郑州东站大跨度钢桁架工程施工技术解析

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1、郑州东站大跨度钢桁架工程施工技术解析        大跨度钢桁架是现代铁路交通站房建设中常见的空间形态，随着跨度的增大对钢结构设计、制造、安装都会产生很多的难度。郑州东站是新建石武客运专线和徐兰客运专线十字交汇枢纽，汇集铁路客运、公路客运、轨道交通城市公交等多种交通方式，实现多种交通方式的有机衔接。因此站房空间要求多有不同的功能，郑州东站站房建筑共三层，分别为地面层、站台层和高架层，站房主体建筑外墙东西进深502.7米，南北面宽245.2米，站房主体最高点距离地面52.3米。施工单位在成功承建北京南站、广州南站、武汉新客站等客运专

2、线大型站房的基础上承建了郑州东站，为大跨度钢桁架制造、拼装积累新的经验。     大跨度钢桁架是站房钢结构工程重要组成部分。主要包括钢柱(站台下钢骨柱、出站通道钢骨柱、桁架层钢柱、商业夹层钢柱、屋盖支撑钢柱)、高架层钢桁架、商业夹层钢桁架、站房屋盖等几大部分结构体系，各部分结构体系依次从下至上分布，结构层次分明，形式多样。    大跨度钢桁架的加工制作：工程钢桁架众多，其中不少钢桁架跨度较大，需要工厂加工制作时进行合理的分段，尽量减少现场的工作量。另外，钢桁架的加工制作较复杂，用时较长，采用合理的工艺措施是保证工程工期的重要手段。

3、现场拼装精度要求高、工作量大：由于钢桁架长度较长且外形尺寸较大，须在现场拼装的构件数量较多，拼装工作量大。站房屋盖采用空间钢管桁架结构体系，5跨连续结构为41.5米+39.15米+78米+39.15米+41.5米，3跨连续跨度为39.15米，屋面建筑总高52.3米，建筑宽度273.54米，进深为514.2米，屋面支撑钢柱采用钢管柱，屋面桁架相采用空间方形和倒三角形钢管桁架体系。    通过对工程整体结构和节点、构件等加工制作和安装的分析，钢桁架的工厂加工制作的技术重点或难点有以下几点：工程的钢桁架节点较特殊，上下弦杆在每个节点处均

4、需加厚处理，这样增加了弦杆的焊缝数量，提高了作业的难度。在节点施工中，如何处理厚薄板对接、减少焊接变形是关键。工程钢桁架焊接前制订了详细的焊接工艺评定实验方案，根据焊接工艺评定方案，优化焊接坡口，制订合理的WPS规程，严格控制焊接线能量、焊接顺序，采用焊前预热，焊后保温后热的措施，控制焊接质量和焊接变形。引弧和熄弧板，重要的对接接头和T接头的两端应装焊引弧板和熄弧板，其材料、接头原则上应与母材相同。预热温度的控制，厚板焊前必须进行加热，加热时按板材的不同厚度进行，母材的最小预热温度应按规定要求执行。传统的加热方法采用火焰加热法，该

5、方法加热不均匀，尤其是当构件长度大于8~10米时，钢板温度冷却过快，配备数显电控箱，自动控制与调节焊接过程中的温度，焊接质量得稳定，使焊接过程中可能出现的缺陷得到了有效的控制。     厚板焊接控制——厚板焊接时，因板温的冷却速度较快，造成温度下降，为了使焊接的层间温度一直保持在200~230℃之间，同时采用数显测温仪，随时对焊接点的前后方向、侧面进行测温。必须注意：预热温度和层间温度必须在每一焊道即将引弧施焊前加以核对。    焊接变形的控制——由于厚板结构焊接熔量大，焊道深，特别是超厚板的箱形结构，截面小、坡口大、焊接应力集中

6、，更容易产生变形。沪宁钢机在厚板结构预防与减少变形方面，采取了以下控制措施：消除焊接残余应力的焊接措施，工程中的钢桁架构件均属刚性大、板材厚的构件，虽然残余变形相对较小，但同时会产生巨大的拉应力，甚至导致裂纹。在未产生裂纹的情况下，残余应力在结构受载时内力均匀化的过程中往往导致构件失稳、变形甚至破坏。因此焊接应力的控制与消除在工程制作过程中显得十分重要。应优先于构件的残余变形给予考虑。    焊接裂纹及防止措施——焊接裂纹是焊接构建施工过程中最为严重的缺陷。焊接裂纹有焊缝或熔合线或热影响区裂纹，有表面或内部贯穿裂纹，有弧坑或焊址或

7、焊缝根部裂纹，有层状撕裂等。为了防止焊接裂纹对构件的影响，沪宁钢机采取措施：控制焊材的化学成分，控制焊接工艺参数、条件。    钢桁架的工厂组装及预拼装方案工厂组装及预拼装内容，工程高架层及高架夹层采用平面钢桁架结构体系，桁架高度均较高。钢桁架的加工制作采取如下方案：对于高架夹层桁架高度较高的采取在工厂进行整体预拼装，对于桁架截面较小的采取在工厂组装成单榀桁架单元直接发现现场吊装、安装。工厂预拼装目的，检验工厂加工制作的桁架之间相连接的杆件能否保证现场拼装、安装的质量要求，节点与杆件连续处的螺栓孔群能否满足一次穿孔率，确保下道工序

8、的正常运转和安装质量达到规范、设计要求，减少现场出现安装误差，所以预拼装在本工程加工过程中，显得尤为重要。    钢桁架的工厂组装及预拼装工艺——由于钢桁架的外形尺寸较大，且整个桁架结构为平面桁架体系，故决定对每榀钢桁架在平台上进行整体卧拼，作为检