1、*火車站鋼結構工程技術交流會暨武漢“賽博思”鋼結構住宅工程技術研討會2008年11月22日*火車站鋼結構施工介紹第一章 工程概況1.1工程概況1.2建筑概況1.3鋼結構工程概況1.4鋼結構形式1.5鋼構件截面特征1.6鋼結構施工難點及相應的對策1.1工程概況工程名稱:新建武漢站工程工程地址:武漢市*區建設單位:設計單位:監理單位:施工單位:加工單位：1.2 建筑概況 武漢站選址于武漢市*區，毗鄰國家4A級*風景區，地形波瀾起伏，水塘零星分布，地面高程1827m。武漢站設計軌頂高程31.86m，結合站區綜合換乘采用站坪高架方案。車站東側緊靠城市三環快速路，西距城市內環線徐東路7.5km，至武漢三

2、鎮中心分別為距漢口循禮門17km、距武昌洪山廣場12km、距漢陽鐘家村22km。至北京至廣州 車站建筑總面積為35.2萬m2，總用地面積為30.7hm2，主要分為高架層（18.8m和25m）、站臺層（10.250m）、地面層（0.000m）三個層面，另有-8.400m標高地下設備層。設客運專線、普速兩個車場，客運專線車場設客車到發線15條（含兼作到發線的2條正線）、站臺8座，普速車場設客車到發線5條（含兼作到發線的2條正線）、站臺3座。 武漢站由站房結構、地下結構、附屬結構以及相應的基礎組成。 站房結構包括:站房屋面結構、站房樓面結構、站房雨棚結構。地下結構包括:地下用房和地下管溝。附屬結構包

3、括：地面附屬生產用房、站臺板、樓梯、進站雨棚部分組成。1.3 鋼結構工程概況鋼結構主要分布在三個部位：中央站房結構、雨棚結構、其它附屬結構。 武漢站整體剖面圖武漢站透視圖武漢站剖面圖雨棚結構雨棚結構中央站房1122中央網殼平面布置圖11222-2剖面示意圖（0軸）1-1剖面示意圖（F軸）東西北南雨棚結構橫軌向斷面圖雨棚結構順軌向斷面圖12341.4 鋼結構典型節點屋面部分多管相貫節點示意圖屋面桁架上弦連接節點樓面夾層與主拱結構連接節點1.5 鋼結構截面特征及工程量統計截面形式典型截面（mm）使用部位焊接橢圓柱1600140030主拱圓鋼管柱120030 110070030主拱、V撐次拱及立柱夾

4、層450450256009002540040025夾層鋼梁電梯井結構立柱H16005002530H23009003650H12005002530H23006003640H120016005002530H120023007503640H12002300600364018.000m、25.000m主次梁、連梁鋼棒30、40、60屋面鋼拉桿159402屋面上下弦、豎桿1.6鋼結構施工難點及相應的對策 一、大跨度異型空間鋼結構的深化設計難點：建筑外形波浪起伏，為空間三維結構，不能采用常規的平面幾何制圖來表現；由于空間結構的漸變，導致每個節點均需放樣后方能確定準確尺寸；對策：根據工程實際情況，借助三維技

5、術軟件放樣結構實體；利用軟件自動生成多支管相貫桿件的相貫口，確保桿件放樣精度；采用三維軟件繪圖功能，自動生成各節點精確尺寸；二、鋼構件加工制作難度大難點：變徑厚壁橢圓管、厚壁圓管、小徑厚比錐管的加工；空間雙曲桿件的加工制作；多管相交節點制作；對策：聯合國內外知名制管企業，共同研究橢圓形厚板變截面彎管的加工工藝，以滿足武漢站特殊構件加工；小徑厚比錐管根據設計院的建議采用熱卷工藝加工，以保證其卷制后的性能；針對空間雙曲桿件，采用單曲成型后平面外頂壓成雙曲桿件。根據桁架特點，制定雙向可調節組裝胎架。利用三維軟件生成與桿件完全吻合厚壁圓管的厚壁圓管相貫口，通過多維相貫線切割機自動切割成相貫口，采用合理

6、的組對工藝和方法。三、吊裝設備及支撐胎架體系的選擇與布置難點：結構投影分布面廣（476m*307m），單件重量較大，構件平面、豎向運輸相對困難，吊裝設備選擇困難；現場地基條件復雜，大型行走式塔吊基礎處理難；結構跨度大，且安裝高度在20m-60m之間。對策：選配交叉疊合、部分雙機抬吊能力滿足拱結構和桁架結構抬吊需要的行走式塔吊8臺，工作半徑能覆蓋到整個施工區域，完成構件在平面、豎向的運輸。采用換填法、樁基等針對不同地基承載力的區域進行處理，以滿足塔吊安全運行需求；本工程計劃根據工程特點，設計科學合理的快拆（裝）胎架支撐體系以滿足結構施工。四、工程量大、施工工期緊難點：本工程鋼結構工程量六萬多噸，

7、僅集中在3S-3N區間的構件總量就達3.2萬噸（工程所有專業密集區），桿件數多達20890件，屋蓋投影及夾層投影面積達9.76萬m2，分布在7S-3S、7N-3N的八片次拱約9萬m2的棒、管、板、栓等桿件多達3萬余件。現場工期要求緊；對策：規劃分層、分區、合圍的總施工部署，使各工序盡快形成流水作業、避免交叉施工；南北獨立對稱的配置設備、勞動力、支撐措施；按照 “時間占滿，空間用盡”的指導思想，確保施工跟進現場總體工期計劃不滯后。五、復雜異型空間鋼結構測量控制難度大難點：柔性鋼結構施工測量受溫度變化影響；空間桁架快速定位相對困難。對策：通過歷年氣象資料，統計分析武漢地區在主體結構施工時間段內的氣

8、溫，采用計算機分析結構受溫度影響變化的規律，提前并做好預調措施；配置視距遠、清晰度高、誤差小的高精測量設備；施工中核對地面布控點群校群檢，形成穩定片區，先行完成局部栓焊等方式，從底層向中層，從中層向上層，從核準獨立桿件到核準片區桿件框體，在平面從中向四方延伸，從保證單體精準到局部精準，全面精準的開展測量工作。六、鋼結構焊接難度大難點：多頭相貫焊接節點多達12685個部位，均不同程度上的存在焊縫重疊；空間全熔透焊縫多，尤其是空間焊接環境圍護條件困難。對策：正式施工前首先系統的開展工藝試驗及評定等技術核定工作，優選出合適的焊接工藝；強化組對焊口工序的核檢，確保交付給焊接施工的接頭組對質量首先符合優

9、質焊縫的條件；系統的開展工前對機具、焊材、主要輔材、環境、加熱準備、坡口質量驗評、氣象預知，工中對工藝參數、技法、層溫、層厚，工后對面觀質量、保溫及附件清理、完善焊后環境保持等以及內在質量驗評等技術管理環節，確保本工程焊接施工受控；借鑒我部在多個重大工程（機場、會展等）中做好雨季和勁風環境下的圍護工作，為焊接施工創造良好的焊接環境條件。七、施工過程中結構穩定性難點：如何保障拱結構及網殼結構完成聯結，局部承載條件下穩定且無較大撓垂；分區結構施工完成后的支撐體系卸載。對策：在安裝區域規劃設置可獨立牽引前行、后退，又可聯體承載的大型滑移胎架，確保拱結構在安裝過程中的穩定；對安裝過程的構件和支撐受力進

10、行有限元分析，確保支撐的穩定，構件的變形和應力分布在規范允許的范圍之內；通過計算機模擬分析，確定合理的順序對胎架支撐體系卸載，編制結構卸載專項方案。第二章 施工方案總體概述2.1施工方案總體概述2.2吊裝單元的劃分與選擇2.3施工總體流程2.1施工方案總體概述其它施工方案：滑移施工法（整體滑移、局部滑移）提升施工法（整體提升、局部提升） 綜合考慮武漢站建筑造型、結構形式以及現場施工環境，擬采用“大型滑移胎架、高空原位安裝法”進行施工，即在結構原位下方分區搭設大型滑移胎架支撐體系，通過行走式塔吊將結構部件吊至高空組對安裝，結構單元片區形成整體穩定后，胎架（部分）滑移至下一區間施工。滑移施工法 針

11、對一些規則和平面剛度較好的結構（如深圳機場、廣州新白云機場、沈陽桃仙機場等工程），采用滑移施工法均能收到較好的效果。 就武漢站屋面結構而言，不具有滑移施工特性；不論順橋梁和橫橋梁滑移，還是胎架整體滑移或者是外圍拼裝結構滑移，均面臨結構剛度較小、拱腳間巨大的水平推力、滑移軌道布設等問題。故此方案在本工程中不具有操作性。其它方案分析提升施工法 對于規整的單層、支撐簡潔的多層平面結構（如廣州新白云機場飛機維修庫、北京西客站、首都機場四機位機庫大型屋架提升 、上海大劇院鋼屋架整體提升等工程），比較適合采用提升法施工。 就本工程而言，結構剛度相對較弱，提升點的布設困難；支撐體系復雜，高空對接就位質量難以

12、保證；提升施工不可預見風險較大。 故此方案在本工程中不具有可實施性。其它方案分析2.2吊裝單元的劃分與選擇散件(相貫桿件)高空拼裝主要施工方法：桁架所有桿件在工廠下料，高空直接組對相貫口及所有節點板。方案優點：相對減少工廠及地面拼裝工作量, 降低了構件運輸要求；桿件直接焊接，相對減少了現場對接接頭。方案缺點：單節點相貫桿件數量較多且重疊相貫，另有多板穿插其中，組對、施焊時須先后間隔交叉進行，部分焊縫在高空無法施工焊，質量難以保證；現場施工工作量增大（11.23萬個相貫口、1.15萬塊穿心節點板、9870個非穿心節點板、3.43萬塊加勁板），施工工期難以保證；現場安裝測量及臨時定位困難，施工質量

13、難以保證，不可控因素多；節點焊接量大且集中，焊接變形大，容易形成較大的焊接殘余應力，對結構整體受力不利。“大型滑移胎架、高空原位安裝法”吊裝單元比較大單元地面拼裝整體吊裝主要施工方法：將2-3榀桁架在拼裝場地進行整體拼裝后，采用大噸位吊裝設備吊裝就位。方案優點：結構整體性相對較好；減少高空焊接工作量；方案缺點：現場施工場地狹小，無法提供拼裝作業面，只能進行場外拼裝，但限于道路及橋梁施工影響無法運輸；兩片結構體積通常達18.75m*8m*7.5m，故單塊整體剛度相對較差，運輸、吊裝過程中容易造成結構的永久性損壞；7.5m8m18.75m散件與片狀結合施工主要施工方法：根據現場運輸道路及塔吊起重能

14、力將桁架分成部件（高度大的分上下弦及腹桿，其它的整片分段）高空進行吊裝。方案優點：不受拼裝進度的影響，可多點位展開施工；合適的構件大小（構件體積18m*3m*2m），能充分高效的發揮常用運輸和吊裝機械的能力；將整個工程的工作量合理的分配給加工廠、現場，更充分的發揮了各自的優勢；將復雜節點（多管相貫和多板貫穿桿件以及加勁板的焊接）的焊接放在了加工條件更好的工廠施工，更好的保證了工程質量；方案缺點：相對增加了現場對接接頭；“狼牙棒”加工定位困難。上弦腹桿下弦結論：綜合以上三種吊裝單元劃分方案的優缺點，最佳選擇為 “大型滑移胎架、高空原位安裝法-散件與片狀結合施工” 。2.3鋼結構施工總體流程從中間

15、（3N-3S中央站房）往兩側（3N/S-7N/S雨棚）推進施工C-F軸間主拱、半拱屋面結構施工F-J軸間3-2半拱屋面結構施工F-J軸間半跨主拱屋面結構施工完成F-J軸間主拱屋面結構施工J-MC-A軸間半拱屋面結構施工J-MC-A軸間半跨主拱屋面結構施工完成J-MC-A軸間主屋面結構施工東西挑檐屋面結構第三章 施工部署和資源配置3.1主要機械設備、物資需用計劃3.2主要作業隊伍和勞動力安排3.3鋼結構現場施工平面規劃3.1主要機械設備、物資需用計劃序號設備名稱型號單位使用時間數量備注1K50/50行走式塔吊Tmax=20t臺12個月2行走式2STT553-24塔吊Tmax=24t臺12個月4行

16、走式3M125/75塔吊Tmax=50t臺8個月2行走式4150噸履帶吊臺8個月45200噸汽車吊臺1625噸汽車吊臺8個月4720噸龍門吊臺8個月4840噸平板車臺8個月4920噸平板車臺8個月410叉車ST臺12個月211CO2焊機OTC-600臺4812直流電焊機AX-500-7臺1813熔焊栓釘機RSN-2500ZX臺414電焊條烘箱YGCH-X400臺215高強螺栓槍把1016壓型鋼板點焊機CPVD350臺4主要大型機械設備性能參數K50/50行走式塔吊（2臺）STT553-24行走式塔吊（4臺）M125/750行走式塔吊（2臺）3.2主要作業隊伍和勞動力安排鋼結構現場施工人員勞動力

17、柱狀圖STT553-24t塔吊M125/75t塔吊STT553-24t塔吊K50/50塔吊STT553-24t塔吊M125/75t塔吊STT553-24t塔吊K50/50塔吊3.3鋼結構現場施工平面規劃鋼結構主要施工機械平面布置圖 鋼結構現場拼裝場地平面布置圖 現場構件運輸道路規劃 鋼結構現場臨時用電規劃第五章 鋼結構制作5.1主、次、半拱鋼結構加工5.2鑄鋼件加工5.3樓面結構加工5.4鋼拉桿加工5.1主、次、半拱鋼結構加工5.2鑄鋼件加工5.3樓面結構加工5.4鋼拉桿加工第六章 鋼結構現場安裝6.1施工準備工作6.2中央站房樓面結構鋼結構安裝6.3中央站房屋面結構安裝6.4雨棚屋面結構的安

18、裝6.5高強鋼拉桿安裝6.6其它附屬鋼結構安裝6.1施工準備工作1、 前期技術準備設計交底、圖紙會審、方案論證、技術交底等工作。2 、基準點交接與測放現場測量控點交接、復測，主要軸線控制點測放等工作。3 、大型機械設備準備行走式塔吊基礎處理、塔吊安裝，大型履帶吊進場等工作。4 、大型支撐胎架體系的加工中央站房滑移胎架、跨搭式桁架等支撐結構加工。4#STT553-24t塔吊7#M125/75t塔吊1#STT553-24t塔吊2#K50/50塔吊3#STT553-24t塔吊8#M125/75t塔吊6#STT553-24t塔吊5#K50/50塔吊施工主要機械設備（行走式塔吊）準備編號位置塔吊型號Rm

19、ax1#1/K-3S/7SSTT553-24t80m2#1/F-3S/7SK50/5070m3#1/B-3S/7SSTT553-24t80m4#1/K-3N/7NSTT553-24t80m5#1/F-3S/7SK50/5070m6#1/B-3N/7NSTT553-24t80m7#0軸M125/7580m8#0軸M125/7580mK5050與STT553塔吊基礎處理ST125/75塔吊基礎處理地鐵已施工區域采用頂板上鋪設路基箱處理地鐵未施工區域采用樁和砼條形基礎梁處理B-L軸間采用鋼梁支撐處理B軸往西B-L軸間L軸往東1-1軸間塔吊基礎處理斷面圖承臺橋墩鑄鋼件插入式鋼柱6.2中央站房樓面結構鋼

20、結構安裝預埋鋼管柱及鑄鋼件三維示意圖錨栓支架首節柱腳安裝6.2.1插入式柱腳及鑄鋼件的安裝 夾層鋼結構分布在3N3S軸線之間，主要支撐在電梯井架、夾層V支撐、主次拱柱上。結構主要截面為H型鋼截面。H型鋼梁最大截面有：H2300900 x36x50。夾層結構最大板厚為50mm，最大單件重約52噸。 夾層鋼結構的施工處于站臺層施工之后，屋面主拱屋面桁架吊裝之前。主次拱、電梯井架及夾層V支撐安裝后立即進行夾層鋼梁吊裝。夾層結構的安裝遵循先柱后梁，先主梁后次梁的原則進行吊裝。 6.2.2夾層鋼結構安裝夾層結構幾種典型支撐形式 18.800夾層按溫度縫的位置分為南A區、南B區，南C區，東中間區、西中間區

21、、北A區、北B區，北C區區域，其中東中間區域和西中間區域為預留區域，待中央網殼安裝完成后再進行施工。 南C區南A區南B區北C區北B區北A區東側預留區西側預留區結構吊裝順序依次為：拱、柱、電梯井架-其間主梁-填充梁-懸挑梁主梁次梁主拱電梯井架其間主梁安裝南北A區框架梁 安裝東西基本站臺安裝完成18.8m、25.0m夾層6.3中央站房屋面結構安裝中央站房屋面結構安裝的內容包括：主拱結構、半拱結構、中央網殼半拱主拱網殼主拱半拱主拱6.3.1主拱鋼結構安裝主拱分段原則：根據施工組織設計總體要求，現場吊裝性能情況，將主拱分為7段吊裝，主拱斜立柱作為兩段吊裝（考慮鋼管砼施工）。又因運輸條件限制，故要求工廠

22、將主拱分多段制作，運至現場拼裝后進行吊安裝；主拱上預留V撐接頭，V撐接頭考慮長度為550-700mm，具體如下圖所示。1段2段3段4段5段6段7段序號位置分段長度（m）重量（t）序號位置分段長度（m）重量（t）1A第一段11.18416.6753F第一段12.78119.502第二段19.82119.055第二段22.65720.993第三段21.40915.864第三段25.85019.540第四段16.03812.546第四段23.54517.965第五段21.40915.864第五段25.85019.540第六段19.82119.055第六段22.65720.993第七段11.18416.675第七段12.78119.5022C/J第一段12.33318.2195M第一段11.17717.107第二段21.82920.272第二段18.84318.909第三段24.59518.658第三段20.64715.708第四段21.68616.605第四段16.23112.500第五段24.59518.658第五段20.64715.708第六段21.82920.272第六段18.84318.909第七段12.33318.219第七段11.1