沈阳北站高架候车厅屋面钢结构吊装施工技术

金 耀 （中铁九局集团有限公司，辽宁 沈阳 110051）

1 工程概况

沈阳北站高架候车室总建筑面积23000m2，其中钢结构部分包括钢柱、15.8m钢结构夹层平台、屋面管桁架及屋面檩条、支撑等。其中钢管柱38根，规格分别为φ1200×601000cm×50cm，主桁架10榀，桁架跨度116m（含两端悬臂各4m），单榀重量100t；次桁架32榀，桁架截面均为倒三角形；最大安装高度为约28.1m，屋面总重约6000t。

2 施工方法

结合本屋面结构特点及塔吊布置情况，经反复研究决定，采取异轴整体拼装、解体后端部用地面吊车直接吊装、中央区段水平滑移到位垂直提升就位的安装方案。即以柱纵向轴线（Ⅱ-2轴和Ⅱ-5轴分别往中间6m）为分界线，轴线外侧结构（端桁架及其次桁架）采用300t履带吊直接吊装就位；中间部位桁架采取单榀提升法。

2.1 屋面主桁架的拼装

①拼装前的准备工作：在7.75m混凝土平台G～H列区域内，顺着平台次梁的方向每间隔4m布置一道H型钢（H550×300×10×18mm），满铺红色框内拼装区域。

②分别在3、4轴线各往外侧8m处设置滑道，滑道宽4m，滑道部分顺着次梁方向通长铺设枕木，枕木间距为800mm一道，并在其上架设43kg钢轨，以作桁架滑移轨道。在3、4轴沿F～K方向各9m范围内设置25t汽车吊的吊装通道，作为25t吊车拼装桁架及吊装屋面结构来回行走。

在滑道上的K～F轴区间布设2台滑移运输胎车，在胎车上设置桁架拼装胎架，胎架以外的区域将拼装胎架直接作用在7.75m平台的钢梁上，间隔为4m一组，形成一个整榀桁架的拼装胎架。

A区主桁架的拼装：利用上述拼装胎架，将A区5榀桁架分别依次在二层地面（7.75m混凝土平台）上拼装，先拼装F列桁架，无误后按吊装及提升单元分解，两端部用吊车直接吊装就位，中央区段用胎车运拖运至相应轴线，利用提升装置将其垂直提升就位。再以此类推拼装、拖运、提升G、H、J列桁架。最后拼装K列桁架。拼装利用两侧布置的塔吊来进行，塔吊的盲区部分（跨中28m位置区域）分别在3、4轴用各一台25t汽车吊上至7.75m混凝土平台补齐。

B区的桁架拼装将在C～D列之间的7.75m混凝土平台上面拼装，先拼D列桁架，依次为C、B、A列桁架，Ⅳ-H列的悬挑桁架在地面上拼装，后利用提升技术整体提升安装。

解体：拼装后，检查各部位外形尺寸，满足要求后在预定接口位置后断开（拼装时接口位置点焊，并做好标记）解体。

断口位置以跨中为界镜像对称。断口位置为上下弦杆的钢管直径变径处。

2.2 端部桁架的安装

屋面主桁架解体后，利用300t履带吊将端部桁架从7.8m平台吊装至离地面500mm高处，带重物行走至安装位置吊装就位，安装顺序从F列依次往K列推进，此时吊装作业工况如下。

杆长60m，作业半径22m，起重量44.9t>43t（端部桁架总重量），满足要求。两轴线的端部桁架就位后，及时将两者之间的次桁架安装完成。如此依次，将两侧的端桁架及次桁架安装完成，并将端桁架顶部的提升器及时安装就位。

2.3 中间桁架的安装

屋面主桁架解体后，待两端部桁架安装就位，此时利用运输胎车并用爬行器将中间桁架滑移到预定的安装位置。

到位后直接用液压提升技术提升就位，同时进行下一榀桁架的拼装。

用同样的方法依次将G、H、J列桁架拼装、安装到位。

2.4 次桁架及屋面檩条安装

利用450t汽车吊将相邻两桁架间的次桁架安装到位，屋面檩条采用两侧塔吊和平台上的25t及50t汽车吊安装完成。

相邻两桁架之间的屋面结构全部安装完成后，进行K列桁架的拼装，拼装完成后将K列桁架中间桁架滑移至距K列2000mm位置静止。此时采用300t履带吊和130t汽车吊双机抬吊，将桁架安装就位。作业工况如下。

300t履带吊工况：杆长60m，作业半径22m，起重量44.9×0.8=25.92t>21t(桁架一半的重量)，满足要求。

130t汽车吊作业工况：杆长32.5m，作业半径9m，起重量32.5×0.8=26t>21t(桁架一半的重量)，满足要求。

利用300t履带吊将G～H间的15.8m钢平台安装完成。利用两侧的塔吊及300t履带吊将G～H列的屋面系统钢结构安装完成。A区施工完毕。

采用同样安装方法，将B区A～D列钢结构全部安装完。Ⅳ-H列的悬挑桁架在地面上拼装，然后利用提升技术整体提升安装。

3 安装过程受力分析

为了评估该吊装方案的安全性和可靠性，对端部桁架吊装完成后和中央桁架吊装完成后两种情形钢桁架的受力和变形情况进行了建模计算。钢桁架的受力分析结果如下。

3.1 端部桁架吊装完成后

端部桁架吊装完成后钢桁架的竖向位移云图如图1所示。

图1 端部桁架吊装完成后的竖向位移云图

由上图1可以看出，端部桁架吊装完成后，结构的竖向位移最大值发生在边侧两个柱子之间，最大值为0.065cm，变形量很小。

图2 端部桁架吊装完成后各杆件的轴力云图

端部桁架吊装完成后钢桁架各个杆件的轴力云图如图2所示。从中可以看出，端部桁架吊装完成后，钢桁架各个杆件的内力较小，并且数值相差不大。杆件受到的最大拉力为60.2kN，最大压力为73.7kN。经计算，杆件的最大拉应力为7.2MPa，最大压应力为8.9MPa，均远远小于钢材的屈服应力。这表明，在端部桁架吊装完成时，钢桁架结构处于安全状态，并且有很大的安全余量。

3.2 中央桁架吊装完成

中央桁架吊装完成后钢桁架的竖向位移云图如图3所示。

图3 中央桁架吊装完成后的竖向位移云图

从上图3可以看出，中央桁架吊装完成后，钢桁架的最大竖向位移发生在跨中位置，竖向位移最大值为2.17cm。

图4 中央桁架吊装完成后的轴力云图

中央桁架吊装完成后各个杆件的轴力云图如图4所示。由图可以看出，中央桁架吊装完成后，内侧钢管柱上方上、下弦杆的受力最大，其中上弦杆受拉，下弦杆受压。钢桁架中各个杆件所受的最大拉力为467kN，最大压力为528kN。经计算，钢桁架各个杆件的最大拉应力为28.1MPa，最大压应力为69.4MPa，均远远小于钢材的屈服应力。这表明，钢桁架在吊装完成后处于安全状态，并且结构尚有较大的安全余量。

4 结 语

通过沈阳北站高架候车室屋面大跨度空间钢结构的吊装工作，得出了在现场情况不允许采用大吨位吊车的情况下，可以采用液压提升技术进行吊装，同时也找到了大跨度空间钢结构吊装过程中对于变形的检测及控制的方法。对端部桁架吊装完成后和中央桁架吊装完成后钢桁架的受力和变形情况进行了建模计算，计算结果表明，在上述两种情况下，钢桁架结构均处在安全状态，并且有较大的安全余量。在以后的类似工程中，该吊装方法可以进行推广应用，以适应不同的施工现场具体情况。