济南东站大跨度钢桁架施工方案优化

刘雅楠 张 辉

(湖北工业大学)

0 引言

大跨度结构，在日益发展的经济社会，在各个地方都有着比较出色和突出的表现，因此，国内外的工程师们在建造机场、车站、会展中心等公共建筑的时候，偏向于选择简洁、美观的大跨度结构。随着动车、高铁的出现，我国的铁路事业蒸蒸日上，对于旅客站房的设计建筑的标准也随之提升。旅客站房不仅要有作为旅客使用设备的基本功能，还要具备站台、避雨、行车、停车等一系列的性能，凸显交通建筑的实用性、服务性和先进性。在发挥功能的同时，也要具备一定的美学观念，即要建造出符合时代特征的一体化的车站服务建筑。在这其中，运用了大跨度钢管结构的避雨站台的设计，就很好的彰显了作为交通建筑所需要具备的便利、经济，以及符合大众审美的建筑风格和基本实用的功能。

1 济南东站大跨度钢桁架施工方案优化

1.1 工程概况

济南东站改建自原济南火车站，占地面积达12.24公顷，净建筑面积可达十万平方米，以高架乘客候车区和无台柱的避雨区为建筑主体。其中前者规划面积达一万八千平方米，选用钢筋混凝土结构，其余八万两千平方米全部划归为无台柱避雨区的建设，采用了大跨度管桁架结构。

无台柱避雨区选建在乘客等候区的东西两侧，以高达 22.6m、跨度最大可达51.25m的23榀四连跨桁架为主，周围搭建了跨度为20m的次桁架，选用宽翼缘工字型钢作为檀条，钢柱作为支撑结构。其中主次桁架及钢柱都选择了Q345型的钢管材料。

1.2 施工难点

①施工面有限，构件运输及安装难度大

济南东站的建设选在原济南车站处，交通情况并不好，大型钢结构的运送等十分不便。建造济南东站的同时，要求保证车站的正常运作，在此基础上是不能够将车站建筑全部拆除的，只能够按照规划对需要进行改建的建筑进行拆除，一部分施工完成后，再进行下一步的施工操作，因此施工场地狭窄，这对于大跨结构的建筑来说是比较困难的。因此在施工开始之前进行了比较详细的勘察和设计，通过合理的部署，降低施工难度，采用分段吊装法来应对施工场地狭小的问题，在高空完成结构拼接也减少了地面土建工程的工作量。

②施工过程结构稳定性差

对于在高空进行拼装的钢结构，不如在地面上准确，结构拼装的差错有可能导致结构出现稳定性的问题，特别是对于大跨度结构来说，安装过程中的安全因素尤其需要注意，因此对于这一环节稳定性的把控是施工过程中需要注意的重点问题。

③多工种交叉作业，对吊装作业要求高

济南火车站本身处在交通枢纽的地位，而济南东站的改造项目又包含了方方面面，不仅是对铁路轨道本身有一定程度的改建，对于其配套的设施、乘客候车区、站台避雨处及站外的交通通道等都有着一定程度上的改建，这些项目涉及面广，工种混杂，又因为火车站本身地理位置的原因，在保证车站功能正常运转的情况下，对于吊装施工操作要求十分严格，各种可能导致的安全隐患都应该考虑在内，并且采取一定的措施来规避各种风险故障的发生。

④焊接工艺要求高

由于结构的拼装工作要在高空进行，因此对焊接技术的要求也更为严格。一方面钢管管壁较薄，如果不对焊接时间和热度进行把控，很可能出现烧穿的情况，焊接时本就容易产生过缩，因此还需要控制钢管过缩的程度。同时高空作业平台空间有限，在保证工人人身安全的情况下，还要确保焊接达到标准是比较困难的。而且，处在一定高度上风的作用力比较强劲，如果不加阻拦，有可能会导致焊接工作出现差错，但是若过分的遮挡又会导致小范围内的温度过高，不利于施工工作的开展。

1.3 施工方案优化

单支撑方案是将划分为五部分的桁架结构其中的 2段桁架先进行连接，然后将作为一个提吊单元，进行提吊。

双支撑方案和单支撑方案的优缺点所在：首先从受力情况分析来看，不论是提吊单元所受的内部作用力或者是边界条件导致的结构形变的影响程度，双支撑方案都要比单支撑方案更加的小，更加有利于提吊到指定位置后结构的拼装，因为过程中发生的变形小，也更能够确保整体结构的稳定性。而且，双支撑结构不需要在施工现场组装桁架②和桁架③，对于济南东站这样一个施工场地有限的工程来说，更加的方便，而且混合结构的体积更大，重量也更重，对于提吊设备有着更高的要求，而双支撑方案相比之下则更为节省起重设备所需的施工成本。单支撑方案则节省了对于临时支撑结构的消耗，同时在地方面上进行桁架结构的拼接是优于在高空进行的安装操作的，一方面确保了焊接人员的安全，另一方面也使得结构组装更加精确，提升了施工质量。根据两者这样的特性，综合实际情况考量之后，认为B跨结构的安装应该选用单支撑，而其余跨的建造则选用双支撑。这主要是考虑到，在B跨所涵盖的建筑面积内有火车轨道，在车站正常运行的情况下，为了减少施工所占据的面积，采用单支撑减少施工用地来确保车站运行情况。

2 结论

大跨度钢结构随着大型个公共设施的增多，已然成为当下建筑界的热点研究对象之一。不仅是在国外有着造型各异，功能多样的大跨度钢结构，国内从改革开放以来，社会经济文化逐步发展，对于大跨度钢结构的研究和应用也越来越多，从展馆会场到机场车站，都可以看到它的影子。大众审美水平的提升，也在一定程度上对建筑结构的外型有了更加独特的要求，为了满足设计要求，因为这些新型结构领域的引进和发展，也促进了国内建筑行业施工技术的提升。传统的施工手段已经不能满足日益精细的施工标准，在没有完善的理论体系的支持下，对于整体施工过程的把控是必要的。本文通过利用模拟结构的技术，对济南东站的钢桁架结构的施工过程进行了分析研究，从而得出完善施工方案的方法，是计算机模拟技术与实践操作的有益结合，但是仅仅一例并不能全面的阐述两者结合的所有内容，因此还需要更多的研究实践的支持。

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