波浪腹板H型鋼和太空板在運用庫建造中的應(yīng)用

田華良 孫顏頂 王雪竹 張標(biāo) 占進(jìn)軍 劉紅軍

摘要：依托鄭州地鐵3號線運用庫工程，闡述了波浪腹板H型鋼和太空板的應(yīng)用，并對波浪腹板H型鋼和太空板在該項目中的應(yīng)用效果作了分析。

關(guān)鍵詞：波浪腹板H型鋼； 太空板； 運用庫； 工藝流程

中圖分類號：TU758.11文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

財政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合下發(fā)的《關(guān)于加快推動我國綠色建筑發(fā)展的實施意見》中明確提出：“要切實提高綠色建筑在新建建筑中的比重”［1］。波浪腹板H型鋼和太空板作為一種新型構(gòu)件順應(yīng)了綠色建筑發(fā)展的大趨勢，一經(jīng)問世即備受青睞，在建筑材料領(lǐng)域掀起了一場節(jié)材、節(jié)能、環(huán)保的綠色革命［2，3］。為此，本文主要闡述了波浪腹板H型鋼和太空板在鄭州地鐵3號線運用庫建造中的應(yīng)用，并對波浪腹板H型鋼和太空板在該項目中的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析，其研究成果可為后續(xù)類似工程的施工提供參考。

1工程背景

鄭州地鐵3號線航海東路車輛段與綜合基地位于鄭州市經(jīng)開區(qū)，規(guī)劃占地面積約為33.71 ha，本工程范圍內(nèi)生產(chǎn)及辦公用房共22個單體建筑物，房屋建筑面積約13 3100 m2。鄭州地鐵3號線航海東路車輛段與綜合基地見圖1。

鄭州地鐵3號線航海東路車輛段運用庫工程，設(shè)計為門式剛架鋼結(jié)構(gòu)，屋面板采用太空板。門式剛架鋼結(jié)構(gòu)立柱、鋼結(jié)構(gòu)梁的腹板均為波浪形腹板，翼緣板為平直鋼板。運用庫作為車輛段的重要組成部分，一般由雙周三月檢庫和停車列檢庫組成。運用庫主要承擔(dān)列車停放、保養(yǎng)、維修等任務(wù)。

2運用庫施工工藝

運用庫東西長323 m，南北跨度為142 m，占地面積45 000 m2，總用鋼量為2 800 t，其中鋼柱有389根，鋼梁有850根，隅撐、系桿及斜撐若干，鋼材材質(zhì)為Q345B與Q235B。運用庫的施工工藝流程如圖2所示。運用庫鋼結(jié)構(gòu)的吊裝作業(yè)分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)和D區(qū)，如圖3所示。

3波浪腹板H型鋼在運用庫建造中的應(yīng)用

3.1波浪腹板鋼柱、鋼梁安裝

3.1.1鋼柱吊裝

鋼柱吊裝使用旋轉(zhuǎn)法吊裝。主要工藝流程：先用吊車懸提鋼柱，然后將其垂直吊起，當(dāng)柱腳面在杯頂上部200 mm時，通過吊車將吊臂旋轉(zhuǎn)至杯口處，在矯正鋼柱位置后，可緩慢將柱腳放下，在鋼柱到達(dá)設(shè)計位置后，用纜風(fēng)繩、水準(zhǔn)儀及經(jīng)緯儀復(fù)核鋼柱的垂直度及標(biāo)高，滿足要求后使用頂緊裝置、攬風(fēng)繩及鋼楔將鋼柱固定牢，再次復(fù)核后才可解除吊裝繩索，吊裝下一根鋼柱。

3.1.2鋼梁拼裝與吊裝

鋼梁在A軸和B軸之間進(jìn)行拼裝，拼裝的具體構(gòu)件為：鋼梁、吊柱、隅撐等。拼裝胎架采取規(guī)格為400 mm×300 mm×10 mm的成品方鋼。拼裝完成后的鋼梁重約5.5 t，采用兩點吊裝，吊耳規(guī)格為150 mm×150 mm×25 mm，汽車吊選用25 t，滿足吊裝要求。鋼架梁吊升時必須保證吊鉤、鋼繩和鋼架梁在一條垂直線上，吊起后應(yīng)基本保持水平（圖4）。

第一榀鋼架梁吊裝就位，在與鋼柱連接處用螺栓連接后，應(yīng)用四根纜風(fēng)繩從兩邊將鋼架梁拉牢，加以臨時固定。第二榀屋架吊裝就位，安裝屋架間的系桿與水平撐，構(gòu)成一個穩(wěn)定的空間體系，依次向后安裝剩余鋼架。

3.2波浪腹板H型鋼應(yīng)用效果分析

3.2.1波浪腹板H型鋼的力學(xué)特性

高而薄的波浪腹板構(gòu)件可以大大提高梁的抗剪受力性能，抗剪屈曲荷載較同厚度的平腹板構(gòu)件可以超出幾倍到幾十倍；作為受彎和壓彎構(gòu)件，由于波浪腹板的面外剛度增強(qiáng)，可以通過提高腹板的高度、減少腹板的厚度來提高梁的承載力，其跨度越大，承載力效率就越高；作為軸心受壓構(gòu)件，可以通過減少腹板厚度、增大翼緣寬度提高構(gòu)件的慣性矩和整體穩(wěn)定性［4］。

3.2.2波浪腹板H型鋼的節(jié)能特性

工程實踐表明，波浪腹板門式剛架梁柱用鋼量與平腹板門式剛架相比較可減少約14.0%，且波紋腹板門式剛架鋼結(jié)構(gòu)與平腹板門式剛架鋼結(jié)構(gòu)相比具有更好的整體剛度和構(gòu)件截面剛度［5］；波浪腹板吊車梁、平臺梁與傳統(tǒng)平腹板同類構(gòu)件相比，不需要設(shè)置加勁肋，波浪腹板構(gòu)件可節(jié)省大量加勁肋板件、焊接工作量和焊材，有效降低材料和人工成本。

4太空板在運用庫建造中的應(yīng)用

4.1屋面板安裝

屋面板采用太空板，其由上下水泥面層，發(fā)泡水泥芯材，鋼邊肋等復(fù)合而成的新型產(chǎn)品，其所能承受的荷載為3.1 kN/m2，可滿足設(shè)計的要求［6］。

4.2屋面板施工

屋面板的主要施工工藝流程：

（1） 平板吊裝。將屋面板吊裝為四點吊裝，按照設(shè)計要求確認(rèn)施工順序，按照先平面板安裝再立面板安裝，由檐口向屋脊鋪設(shè)的原則進(jìn)行施工。

（2） 調(diào)板。安裝板縫的軸線的偏差應(yīng)控制在5 mm以內(nèi)，寬度在10 mm以內(nèi)。若偏差過大應(yīng)使用撬棒進(jìn)行微調(diào)。

建筑設(shè)備與建筑材料田華良， 孫顏頂， 王雪竹， 等： 波浪腹板H型鋼和太空板在運用庫建造中的應(yīng)用

（3） 焊接固定。鋼梁與每塊板的焊接應(yīng)滿足規(guī)范要求，至少有三點，焊縫的厚度為4 mm，長度大于60 mm，焊縫的質(zhì)量等級為三級。

（4） 立板安裝。先安裝屋面的縱向立板，隨后沿屋面橫向設(shè)置通線安裝立板，將立板與立板、立板與鋼梁焊接牢固。

（5） 天溝板安裝。檐溝使用4 mm的鋼板，將C型檁條支架安裝在設(shè)計的位置處，在每隔1.5 m處設(shè)置角鋼拉桿與天溝板焊接。

（6） 板縫處理。板縫的采用聚苯乙烯棒充填，然后再用水泥珍珠巖砂漿澆筑，最后用聚合物防水砂漿填平壓實抹光［6］。

4.3太空板應(yīng)用效果分析

（1） 建造更為高效。太空板完全能替代屋面現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)板、保溫板，其通過吊裝焊接與屋架直接連接，且防水施工無需找平層施工，不僅提高了屋面的施工速度，而且實現(xiàn)了保溫層和結(jié)構(gòu)層一體化施工。太空板安裝效果見圖5。

（2） 綜合造價低。發(fā)泡水泥復(fù)合板制作周期短，運輸方便，施工快，可以保證工程進(jìn)度，節(jié)約人工成本，比黏土磚、空心砌塊磚等降低工程總等價的20%。

（3） 輕質(zhì)抗震、減輕基礎(chǔ)承重。發(fā)泡水泥復(fù)合板與黏土實心磚相比，輕3～4倍以上，比空心砌塊磚輕2～3倍以上，減少了大梁、大柱、基礎(chǔ)的荷載。

（4） 保溫隔熱性能好。發(fā)泡水泥復(fù)合板保溫性能超過厚度570 mm磚墻，用發(fā)泡水泥復(fù)合板不用再做外墻泡沫保溫層。

5結(jié)論

波浪腹板鋼構(gòu)件是一種新型高效型材，解決了平腹板局部容易失穩(wěn)變形問題，大大降低了用鋼量，具有節(jié)能、節(jié)材、綠色環(huán)保的特點；太空板作為新型建筑材料具有施工速度快、輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔音等特點；波浪腹板鋼構(gòu)件和太空板作為一種新型構(gòu)件順應(yīng)了綠色建筑發(fā)展的大趨勢，在建筑環(huán)境市場體系中得到了市場認(rèn)可，在未來必將有更好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

［1］財政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 關(guān)于加快推動我國綠色建筑發(fā)展的實施意見［S］. 2012.

［2］呂悅，于建.具有廣闊前途的太空板產(chǎn)品［J］.工程建設(shè)與設(shè)計，2004（3）：58-59.

［3］郭彥林， 王小安， 張慶林，等. 波浪腹板門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計理論及應(yīng)用［J］. 建筑結(jié)構(gòu)， 2011， 41（4）：11-19.

［4］郭彥林， 張慶林， 王小安. 波浪腹板工形構(gòu)件抗剪承載力設(shè)計理論及試驗研究［J］. 土木工程學(xué)報， 2010，43（10）：45-52.

［5］黃炳生， 沙翰宇. 波浪腹板H型鋼梁翼緣局部穩(wěn)定性研究［J］. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報， 2017， 25（4）：816-823.

［6］劉強(qiáng). 發(fā)泡水泥復(fù)合板（太空板）在鋼構(gòu)屋面的研究與應(yīng)用［J］. 建筑， 2019（7）：77-18.

［基金項目］中建二局科技資助（項目編號：2022QN140001）；中國建筑第二工程局有限公司科技資助計劃（項目編號：91110000100024296D200003）

［作者簡介］田華良（1985—），男，本科，工程師，主要研究方向為軌道交通地基與基礎(chǔ)。