新广州火车站钢结构节点深化设计与数值分析.pdfVIP

第九届全国现代结构工程学术研讨会 新广州火车站钢结构节点深化设计与数值分析 蔺军高继领李建华徐春兰付亮 p}目n＆口{R0日．Ⅱ#自*214231 提要；斩广州火车站是我国在建的四太高铁客运枢纽之一，本文主要对其独具特色的站台无柱雨棚铜静架支掉预应力索拱 结构、主站房度中央采光带、^口尢口悬执结构的预应力囊薛与索壳组合双曲弧形屋盖钢结构体系的节点槔化设计 与施I等内容进行说明。着重刚进丁索拱与素壳索夹节点、圆形、蓿形厦椭圆形变截面锥肜柱异面分叉节点及柱顶 扳式剐接节点、采光带单层H壳箱粱交忙刷接节点普重要节点类型所采取的濂化设计方法、复杂节点的有限元教值 分析等内容，目供同粪走型建筑镕结构I程的设计与施I参考。 美鼍词：新广州火车站，素拱．索壳，节点设计．数值分析 一、工程概况 新广州火车站位于广州市番禺医，是全国在建的四太高铁客运枢纽之一，总建筑面积约36万平米， 建筑最高点标高52m，分三层，其中顶层的大跨度铜结构屋盖投影面积为2l万平方米．整体建筑效果如圈 1所示， 圉1新广州火车站建筑效果围 根据建筑使用要求与结构设防烈度等因素综合考虑，新广州火车站结构主体采用站桥共柱形式，地下 层为现浇钢筋掘凝土结构；12I一!0m层以上采用大跨度预应力粱板混凝土与钢桁架粱柱组合结构：21Om层 以上及屋面采用大跨度钢结构体系，平面形状为边缘有突出的近似正方形，覆盖尺寸576mX475m。屋盖铜 结构体系主要包括无站台柱雨棚、主站房弧形钢屋盖、中央采光带、入口大厅悬挑结构四个部分，其中无 站台柱雨棚采用钢桁架支撑的预应力索拱结构．主站房屋盖、中央采光带、入口太厅悬挑结构为钢桁架支 撑的预应力索拱和索壳两种结构的组合体系，如图2。 Im建筑2009增刊 第九属全国现代结构工程学术研讨会 图2新广州火车站屋盖钢结构整体模型围 二、 钢结构节点深化设计与数值分析 车工程结构设计新颖．空同跨度与悬挑尺寸太(索拱、索壳结构最太跨度分别达到89m和58m，入口 与Q390GJC)、厚度大．构件与节点的深化设计与制作、施工等具有相当的难度。 整体建筑钢结构构件类型包括圆管(桁架)，方形、矩形及椭圆形变截面梭形管(桁架)、H彤钢(巨 型桁架)及铸钢件等，用镉量选8万吨。构件问主要采用焊接、栓焊混合连接、销轴连接、铸钢节点连接、 铸钢与焊接混台连接等多种方式。大跨度屋盖钢结构的钢管构件主要采用空间相贯焊连接，索拱与索壳的 索夹节点、变截面锥形柱分叉节点及部分梁柱多管交汇节点采用铸钢节点形式，锥形柱与纵桁架连接的柱 顶节点采用板式加劲刚接节点，索拱、索壳的锚固端头、雨棚支承斜柱等采用销轴铰结连接。其中最重要 的节点连接类型主要有： (一)索*与索先张翦蛄椅索太节点 置(中央采光带单榀索壳结构间隔23m)，为有技抵抗屋盖拱结构竖向荷载作用下产生的极大水平推力、提 高拱身结构的刚度和稳定性。在拱架下方布置了预应力拉索，如图3所示。要求索拱在屋面恒载作用下的 拱脚支座反力为零．从而使屋面结构支承桁架与承重结构柱的受力状况得以极大的改善。索拱、索壳连同 结构纵向连续布置的梯形、倒三角形与月牙形支承桁架及其承重柱一起，构成了索拱与索壳张弦组合结构 的空间整体受力体系。 考虑索拱与索壳结构索夹节点部位的受力与构造复杂，在上述士耍承重结构中所起的重要作用、需保 力安全，除进行必要的节点试验外，根据结构活载、风载、温度及地震等多种作用组台工况下整体计算结 果的最不利情形，并考虑预应力拉索对索道孔壁、夹片问高强螺栓对孔壁的滑移情形，对其进行了多种节 点受力与变形的弹靼性有限元数值分析，典型计算结果如图5所示。 T_E建筑2009增刊 第九届全国现代结构工程学术研讨会 ．p 图3单榀索拱、索壳结构示意图 围4索拱、索壳结构索夹铸钢节点 邈…；“鸫