[摘要]: 武漢火車站鋼結(jié)構包括中央站房結(jié)構、樓面結(jié)構、雨棚結(jié)構和附屬結(jié)構。中央站房和雨棚結(jié)構屋面結(jié)構形式為空間雙曲雙拱結(jié)構，其中屋面桁架采用了多管相貫節(jié)點形式，相貫節(jié)點數(shù)最多達10個，在國內(nèi)尚屬于首例，本文詳細分析了該類節(jié)點的制作工藝,為此類構件的制造提供了參考和依據(jù)。

1  概述

鋼管相貫空間桁架結(jié)構相比球節(jié)點桁架造型美觀，大方。相貫桁架的大規(guī)模使用是從1995年日本大阪關西國際機場建造開始，近年來國內(nèi)外的一些公共建筑如機場航站樓、航空港、候機樓大廳、展覽館、體育館中均有大量的應用。
      武漢火車站多管相貫節(jié)點與其它結(jié)構的相貫節(jié)點又有較大差別：常見桁架結(jié)構相貫桿件數(shù)量一般不超過8個，同時相貫桿件有明顯的主次桿之分，而以武漢站鋼結(jié)構相貫桿件數(shù)量在6-10之間，超過8管相貫數(shù)量較多，同時相貫相件規(guī)格較為接近，無明顯主次之分，制作難度增大許多。

2  加工工藝

      2.1 多管相貫節(jié)點構造
      多管相貫節(jié)點構件分別由桁架上弦縱桿、橫桁架牛腿、直腹桿牛腿、斜腹桿牛腿、拉接板、加勁板等組成，如圖1所示：
 

2.2加工工藝
      工藝流程：地基夯實、抄平、防沉降措施、軸線施測、焊接回路布設→布設組裝胎架→垂直運輸設備調(diào)校、吊索具分類檢驗、臨時支承作業(yè)架布設、點位移植標識，上弦桿吊上胎架進行定位→吊裝定位次桁架牛腿→焊接→探傷→裝配定位直腹桿牛腿垂測核驗→焊接防變形焊序→無損檢驗，確認滿足質(zhì)量等級→裝配定位斜腹桿牛腿→焊接→探傷→測量、校正→裝配定位拉接板→安裝各加強勁→定位正確后進行自檢互檢→合格后提交專職質(zhì)檢員進行驗收→驗收合格后進行焊接→焊后進行探傷→系統(tǒng)實施測量、冷調(diào)熱矯校正→端部余量裁切，見圖2所示：

3  加載試驗

3.1試驗內(nèi)容
      A、單管拉伸試驗，單管拉伸試驗包括兩個試件：一個為未焊接支管的鋼管拉伸試驗，另一個為焊接支管后鋼管的拉伸試驗，測試并比較兩者的屈服強度、極限強度、伸長率等性能。
      B、單平面多管相貫節(jié)點試驗：多管相貫節(jié)點在設計荷載下的受力性能，包括應力分布、構件變形等方面，通過逐步加載的方式，確定節(jié)點的極限承載能力。

3.2試驗對象的選擇
      試驗選擇了F軸主拱跨中的相貫節(jié)點，該相貫節(jié)點支管數(shù)目為8根，屬武漢站中較常見的相貫節(jié)點形式,見圖3所示。

3.3 加載方法及測試
      A、單管拉伸試驗
      單管拉伸試驗在臥式拉力試驗機中進行，加載示意圖如圖4，該裝置加載能力為1200t，預計加載極限拉力為650t左右，見圖4所示。
 

B、單平面相貫節(jié)點試驗
      單平面相貫節(jié)點試驗在剛性反力架中進行，本次試驗采用兩個千斤頂加載，最大加載量為2倍設計荷載值：主管（豎向）千斤頂極限加載壓力為150t左右，腹桿（橫向）千斤頂極限加載壓力為120t左右，如圖5所示：
 

3.4  加載方式
      本次試驗擬采用單調(diào)加載方式，結(jié)合有限元的分析結(jié)果，合理確定每一階段的加載步長。加載順序為：
      （1）預加載——取設計荷載的5％左右，用于檢查、測試各相關設備的連接、工作狀態(tài)；
      （2）彈性加載階段——在模型進入塑性前，加載步長可稍取大一些，比如可取最大彈性荷載的15％左右；
      （3）塑性工作階段——模型進入塑性后，荷載步長要縮短，并根據(jù)現(xiàn)場情形隨時進行調(diào)整，直至模型破壞、加載結(jié)束。

3.5  測試內(nèi)容及方式
      根據(jù)設計單位的要求并結(jié)合有限元分析結(jié)果，測試關鍵部位的應力、應變、位移、指定標距范圍內(nèi)的伸長率；觀察模型的變形態(tài)勢。
      所有的加載、應變、位移數(shù)據(jù)由計算機自動采集并進行實時分析。

3.6  試驗結(jié)果
      試驗結(jié)果與計算值比較穩(wěn)合，相貫節(jié)點在1倍的設計荷載下，節(jié)點變形較小，材料基本處于彈性狀態(tài)；隨著荷載的增加，塑性區(qū)逐漸發(fā)展；在2倍設計荷載下，節(jié)點的水平位移較大，但仍未喪失承載能力。試驗證明該相貫節(jié)點在特定加載方式下是安全的，并具有一定的安全儲備，相貫節(jié)點的制作滿足設計質(zhì)量要求。

4  結(jié)論

武漢站鋼結(jié)構多管相貫節(jié)點的制造工藝，填補國內(nèi)外多管相貫節(jié)點無成熟制造工藝的空白，見圖6所示
 

       參考文獻
      【1】《鋼結(jié)構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50205-2001
      【2】《建筑鋼結(jié)構焊接技術規(guī)程》JGJ81-2002
      【3】《低合金高強度結(jié)構鋼》GB/T1591

      作者簡介：王朝陽，中建鋼構有限公司武漢分公司經(jīng)理。