钢结构施工过程监测与研究

[摘 要] 武汉火车站钢结构包括中央站房结构、楼面结构、雨棚结构和附属结构。中央站房为大跨度空间双曲双拱结构，主拱支撑最大距度达116m，在安装过程中桁架自身柔性较大，除了进行施工模拟计算外，本项目还对施工全过程进行了实时监测，确保施工过程的安全。
[关键词] 监测内容 位移监测 应变监测
1 概述
武汉站钢结构采用“大型滑移胎架、高空原位安装法”进行施工，即在结构原位下方分区搭设大型滑移胎架支撑体系，结构部件吊至高空组对安装，结构单元片区形成整体稳定后，胎架滑移至下一区间施工。
滑移法虽然在工程已有很多应用，但武汉站钢结构体系十分复杂，分区安装卸载也给施工提出了更高的要求，因此利用振弦式表面应变计监测技术，对施工中一些重要阶段进行了实时监测，确保了施工过程的安全性。
2 监测目的
施工监测的目的就是根据实际的施工工序，以及现场获取的参数和数据，对结构进行实时理论分析和结构验算，对每一施工阶段，根据结构分析验算结果确定施工误差状态，采用预警体系对施工状态进行安全度评价和灾害预警，给施工过程提供决策性技术依据，从而正确的辅助施工，确保结构线形与受力状态符合设计要求。
武汉站施工监测包含位移监测和应变监测：
位移监测主要是各控制点的坐标及变形控制，防止在钢结构吊装施工过程中出现与理论值相差较大的转角和位移，施工完成后，各主控点的坐标和变形要满足设计要求。位移监测的目的主要就是通过各监测点的测量，得出各监测点吊装后实测坐标或位移，并与控制值进行对比，得出结构在各工况下的位移变化，然后提交监测数据给施工单位。
应变监测的主要部位是设计和ANSYS施工过程模拟计算结果中应力较大的节点、弦杆、钢梁等，通过对这些最不利位置应变的实时监测，以达到使结构施工完成之后能符合理论设计值，从而保证结构的安全性。
3 位移监测
3.1 中央站房位移监测点
中央站房由拱、桁架结构组成，跨度都较大，外形均为弧线，整个结构外形成波浪状。施工过程中位移较大和位移控制较严格的点主要集中在主拱的拱脚、1/4跨和拱顶，半拱斜立柱的柱顶、柱脚，主拱的V撑，屋面下弦部分控制点，详见图1~2所示。

3.2 楼面位移监测点
楼面分为18.8m楼面和25m楼面，其结构采用钢柱—实腹梁框架结构，楼板为压型钢板-混凝土结构组合楼板。施工过程中位移应严格控制的点主要集中在楼面变形缝和主梁的的柱顶和柱脚，详见图3。


4 位移监测
4.1 中央站房应变监测点
中央站房结构施工过程中应力较大部位主要集中在主拱落地V撑，存在短立柱的主拱V撑，中央站房屋面上部分弦杆以及铸钢节点上，详见图4~5。


4.2 楼面应变监测点
楼面施工过程中应力较大部位主要集中在部分主梁的跨中、悬挑端的根部，电梯井柱在地面以上0.3m处及电梯井在10.25～18.8m之间的斜撑，详见图6~7。



5 监测频率及时机
钢结构施工监测时间极为重要，监测时间不正确将得不到正确的数据，也无法指导施工。
施工期间中央站房、楼面等部分的监测数据的采集工况详见表1。



6 结论
通过对武汉站钢结构施工全过程施工监测，并于施工模拟分析对比，数值相差不大，可以证明，结构的安装过程是合理的、可控的，这为今后的大跨度钢结构施工监测提供了参考和依据。
参 考 文 献
【1】 尹德钰。 网壳结构设计。 北京:中国建筑工业出版社,1996
【2】 董继斌。双层柱面网壳选型与设计。 钢结构, 1997
【3】 《建筑结构设计术语和符号标准》 　 GB/T50083-97
【4】 《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB 50068-2001
【5】 《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001
【6】 《钢结构设计规范》 GB 50017-2003
作者简介：段其磊，中建钢构武汉分公司，原武汉新火车站项目技术部副经理
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