北京北站张弦梁结构无柱雨棚施工技术设计

北京北站张弦梁结构无柱雨棚施工技术设计

摘要：以新建北京北站张弦梁结构无柱雨棚为例，阐述了工程特点及技术难点，分析了工程现场拼装、安装施工方案，对现场施工技术进行了设计，为今后同类型工程施工提供一定的指导。

关键词：无柱雨棚，张弦梁结构，施工技术

中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：

1工程概况

北京北站无柱雨棚工程结构投影面积为58950m2，南北纵向长541.2 m，东西横向宽度为115.5 m，末段宽度缩至80.9 m。该雨棚主体结构为张弦桁架体系，主要由钢管砼柱、横向张弦桁架、纵向次桁架、支撑等组成。结构共布置28榀张弦桁架，首榀桁架斜向布置，其余榀沿跨向轴线布置。张弦桁架间距20m，每榀张弦桁架上部为双层立体桁架，上弦2根主管轴线间距4m，下弦主管居中放置，构成倒三角截面形式，水平杆件、腹杆与上下弦主管相贯焊接。下部为双索结构设计，索材共计采用56根127φ7拉索（f =1570mpa），ge塑料护套。在桁架与拉索结构中部均匀布置7根撑杆。通过连系桁架连接成整体，以保证结构整体稳定性。连系桁架亦呈倒三角截面形式，水平杆件、腹杆与主管相贯焊接。结构主要采用钢管混凝土柱支撑，钢管混凝土柱14m，柱顶标高10.750m。2工程特点及技术难点分析

2.1 工程特点

(1)本工程为典型的张弦梁结构，屋架采用倒三角桁架，并在其

下弦设置撑杆和预应力拉索，支承在二侧钢柱上，柱顶和桁架间采用桁架进行纵向连接，形成张弦桁架结构体系，由于索拱桁架的受力比较复杂，故安装时须制定各种不同工况作用下的安装对策。

(2)本工程索拱桁架横跨10条股道，最大跨度达到约85m，属超大跨度的张弦梁结构，对于张弦梁结构体系而言，跨度越大，施工难度就越大，安装时所需考虑的各种不利条件就越多。

(3)本工程施工工期紧，且现场施工条件较为苛刻，钢结构施工期间部分火车需正常运营，现场施工的安全防护要求较高。

2.2工程难点、重点分析

(1)从工程结构上看，张弦钢桁架结构形式新颖，具有技术创新性。为了保证施工过程能够实现结构的设计意图，钢索安装、张拉工艺和预应力值的控制，特殊连接节点的设计和构件的制作是钢结构施工的难点和重点。

(2)工程为火车站的改扩建工程，受铁路的影响，钢结构的自由吊装空间小，通过合理的布置施工场地，满足施工现场堆放材料、安装施工的需要。通过钢结构制作和现场施工的有效配合，确保钢结构制作与安装的配套，以保证工程的顺利进行。

(3)原木结构雨棚为历史文物，在本工程中作保留，钢结构焊接施工时的防火、吊装时防止碰撞破坏文物措施是本工程一重点。3现场拼装、安装施工方案的确定

3.1施工总平面布置

本工程总平面布置原则是：临时工程设施及临时房屋根据实地考

察和现场实际情况，并与业主协商确定来进行布置；以节约用地、有利生产、方便生活，便于管理机械布置为原则；水源、电源及交通设施与业主总体布置相适应。根据上述原则，以拼装和主桁架拼装区履带吊行驶区域需铺设路基箱，满足履带起重机的行走要求。保障车站站台道路通畅，从而满足构件运输车辆及汽车呆行走需要，在各榀桁架拼装安装区布置电焊机组，随着拼装和安装进行移动。

3.2现场施工方案的确定

3.2.1现场施工条件分析

张弦梁结构本身的施工特点以及预应力拉索的张拉施工特点，由于本工程钢柱为独立钢柱，并不能承受过大的水平推力，所以，索拱桁架的预应力应在桁架安装前就先建立，这就要求索拱桁架安装时要整榀进行安装；站房长度较长且东西向二端宽度不同，平面设影一端为直线，一端为弧形；本工程钢结构安装施工过程中，仍有部分火车需不停运行，为此，为保证火车运行范围内的安全防护，必须投入相应的安全防护措施，另外本工程施工多属高空作业，对于高空作业，施工安全要求较高；站台区有两处国家保护文物，不可拆除，施工过程中应避让并做好文物的保护工作。

分析可知，施工方案实施的重点应为以下四个方面：索拱桁架的整体拼装；张拉索的张拉施工；滑移轨道的布置；火车运营过程中安装就位措施。

3.2.2确定现场拼装方案

综上所述，从本工程实际情况出发对各种施工条件因素进行综合考虑后，现确定张弦梁结构现场拼装方案为：在地面组拼平台上进行索拱桁架的整体拼装；次桁架在地面进行组拼，组拼后的小合拢单元采用150t履带吊吊至高空滑移总装平台进行总装，同时安装拉索，完成后进行累计滑移。

4现场施工技术设计

4.1拼装、安装技术设计

如上所述，根据施工工艺流程图，可以分析出现场拼装主要是指张弦梁结构中索拱桁架及张弦撑杆的组装、焊接施工过程；现场安装是指结构拼装完成后张拉索的张拉、滑移施工及索拱桁架落架于钢柱就位的施工过程。

通过对现场拼装方案的具体步骤进行分析，现总结出索拱桁架现场拼装的具体步骤：

(1)桁架弦杆地面组装。

(2)主桁架球冠形柱顶支座弦杆地面组装。

(3)根据北京北站无柱雨棚施工现场各部分构件的吊重情况，现场安装机械应采用2台150t履带吊作为索拱桁架的高空拼装吊机，并配备25t汽车吊进行桁架、次桁架的地面组装。将组合后的桁架主弦杆吊至地面组拼平台进行组装，四个分段处暂不焊接。

(4)两榀桁架分段在地面拼装平台上同时组装。

(5)次桁架的现场拼装。

(6)钢柱吊装完毕后即进行滑移轨道的铺设和地面拼装平台的设

置。地面组拼完成后的桁架由150t履带吊吊至总装平台(滑移胎架)上，进行四个大分段的焊接合拢以及钢索的安装和张拉，并将地面组拼好的次桁架吊至高空胎架，与主桁架进行拼接，并滑移就位至索拱桁架落架于钢柱就位。

4.2累积滑移法技术设计

累积滑移法的优点主要是结构的滑移可与其它土建工程平行作

业而使总工期缩短；设备简单，不需要大型起重设备，成本低，特别在场地狭小或跨越其它结构、设备等而起重机无法进入时更为适合。由于在无柱雨棚施工期间北京北站的铁路运营线需要正常运营，为了确保施工过程中铁路的正常通行及施工安全问题，本工程采用累积滑移法施工。因此在研究施工方案时应对滑移施工进行分析。

滑移轨道设置在钢柱顶部，并在每两根钢柱间架设一榀格构支撑作为轨道梁支撑。滑移轨道以东侧钢柱为基准，保证轨道等距，西侧轨道北端需另外架设格构柱支撑轨道梁。张弦梁结构在将次桁架、主桁架、悬挑桁架总装后，进行累计滑移。

安装完成后，进行支座下落，一侧所有支座同时用千斤顶顶起，抽出滑移轨道和定位钢板，所有支座同时下放，分为2~3个阶段进行支座的下放；一侧所有支座都下放完成后，再下放另外一侧支座，最后进行屋面板的安装。

5 结束语

北京北站张弦梁结构无柱雨棚跨度大，场地条件复杂，施工制约