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鋼結(jié)構(gòu) | 于家堡高鐵站剛剛拿了個大獎！你知道它究竟有多牛嗎
？

廣東建筑工業(yè)化展     2018-01-31     1313

 

近日

，由天津大學教授
，天津市鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會會長陳志華主持參與完成的“大跨度雙螺旋單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)關鍵技術研究與應用”成果（以于家堡高鐵站屋蓋鋼結(jié)構(gòu)項目為依托）榮獲2017年度中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會科學技術特等獎。

 

該項目成果的主要完成單位有天津大學

、中國鐵路設計集團有限公司
、津濱城際鐵路有限責任公司、中鐵建工集團有限公司
、江蘇滬寧鋼機股份有限公司和奧雅納工程咨詢（上海）有限公司北京分公司
。

 

于家堡高鐵站是全球首例單層大跨度網(wǎng)殼穹頂鋼結(jié)構(gòu)工程

，2015年9月20日正式通車。于家堡站的建成
，標志著北京-天津-濱海新區(qū)快速通道的打通
，從北京南站、天津站到達于家堡的時間分別縮短至59分鐘
、22分鐘。

 

于家堡高鐵站是全球首例單層大跨度網(wǎng)殼穹頂鋼結(jié)構(gòu)工程

，地面站房采用“貝殼”建筑設計方案，其靈感來源于鸚鵡螺和向日葵的螺旋線
，從圓形雙向螺旋網(wǎng)格拉伸出初始平面形態(tài)
，通過數(shù)值“懸掛”形成初始形體，再反轉(zhuǎn)得到貝殼形殼體
，形成通透
、開敞、明亮
、新穎的建筑空間，達到了結(jié)構(gòu)與建筑的完美統(tǒng)一
，已成為濱海新區(qū)的地標建筑
。

 

 

于家堡網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新主要包括復雜優(yōu)美的網(wǎng)格形式和罕見的大跨度

。網(wǎng)殼由36根順時針方向和36根逆時針方向的螺旋形箱梁桿件相互編織，在頂部交織成36個點與頂部鋼環(huán)梁連接
。在底部也交織成36個鋼節(jié)點與底部鋼環(huán)梁連接，這樣一個頂環(huán)梁+編織網(wǎng)+底環(huán)梁的單層編織網(wǎng)通過支座與地下結(jié)構(gòu)頂板連接
；形成縱向跨度143米
、橫向跨度80米、矢高24米的貝殼形單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)
。


 

 

不看不知道

，一看嚇一跳！

于家堡高鐵站竟有這么牛

！

 

站在天津濱海新區(qū)的于家堡站站房望去

，周圍是高樓林立的商務區(qū)，中間是全地下高鐵站房上設計下沉式休閑公園綠化
，只有穹頂位于地面以上
，猶如海河畔鑲嵌了一枚銀色的貝殼，整體美景渾然天成
。

 

于家堡站房是目前世界最大最深的全地下高鐵站房

，也是全球首例單層大跨度網(wǎng)殼穹頂鋼結(jié)構(gòu)工程。

 

除了露出地表的穹頂之外

，90%的施工任務都在地下進行，相當于把北京南站的主體施工工作下沉至全地下進行
。中鐵建工集團于家堡項目總工程師李根喜說
，在工程實施中，項目部克服了基坑深
、地質(zhì)差
、地下水多和技術風險大、難題多
、含量高等難題。

 

65米超深地下連續(xù)墻創(chuàng)高鐵站房之最

！

 

65米深地下連續(xù)墻被李根喜認為是項目部最杰出的作品之一

，“在地連墻施工速度和成槽質(zhì)量方面都處于行業(yè)領先地位。”

 

因為是全地下式車站

，而且臨近海河，鹽堿地質(zhì)給于家堡站的地下連續(xù)墻建設提出了高要求——深度要達到地下60米
、最深處達65米
，相當于天津地區(qū)一般高層建筑物樁基的3倍，約等于300米高樓所需樁基深度
，且地質(zhì)條件復雜，地下連續(xù)墻是“T”“Z”“L”“一”等異形結(jié)構(gòu)
，基坑開挖難度大
，極易產(chǎn)生流砂、涌砂
，這給地下連續(xù)墻施工及基坑開挖安全施工帶來極大難度。

 

“為了防止地下水進入站房內(nèi)

，我們圍繞整座站房建造了一道厚1米
、長1435米的‘城墻’，它能夠有效阻止流沙和透水對建筑造成的傷害
。” 李根喜說，這是一項宏大的工程
，它的長度和厚度相當于西安古城墻的1/10
。

 

在鹽堿地中建一個地下連續(xù)墻已很不容易

，尤其還要建設一個擁有“T”“Z”“L”“一”等異形結(jié)構(gòu)的地連墻
，難度可想而知。

 

李根喜介紹

，項目組為此專門成立了課題組，開展試驗
，取得土質(zhì)
、地下水位
、泥漿比重等關鍵數(shù)據(jù)后訂制施工方案
，并邀請清華大學、天津大學等高校專家對施工方案進行了23次論證
。“我們對個別淤泥層超厚的位置引進SM特性泥漿以提高水的黏滯度
，這一方案使槽壁表面形成一層堅韌的膠膜，有效地防止了槽壁坍塌
。”

 

 

誤差千分之一 施工創(chuàng)精細控制之最

！

 

于家堡站選在一塊三面環(huán)水的鹽堿地，透水

、流砂是最大天敵。要將設計圖紙變成現(xiàn)實
，最重要的是要有一個堅實的站房基礎
。

 

“首先，起防護作用的鋼筋籠下放必須精準

。”李根喜說，為了將鋼筋籠下放誤差控制在千分之一以內(nèi)
，項目部前后為地連墻施工組織了大小13次專家論證會和計算機BIM模擬施工
，最終通過采用高精度導墻和三抓成槽施工工藝控制垂直度
，完成了此項難度極大的基坑支護工作。

 

鋼管柱是于家堡站房堅實立足點的首選

，由于地下工程的特殊性
，在沒開挖基坑前，鋼管柱位置就要被確定
，每根鋼柱在下壓過程中的定位精度要達到1‰。

 

這是國內(nèi)任何一個站房工程都未曾遇到的情況

。

 

李根喜告訴記者

，最終項目組采用了國內(nèi)僅有的三臺AM擴孔旋挖鉆機，首先使成孔質(zhì)量達到100%
，同時減少了鋼筋、混凝土等材料的使用
，降低了樁基土方開挖量
，并由機械生產(chǎn)廠家配合施工進展情況
，對鉆機性能及時進行改進
，以適應天津地區(qū)的地質(zhì)情況。最終于家堡站房的100根HPE液壓鋼管樁
、287幅地連墻全部合格
。

 

4200噸重穹頂無支撐

大跨度單層網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)引領全球之最

！

 

“貝殼”型大跨度穹頂南北向長143.9米

，東西寬度80.9米，最高點離地面25.8米
，重達4200噸、相當于半個埃菲爾鐵搭的重量
，主要桿件采用36根正螺旋和36根反螺旋變截面曲線鋼箱梁相互交叉連接。

 

“盡管鋼結(jié)構(gòu)造型與鳥巢有點類似

，但鳥巢內(nèi)部有混凝土承重
，于家堡站中間卻沒有任何支撐物，全靠周邊36個基座施力
。”李根喜說，這種施工工藝在國際上鮮有前例
，此外1000多個不同節(jié)點，2000多個不同的桿件
，每連接一次就要變換一次方向。

 

這也是項目部面臨的最大難題

，連接點太多
，不能像普通的方方正正的建筑一樣程式化安裝。

 

為保證鋼結(jié)構(gòu)的精確性和穩(wěn)定性

，項目部與天津大學鋼結(jié)構(gòu)科研團隊聯(lián)合進行全程研發(fā)監(jiān)控。

 

“經(jīng)過嚴謹?shù)膶嶒炚撟C

，最終我們提出‘地面拼裝、部分散裝
、中心提升’的施工方案
。”李根喜說，換句話說就是將鋼結(jié)構(gòu)穹頂在地面拼裝好后
，再設置21個提升點，分區(qū)域
、分步驟實現(xiàn)同步提升。

 

“地下室”內(nèi)仰望透明膜“天空”

 

于家堡站集城際鐵路

、地鐵
、有軌電車為一體的現(xiàn)代化、多層次立體交通樞紐
，具備高速、高效周轉(zhuǎn)大量人流
、物流的能力。

 

在這座地下車站內(nèi)

，旅客可以仰望天空
，也可通過透明的穹頂看到周圍的如畫景致。

 

這種視覺體驗得益于站房采用了與水立方相同的ETFE膜材料

，然而，與水立方規(guī)則的六邊形膜結(jié)構(gòu)不同
，這是國內(nèi)第一次對ETFE膜進行異形安裝，施工難度遠遠大于水立方
。

 

站房整個穹頂?shù)哪び?060平方米，被正反螺旋梁分為783個大小不一的氣枕

，其中最大的約42平方米，最小的僅0.5平方米
。

 

李根喜說，考慮到膜的價格昂貴

、購置時間長，項目部進一步深化設計
，在鋼結(jié)構(gòu)安裝的同時
，由專人用2個月時間對每一個氣枕膜的尺寸進行了高精度測量定位
。在安裝時
，施工人員分成5個小組進行逐一安裝，每個組由3至5人組成
，并安排專人負責安全檢查，全工作段進行現(xiàn)場監(jiān)控拍照
。

 

此外，為了不讓氣枕膜被尖銳物體劃傷

，項目部在氣枕膜上安裝支架，防止鳥類停歇所造成的不必要傷害
，并在頂部中央?yún)^(qū)域的18塊氣枕膜周邊安裝了440度電阻絲
，有效解決了防火和氣體排放的問題
。

來源：濱海視界網(wǎng)

組委會聯(lián)系方式 

項目一組

盧毅                                        殷鋒  

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Q  Q：323201814               Q  Q：1684672007 

 

黃祺

座機：020-62139602

手機：138 2547 5605

Q Q： 2724397436

 

項目二組 

李健銘                              梁建林  

座機：020-61198891     座機：020-62139604

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