地铁车站型钢混凝土组合柱施工关键技术

地铁车站型钢混凝土组合柱施工关键技术

牟咸骏

中铁建工集团有限公司上海分公司

摘要：BIM技术是一种标准三维仿真模型，其中包含标准仿真模型和数据收集数据库。在投资和建设项目的整个生命周期，将设计、建造和实施综合系统的实体和功能特点，统一指定数字综合管理信息，共同分享数字信息，优化数字信息，协调数字信息BIM应用技术使用人工智能，使用计算机应用程序操作平台创建建筑数据的标准仿真模型，并提供具有分析逻辑的完整系统建筑数据数据库。本文对地铁车站型钢混凝土组合柱施工关键技术进行分析，以供参考。

关键词：地铁车站；型钢混凝土组合柱；施工技术

引言

在城市轨道交通建设领域，新时代的生态发展理念体现在绿色建筑技术的应用上，其中地铁站建设是地铁站建设技术的一个有机组成部分，是优化轨道交通建设效率和效益的关键。中国积极研究地下车站结构的发展，文章结合全系统设计控制理念和全过程的技术协同、管理体系和资源充足性，提出了地铁车站建设的新技术。

1概述

高架车站目前多采用桥建合一结构。《地铁设计规范》（ＧＢ５０１５７—２０１３）⑴规定轨道梁及其支承结构按《铁路桥涵设计规范》（ＴＢ１０００２２０１７）（简称《桥规》）进行设计，雨棚等仅受建筑荷载的构件按照《建筑结构设计统一标准》（ＧＢＪ６８－８４）（简称《建规》）进行设计。而同时承受《建规》荷载和《桥规》荷载的主体构件需要同时采取《建规》中“极限概率状态设计法”和《桥规》中“基于容许应力法验算”的设计方法。《组合结构设计规范》（ＪＧＪ１３８２０１６）利用概率极限状态设计法对工业与民用建筑中型钢混凝土梁柱承载力给出了计算方法。目前尚无铁路桥涵设计规范对型钢混凝土构件的承载力给出计算方法。

2技术特点

(1)装配率高(装配结构齐全)。该计划采用了完整的装配结构，装配零件的部件，除了中间板的一部分(梯子的开口部分)外，均使用部件，标准零件的装配率可达96.5%。(2)要素的整合、标准化和少量量化。解决方案装配部分的标准部分仅由顶板、中板、底板以及左右侧壁的5个主要组件组成，从而优化了组件集成和标准化。站顶采用型钢混凝土组合结构，站底板、侧壁、中心板采用局部空心混凝土结构，尽量减轻构件的重量。(3)结构抗震性能强。该方案采用结合预应力钢绞线的阿朗槽连接、螺栓连接、牵引、无湿连接的圆角方案，实现速度快，无需焊接，材料节约。与此同时，采用高强螺栓和拉法钢绞盘提高了结构节点强度的可靠性和结构抗震性能。(4)车站浅。平面结构的屋顶结构采用平屋顶结构，该结构在满足限制和使用空间要求的情况下，可确保结构的最小高度，减少坑深，并有效减少工程投资。(5)改进防水设计。除了接缝的密封性外，还在接缝外部添加了密封性薄膜。(6)建筑方案单元化。该工作平面采用模块化设计，并结合集成管道进行内部装配安装和装饰。

3 数值分析

3.1材料本构

ＡＢＡＱＵＳ提供了三种混凝土本构模型，选用的是混凝土损伤塑性模型，以《混凝土结构设计规范》（ＧＢ５００１０—２０１０）附录Ｃ推荐的应力应变曲线作为混凝土的应力应变关系。型钢采用理想弹塑性本构，屈服应力取３４５ＭＰａ。钢筋采用弹塑性双折线本构，屈服应力５５０ＭＰａ，最大应力７１０ＭＰａ，对应塑性应变０．２。

3.2有限元分析结果

按《桥规》各荷载组合施加到有限元模型中，进行分析。型钢混凝土组合构件中混凝土、钢筋、及型钢在最不利工况下的应力图，整个地铁高架车站型钢混凝土组合框架的最危险位置出现在二层悬臂梁的根部。统计二层悬臂梁根部截面的有限元分析结果与容许应力法的结果进行对比，对比有限元分析与容许应力法结果，二者的最不利应力出现的工况均为主力＋附加力组合，按照规范规定，计算主力＋附加力时，容许应力可以提升３０％。因此二者混凝土、钢筋、型钢中的应力大小均未超过规范中规定的容许应力值。混凝土最大压应力的容许应力法计算结果和有限元计算结果接近，表明本文提出的容许应力设计法对于混凝土压应力的计算结果有效。钢筋最大拉应力和型钢最大拉应力的容许应力法计算结果比有限元计算结果分别大２９．６％和２９．９％，表明本文提出的容许应力设计法对钢筋和型钢的应力计算结果比有限元计算结果略为保守。

4主要施工技术

4.1柱脚安装需注意的要点

1）型钢混凝土柱可根据不同的受力特点采用型钢埋入基础底板（承台）的埋入式柱脚或非埋入式柱脚。2）考虑到地震作用组合的偏心受压柱时，宜采用埋入式柱脚；不考虑地震作用组合的偏心受压柱时，可采用埋入式柱脚，也可采用非埋入式柱脚；偏心受拉柱应采用埋入式柱脚。3）埋入式相比非埋入式柱脚具有更多的优点，相对承载力比较高、刚度较大、稳定性好，而且抗震能力比较大等，但施工难度较非埋入式大。对此，要根据设计图纸来做出选择。本工程均采用埋入式柱脚。4）柱脚安装应先行施工锚栓和垫板，用于控制型钢柱脚标高和垂直度，锚固深度必须满足设计要求，基础施工完或后吊装第1节型钢柱脚，柱脚与柱脚钢板进行焊接，然后与预埋的垫板采用锚栓螺母进行连接，安装过程中需要采用缆风绳临时固定措施。5）要尤其注意和板筋过腹板部位的连接以及梁筋过翼板部位的连接。

4.2关键构造处理

1）腹板开孔贯通式。（1）优点是适用于一般工民建，通过腹板开穿筋孔，结构主筋保持贯通；（2）缺点是腹板穿孔数量大，现场钢筋绑扎难度大，施工工效较低，对地下工程施工不利，腹板开孔时腹板截面损失率应小于腹板面积25%，截面损失率＞25%时，应采取补强措施。2）钢筋连接套筒式。优点是适用范围广泛，该连接方式快捷简便，能够很好地解决混凝土梁采用多排钢筋时与型钢柱的连接问题；缺点是套筒需要提前在工厂加工焊接，套筒的位置、数量需和现场结构钢筋一致，不允许出现偏差，施工难度较大。当存在异形梁或异形变截面结构时，容易出现套筒和钢筋不匹配或连接不到位的情况。3）钢筋焊接连接板式。优点是适用范围广，这种连接方式能较好地应对钢筋施工偏差的影响，现场钢筋施工方便灵活，有效连接率高；缺点是连接板需要在加工厂提前焊接，对连接板的位置有一定要求。4）牛腿焊接式。优点是一般适用于高层建筑，受力性能较好；缺点是现场钢筋焊接量大，对设备和焊工水平要求较高，钢筋连接速度较慢，施工难易程度一般，焊接费用较高。

4.3设备管线模型分析

土木工程元素、输电线路和机械设备相交后，可以对输电线路进行碰撞检测。协作是一个基于BIM技术的平台，可在结构设计、施工和施工主管之间建立桥梁。如果存在项目冲突，BIM技术提供的信息可以用作基础并存储在数据库中。在设计地铁站结构时，基于BIM模型的建筑模型可以解决企业生产力问题。如上所述，使用BIM技术构建的平台系统可以充分利用数据库进行业务通信，并解决因数据不及时而导致的一系列问题。BIM技术的协作在一定程度上打破了现有的专业差异和通信距离问题，大大缩短了不必要的设计周期，从而提高了设计的技术质量和企业的经济效益。

结束语

本文提出了一种新的地铁站结构方案，与传统的钻井站相比，具有高装配率、一体化、标准化、轻质、抗震性能高、植被浅、工期短、劳动量大的混凝土组合结构，分别节约了成本。

参考文献

[1]李伟,康龙.地铁车辆基地上盖型钢混凝土转换层施工监测技术研究[J].中华建设,2021(09):142-143.

[2]刘选.深圳地铁汇通大厦负一层型钢混凝土框架柱偏位问题的分析与处理[J].四川建筑,2020,40(05):299-304.

[3]李宗凯,郎晴.地铁车辆段组合结构框架节点设计的若干问题探讨[J].工业建筑,2020,50(01):99-108.

[4]周斌,杨卫星.型钢混凝土井字梁在地铁车站中的应用[J].工程建设与设计,2017(12):141-143.

[5]李荣祥.地铁车站浅埋暗挖中洞法型钢混凝土组合梁施工技术[J].科技咨询导报,2017(11):43-46.