上海铁路南站雨棚工程中新技术的应用.pdf

} 镕，等．±海铁路南# ☆* i 8 十* 技术时Ⅱm上海铁路南站雨棚工程中新技术的应用方继方源中铁四局集团台肥中铁钢结构囱限公司合肥2 3 0 0 2 2 )摘要±海缺路自# * 0 ￡# 自目I 程．首女将* # t ＆管十辞日* n } 健月．健得自Ⅷ§镕# 构目{ q * ．3 唧厚锥自自％板自t 口1 6 岫犀x Ⅲ聚《《№～光板相n 夸．悻Ⅱ≈0 自^ 4 《”亮，先进∞＆自iE 设* ，* 保T Ⅲ自∞# * 等衄关键目铸自# ^ 料撑女＆管Ⅲ自# 自1 工程概述J 海铁路南站站房采用- p 法联合设计柏咧形大跨度卒问钢结构形式．造型独特，结构新颖，如崮l 所耵目1 上海南站鸟瞰站台无柱雨棚J 二程为主站房的配套丁程，雨棚钢结构覆盖总面积为4 2 9 0 8 m 2 ，其中雨棚投影面积2 9 9 0 6 m2 铁路无站台柱雨棚阜体结构为A 、B 、c ，D 、F 、G 和高架桥柱1 1 七轴线^ 连跨连续拱形钢管桁架结构，见图2 雨棚工程采用了铸钢件、斜撑变径管等多项先进技术，为上海铁路南站增添了新的亮点围2 横自桁架＆面围2 铸钢节点在铁路无站台枉雨棚钢结构中的应用铁路无站台柱雨棚钢结构多采州断而为二角形犬跨度空问管桁架结构，纵、横向桁架空犯的节点连接采取管与管相贯焊接。

针对r 海铁路南站无站台柱雨棚钢结构钢管规格尺寸较小的特点，经优化设计，采用铸钢节点作为九根杆件的受力节点，如阳3 迄长目3 锛锕节^ i 意目在细节的处理上，为了体现钢结构构造美，雨棚每根钢立柱0 四根斜撑变释管大端相贯焊接，变径管小端再与铸钢节点的t 字筋板焊接，从而山四个铸钢节点托起纵、横向并两榀桁架，构成钢结构的主骨架，见图4 、图5 所示由于柱斜撑节点造型复杂，若用焊接柑点，工艺性、质量可靠性以及建筑效果都难以满足建筑节点的使用要求结台近年来铸钢节点在诸多人型钢结构工程的广泛使用，本J = 程的柱斜撑节点U 及与下弦、腹杆连接的节点均采用铸钢节点．井咀销钉相连接．其标准节点见图6 第一”☆：^ ％，g ，1 9 6 7 4 2 月＆生，高‰I《师2 0 0 8 全国W # 掏学$ 年会跄文集[ 2 0 0 8 ·1 0设计分析计算篇图4 “井”字型桁架侧视图le r ■鼍《忒匪5 —5I6A ——A盛 B —B图5 “井”字型桁架俯视图啦三2 畔掣‰产狮 ．7 a ．1 6 5 I 簿0堞 彩卫上划 _ 蕈耐【引} ol 霹i7 瓣鞴＼ 嶙融√3 { 懋修| ／蒋瓢 L 业妒| 引ⅪI图6 铸钢件标准节点4 2、2 0 0 8 全国钢结构学术年会论文集[ 2 0 0 8 ·1 0 ]一j葬占丛睁方继，等：上海铁路南站雨棚工程中新技术的应用l 珥I 酉- }／／纵向阳光板与铝板节点横向阳光板与阳光板节点图7 设计方案一一⋯一一一一⋯．，[ ～一纵向阳光板与铝板节点横向阳光板与阳光板节点图8 设计方案二。

曩向量i - 曝 ，：：：：：：：：：：L ≤= =纵向阳光板与铝板节点横向阳光板与阳光板节点图9 设计方案三’2 0 0 8 全国钢结构学术年会论文集[ 2 0 0 8 ·1 0 ]4 3设计分析计算篇表1 化学成份( ％)钢号 C ≤S i ≤M nP ≤S ≤C r ≤M o ≤N i ≤C e g ≤牌号材料牌号G S ．2 0 M n 51 ．1 1 2 0O ．2 lO ．6 01 ．o o ～1 ．5 00 ．0 1 50 ．0 1 5O ．3 0O ．1 50 ．4 00 ．4 2注：实际碳含量比表中碳上限每减少0 ．0 1 ％，允许实际锰含量超出表中锰上限0 ．0 4 ％，但总超出量不得大于0 ．2 ％表2 力学性能钢号屈服强度抗拉强度延伸率冲击功牌号材料牌号M P aM P a65 ％O ℃G S ．2 0 M n 51 ．1 1 2 0≥3 0 0≥5 0 0≥2 4≥2 7为了满足铸钢件与柱斜撑的焊接性能要求，铸钢件的材质牌号选定为G S - 2 0 M n 5 ( 参照德国标准D I N l 7 1 8 2 —1 9 9 2 ) ，其化学成分与力学性能见表1 、表2 。

由于理论分析中无法考虑铸钢件制作过程中的各种缺陷，为了确保钢结构的整体安全，准确了解铸钢节点的承载性能和在设计载荷下的应力分布及大小，在铸钢件批量生产之前，委托同济大学土木工程国家重点实验室进行了该铸钢节点的足尺试验试验表明，在设计载荷下，节点没有出现永久变形或破坏，即节点是安全的3 ．斜撑变径管的应用变径管在建筑设计中体现了结构形式美，近年来被广泛用于钢结构设计中作为重要的受力杆件短变径管用于两种不同直径的钢管之间的过渡连接，采用热扩或热缩工艺制造技术，工艺成熟，长大变径管( 最小截面直径大于由4 0 0 m m ) 可采用直缝焊管制造工艺上海铁路南站雨棚钢结构工程采用的斜撑变径管属长细变径管，小端直径ml5 0 m m ，大端直径由3 0 0 m m ，长度4 0 0 0 m m ，壁厚6 = 1 6 m m ，材质Q B 4 5 B 长细变径管的加工工艺仍然要采用类似直缝焊管制造技术，但是直焊缝等级要达到一级焊缝标准，难度很大，需要采用特殊工艺，并精细制作才能完成4 ．屋面二次防水系统4 ．1 屋面构成上海铁路南站雨棚屋面系统采用铝板和阳光板组合形式屋面板采用银白色3 m m 厚铝板，阳光板采用进口1 6 w a n 厚X 型三层结构的聚碳酸脂阳光板。

4 ．2 节点设计要实现屋面排水防疏结合，具备二次防水功能，屋面铝板与阳光板、铝板与铝板、阳光板与阳光板的连接节点设计是关键针对屋面节点我们经历了多次深化设计，其典型设计方案如下4 ．2 ．1 设计方案一，见图7 此方案优点：屋面龙骨为整体铝合金型材，集水槽高度较高，二次排水效果好缺点：纵、横向龙骨需现场焊接，工艺难度大，而且铝材用量大，工程成本高4 ．2 ．2 设计方案二，见图8 此方案优点：制作方便，但对安装精度要求高不足之处：难以满足屋面密封防水要求4 ．2 ．3 设计方案三，见图9 与上述两种设计方案相对比，此方案具备以下优点：( 1 ) 满足了屋面防水防疏结合的设计思想，具备二次防水功能主龙骨采用热镀锌龙骨，强度高、刚性好，有利于拱形屋面的调平；次龙骨由五种不同规格和用途的铝合金型材组成，但型材结构简单，加工方便，经济实用主、次龙骨刚柔并济，施工快捷简便，且维修性好 2 ) 纵向集水槽加高与横向集水槽搭接、2 0 0 8 全国钢结构学术年会论文集[ 2 0 0 8 ·1 0 ]是设计技术创新之处，是该屋面系统设计较为成功的关键点纵横向集水槽纵横交错-纵向渗水流八横向．再由横向集水槽导入币锈钢天淘。

‰‰目1 0 ■棚＆Ⅲ( 3 ) 关丁阳光板的节点设计，在吸收了阳光板标准节点形式的基础上叉进一步的深化，增加，双面密封胶条，提高了屋面防水等级阳光板与阳光板之问、阳光扳与犀卣铝板之间衔接平顺，过渡自然，结构设计满一乏塾二矍圭* 塑跫童苎至塑三堡±堑垫走堂皇璺 足了建筑外观和屋面安装上艺性及水密性要求．见图1 0 5 结语上海铁路南站站台无柱雨棚工程还应用了其它多项新技术，如室外型专用防风龙骨系统、有压流虹吸排水系统、屋面阳光板采光系统以及由不同光源组成的电力照明系统．使得整十雨棚白天通透明亮，夜晚火树银花为} 海铁路南站无站台辑= 雨棚平舔无尽韵味斜撑变径管和铸钢件以发小型杆件的组台使用刚柔并济，宪显钢结构柔和之美；屋面铝板和阳光扳组合使用，犹如给带棚披上了一仲美丽的外衣 T # * 4 0 Ⅲ)±接第4 9 剪4 23 孔洞的横向定位设计有的以与冷却壁中心线所成角度转化的所在圆弧长度定位有的以冷却壁中心线为基准水平偏移后所在位置对应展开圆弧长度定位；有的以冷却壁边缘为准定位；有的队孔问角度所存圆弧长度定位同时具体体现每种孔洞与四个方向定位点在同一标高处的弧长距离4 24 所有孔洞还应综合考虑制孔边缘距工厂拼接焊缝坡口5 0 m m 以内的孔，均应在焊接以后开设。

制孔边缘距现场焊缝坡口5 0 m m 以内的孔，均应在工厂定位作出标志，现场安装焊接后再进行制孔同标高相同孔洞现场开孔和工厂开孔在图纸上表现清楚所有孔周围应磨光，不得留有刻槽或毛刺等缺陷，冷却壁水管孔内外周边均应倒角2 咖，这些要在设计说明中详迷43 椎体段炉壳的设计锥体段炉壳的展开是一扇形环面，锥体段部位的尺寸换算量较人，就中径展开深化图说明：扇形环内环弧长对应锥体部分．炉壳下料板按上表面中径展开周长，扇形环外环弧长对应锥体部分炉壳下料扳按下表面十径展扦周长．且在剖面图中C A D 算出每锥体段 炉壳I 壤面与上段炉先下表面及锥体下表面与下段炉壳上表面焊接点标高处相对炉体中心的内径长、中径长、外径长4d 煤气封罩展开设计煤气封罩升为二段，分别位于炉壳l8段，炉壳1 9 段和炉壳2 0 段，其中炉壳1 8 段为煤气封罩一段，为一个双曲面．因此对于炉壳设¨展开要求根高，煤气封罩展开软件是加载在C A D 上的+ 个一次开发软件，该软件编 程程序库中，自动设置了金属材料的收缩率和延展卒只要把我们所需要展丌的实物的中心径尺寸按照软件图不输八参敬．最后输出就可以得到放好收缩率的图形，，井且输出的图形为删G 格式。

5 结束语整个工程设计于2 0 0 7 午l0 月底完成．加工制作于2 0 0 8 年5 月完成这是我们宝冶有史以来第一次进行高炉深化设计，该工程得到宝冶总公司、宝钢各方面的一致好评该设W 的顺利完成是我们项日部工艺、现场人员通力合作的结果，使我公司在高炉的设计、加工制作领域迈出了一个新的台阶2 0 0 8 全目钢结构学术年会论文集[ 2 0 0 8 ·l O设计分析计算篇I一0 一一，产腧Jlji # #：与气I 气‘l 蕊} ㈣t mI： 斟；始膦馘瓤ll 、戴Ilf ，、J 州 甬E 蝌IIiI —懵 裁．■赫d 峒d - +．_ ， 挂嫩’彳一] 气：：{#{f ⋯：⋯| |＼又聃一o．叫r ．”1r ¨¨■图9 钢梁两两栓合刚性固定B 、将待焊杆件成对栓合固定( 同侧，避开横梁接头板处的干涉) ，梁中部用小垫块垫起，同时施焊，可形成相对约束，将焊接旁弯相互消除，见图9B 方案需两同侧杆件同时进行，效果应比A 方案更好，但施工过程中杆件配套制约生产，因此施工中选用A 方案实施，试验证明A方案对旁弯起到明显的控制效果，实测旁弯值基本控制在预测值的5 0 ～6 0 ％左右，即减少变形约4 0 ～5 0 ％，跟踪实测几根杆件，焊后旁弯值在2 ～2 ．5 m m 范围内。

南京大胜关长江大桥钢梁边桁下弦杆非对称结构旁弯结果均满足规则要求，说明工厂所拟订刚性固定减少焊接变形的工艺方案是可行的，可应用于工厂批量生产同时旁弯预测经验公式可为钢结构施工提供借鉴参考文献1【期刊】李书学何亮董晓军南京大胜关长江大桥钢梁试制杆件制造焊接收缩变形研究《桥梁建设增刊2 》2 0 0 72【专著】大庆油田焊接研究与培训中心编著最新手工电弧焊技术培训[ M ] 北京机械工业出版社4 ．结论( 上接第4 5 页)参考文献l 尹德钰，李字：铸钢件的特性及其在空间结构中的应用．工业建筑．2 0 0 3 ( 增刊) ：1 2 2 - 1 3 12 刘锡良，林彦：铸钢节点的工程应用与研究．建筑钢结构进展．2 0 0 4 6 ( 1 ) ：1 2 - 1 93 罗永峰，等：上海南站无柱雨棚铸钢节点试验研究．钢结构．2 0 0 6 ，5 ( 2 1 ) ：7 - 1 04 钢结构工程施工质量验收规范G B5 0 2 0 5 - 2 0 0 1 ，中国计划出版社，2 0 0 15 屋面工程质量验收规范，G B5 0 2 0 7 —2 0 0 2 ，中国建筑工业出版社，2 0 0 26 建筑装饰装修工程质量验收规范，G B5 0 2 1 0 —2 0 0 1 ，中国建筑工业出版社，2 0 0 1’2 0 0 8 全国钢结构学术年会论文集[ 2 0 。