1 工程概况

　　北京星火站为京沈客专首发站，位于将台洼村西侧、朝阳气象局南侧、辛庄小学东侧，站房面积为18.3万m²。车站规模为7台15线，西侧为普速车场，东侧为高速车场，高、普速车场通过南北两侧咽喉区连通，普速车场为3台5线，高速车场为5台10线，其中普速车场第3站台和高速车场公用。

　　本工程采用钢管混凝土柱+空间钢桁架结构体系(见图1)。通过在中间设置斜向钢管柱作为支撑，将横向跨度180m桁架分为(18+36+72+36+18) m5部分，其中端部18m为悬挑桁架。站房高架候车层以上用钢量约9 000t。

　　钢结构屋盖水平投影尺寸为180m×247m，其中中央站房长196m，西站房长51m。屋盖采用古典京城宫殿建筑形式，屋盖钢结构为组合式桁架结构体系，横向跨度达180m，每个组合桁架沿中轴线对称分布，中部屋盖组合桁架中间高耸、两边上翘，东、西两侧屋盖组合桁架上部为一平面，组合桁架内部包含纵、横向单片鱼腹式管桁架，两边为变截面焊接箱形钢梁(见图2)。

　　图1 星火站整体结构示意  

　　图2 星火站屋盖结构示意  

　　屋盖下方土建结构主要为高架层(标高9.800m)、南侧和西侧商业夹层(标高16.900,23.500,27.300m)及西站房洞口(标高±0.000)。土建结构如图3所示。

　　图3 星火站土建结构示意  

　　2 屋盖钢结构施工方案选择分析

　　2.1 方案1分块吊装

　　钢结构屋盖面积大，且屋盖投影下的南、北两侧有混凝土落客平台与高架层相连。因此，若屋盖采用吊装方案，则必须将起重机布置在高架层楼面上近距离吊装，否则吊装半径过大。

　　高架层楼面土建楼板厚150mm，板配筋为双层双向12@150通长布置，经计算，最大承重为50t汽车式起重机。根据50t汽车式起重机吊装能力，屋盖桁架只能划分为单片分段。在高架层上每个桁架分段口布置格构支撑，然后分段吊装主桁架，再逐根吊装主桁架间次桁架。

　　单个格构支撑截面为1 500mm×1 500mm，立杆为180×8钢管，腹杆为102×6钢管，材质为Q345B。支撑立杆间采用M20安装螺栓连接固定，腹杆和立杆间采用M16安装螺栓连接固定。格构支撑上端口设置1个田字形钢平台，钢平台由H300×300×10×15焊接而成。临时支撑结构形式如图4所示，临时支撑标准节间连接如图5所示。

　　图4 临时支撑结构形式  

　　综合桁架分段及临时支撑设置可知:(1)因杆件多，高空作业量巨大，安全隐患高，施工效率低，且质量不可控;(2)桁架分段口多，桁架距楼面高度高，故临时支撑用量大，近10 000t，现有临时支撑储备不够，还需新加工临时支撑，可能会影响施工进度，且不经济。因此，分块吊装方案不适合本工程。

　　图5 临时支撑标准节间连接  

　　2.2 方案2整体提升

　　1)为减少临时支撑用量及高空作业，将桁架布置于高架层上拼装，然后利用提升支架提升至设计标高，再卸载。

　　2)高架层上北侧有钢结构夹层，西侧和南侧有混凝土夹层，为达到整体提升的目的，高架屋盖下夹层需甩项，待屋盖提升到位后再施工。北侧钢结构夹层待屋盖提升到位后再施工，对钢结构夹层施工并无影响。

　　3)商业夹层混凝土楼板影响范围如图6所示(深灰色区域)。由图6可知，影响提升的混凝土夹层有1万余m²，假如全部甩项，待钢结构屋盖提升到位后再施工，则土建施工难度大。

　　4)西站房高架层有1个洞口，洞口下为±0.000楼层，洞口尺寸约为58m×30.5m，该部分投影范围内的钢结构屋盖需放在±0.000楼层拼装，然后提升至高架层与其余结构对接，再整体提升。

　　对于钢结构施工，本方案大大减少了屋盖高空作业量，将大部分工作均提前至地面，对于安全、质量、进度、成本等的控制均有利;但对于土建施工，1万余m²混凝土结构需待钢结构施工完成后在屋盖下方施工，无塔式起重机可用，施工难度将增加，施工周期也将延长。

　　综合各专业考虑，本方案并不是适合本工程施工的最优方案。

　　2.3 方案3部分提升与部分吊装相结合

　　结合方案2，如图7所示，将钢结构屋盖划分为提升区(浅色区域)和吊装区(深色区域)，即土建夹层影响的区域为吊装区，无土建夹层影响的区域为提升区。提升区先提升，混凝土夹层施工完成后，再吊装钢结构屋盖，然后整体卸载。

　　北侧钢结构夹层待屋盖提升到位后再施工，对钢结构夹层施工并无影响。

　　图6 商业夹层混凝土楼板影响范围  

　　图7 屋盖施工分区示意  

　　吊装区分为2部分:一部分利用260t履带式起重机分块吊装，另一部分利用大型塔式起重机吊装。其中履带式起重机从南侧雨篷区铺设通道至吊装位置。方案3施工总平面布置如图8所示。

　　履带式起重机通道主要利用700mm×2 000mm×12 000mm (单块重20t)和700mm×2 000mm×18 000mm(单块重28t)路基箱将荷载传递至混凝土主梁和混凝土柱。经计算，混凝土强度不足以承受该荷载，需在混凝土梁内增加配筋，总计约增加30t钢筋。

　　西侧吊装区的塔式起重机型号为ZSC2000B，为确保2台塔式起重机可覆盖整个西站房且不得布置于市政广场标段内，塔式起重机需布置到结构范围以内，这给施工完成后的拆塔工作带来难度。尤其是3号塔式起重机，需在市政广场标段范围内利用500t汽车式起重机拆除。市政广场标段的施工周期未定，假如3号塔式起重机不能在市政广场基坑开挖前拆除，后期将无法拆除。

　　图8 方案3施工总平面布置 

　　此方案解决了土建夹层甩项问题，对于钢结构和土建施工均有利。但存在以下问题:(1)履带式起重机加固通道需增加大量路基箱和混凝土配筋;(2)增加了1台260t履带式起重机和2台2 000t级的塔式起重机;(3)其中1台塔式起重机拆除存在很多不确定因素，不可把控。

　　综上所述，方案3解决了部分问题，但带来了更多的成本问题和不可预测的善后问题，也不可取。

　　2.4 方案4部分提升与部分滑移相结合

　　综合方案1,2,3可知:(1)高架楼面上不宜上大型起重机，尽量控制在50t汽车式起重机以下;(2)混凝土夹层对屋盖施工影响巨大，但不宜全部甩项，否则对土建施工影响大;(3)西站房南侧和西侧有大量混凝土夹层，中部有58m×30.5m洞口，楼面整体拼装、提升难度较大;(4)西站房布置的起重机应遵循既不与市政广场标段产生联系，又要便于拆卸;(5)尽量减少高空作业，便于施工安全、质量和进度控制。

　　因此，方案4为中央站房范围内的南侧混凝土夹层甩项，待屋盖提升完成后再施工，西站房采用滑移施工。

　　1)提升区施工方案

　　提升区根据土建施工流水段划分为3个提升分区，每个分区根据桁架造型特点，又分2次提升(见图9)，便于减少屋脊处施工高度。

　　采用50t汽车式起重机在楼面拼装，然后分别提升，提升完成后各提升分区之间进行合龙，然后整体卸载。典型提升支架如图10所示。

　　2)滑移区施工方案

　　设4条南北向滑移轨道，采取累积滑移方案施工。屋盖共分为10个分块，其中分块3～10在拼装平台利用塔式起重机拼装后累计积滑移，分块1,2在原位置直接吊装。利用M125/75塔式起重机进行滑移单元拼装(见图11)。

　　图9 提升区划分  

　　图1 0 典型提升支架示意  

　　方案4在土建施工和钢结构施工之间找到平衡点，将中央站房的土建夹层甩项，钢结构将西站房改成滑移方案。方案4很好地解决了楼面不能上大型起重机且需尽量减少高空作业的问题。方案4为适合本工程施工的最优方案。

　　图1 1 滑移施工示意(单位:m)  

　　3 结语

　　通过比选，北京星火站屋盖钢结构采用部分提升与部分滑移相结合方案，减少了高空作业量，提高了经济效益，保证了施工工期。