好的工厂施工，更好的保证了工程质量；

方案缺点： A、相对增加了现场对接接头；B、变形需严加控制。

综上，三种吊装单元的划分均有其优势及缺点，根据武汉高铁火车站钢结构的特点，选择 “散件与片状结合施工”。

通过采用片状与散状结合安装技术，实现了钢结构桁架的快速定位，高质焊接，大大促进行了现场的工期与质量，为后续专业尽快插入施工提供了条件，同时此技术为此后大跨度空间桁架结构的安装提供了参考，拓宽了思路。