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 1.1  屋蓋鋼結(jié)構(gòu)組成

沙特麥加高鐵站房為麥加-麥地那高鐵沿線最大車站，鋼結(jié)構(gòu)由大廳鋼屋蓋、站臺(tái)鋼屋蓋及附屬結(jié)構(gòu)組成。其中屋蓋結(jié)構(gòu)由傘狀單元沿縱橫向排列組合而成，造型融入了伊斯蘭的拱門(mén)元素，總面積約為10.94萬(wàn)㎡。鋼結(jié)構(gòu)總用量約1.7萬(wàn)t，執(zhí)行BS/EN標(biāo)準(zhǔn)。

候車大廳鋼屋蓋平面尺寸為216m×216m，由柱、柱頭、主梁、次梁、邊梁和拉桿等組成，包含60個(gè)27m長(zhǎng)、27m寬、24.7m高的大傘，大傘柱網(wǎng)呈方形布置，柱中心距為27m×27m，柱頂形成45°方向的拱結(jié)構(gòu)布置，主梁拱跨度約38.2m，拱頂最大標(biāo)高為24.7m；站臺(tái)鋼屋蓋平面尺寸為486m×135m，由360個(gè)13.5m長(zhǎng)、13.5m寬、9m高的小傘組成。大廳及站臺(tái)鋼屋蓋均采用樹(shù)狀柱結(jié)構(gòu)形式，如圖1~5所示。現(xiàn)場(chǎng)連接均采用高精度尺寸控制的高強(qiáng)螺栓端板連接。

大廳鋼結(jié)構(gòu)的伸縮縫位置，基本單元之間的邊梁端部設(shè)置了速度阻尼器(LUD，見(jiàn)圖6)，將邊梁端部連接起來(lái)。承受突發(fā)負(fù)荷（如地震，風(fēng)）時(shí)LUD成為一個(gè)剛性連接裝置，與結(jié)構(gòu)一起受力；而在溫度引起的緩慢膨脹和收縮時(shí)，LUD允許構(gòu)件之間有相對(duì)移動(dòng)。LUD既保證了結(jié)構(gòu)的受力，又釋放了溫度影響。

 1.2  空心異形截面形式

空心異形截面形式和尺寸如圖7~15所示。

鋼結(jié)構(gòu)加工

 2.1  鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工特點(diǎn)

2.1.1  構(gòu)件加工圍繞外觀AESS-4（AESS的含義是建筑外露鋼結(jié)構(gòu)）規(guī)定展開(kāi)，焊縫及表面修補(bǔ)痕跡不可見(jiàn)。這個(gè)要求對(duì)加工全過(guò)程（下料切割、組立、焊接、包裝等）提出了更高的質(zhì)量控制與工藝標(biāo)準(zhǔn)。

（1）鋼材不允許存在鋼廠軋制商標(biāo)，鋼印號(hào)或凸起標(biāo)示；

（2）禁止用咬印式起吊鋼材和構(gòu)件；

（3）拼裝過(guò)程中禁止在構(gòu)件外露表面焊接臨時(shí)支撐，嚴(yán)禁錘擊；

（4）最少的焊縫外露；

（5）對(duì)接焊縫寬窄一致，筆直，且打磨至與母材平齊，焊縫余高為零；

（6）打磨沿焊縫長(zhǎng)度方向，垂直方向打磨易低于母材表面；

（7）在拋丸或噴砂后，對(duì)可見(jiàn)缺陷采用焊接填充或打磨去除缺陷。

2.1.2  構(gòu)件之間采用內(nèi)嵌端板螺栓連接，連接面貼合度需達(dá)到75%以上，長(zhǎng)度角度的精度控制是關(guān)鍵。

2.1.3  構(gòu)件截面組焊縫多，除柱身外，其余構(gòu)件腹板為彎扭件。

2.1.4  構(gòu)件內(nèi)部與MEP專業(yè)穿插作業(yè)。

該項(xiàng)目構(gòu)件加工是集焊接、精度與美觀的三統(tǒng)一，三者相互影響，加工難度極高。

 2.2  陰角縫與陽(yáng)角焊加工細(xì)節(jié)

以柱和柱頭構(gòu)件為例，截面細(xì)部如圖16所示，對(duì)于細(xì)部1和 2的加工分段和焊接部位的確定，均有兩種方案：

方案一：陰角焊縫（細(xì)節(jié)1）要求成直線，且表面平整度暴露在光線下檢驗(yàn)，打磨難度異常大；方案二：在小傘結(jié)構(gòu)后期加工中采用，避免了陰角焊縫打磨，外觀更加美觀，生產(chǎn)工效大幅提高。兩種方案效果比較如表1所示。

表1  細(xì)部1、細(xì)部2的方案一和方案二效果比較

 2.3  柱頭加工過(guò)程

柱頭采用分段流水+胎膜法進(jìn)行加工。柱頭分段為中心箱體部件和柱頭牛腿分別流水加工。中心牛腿與內(nèi)部管道進(jìn)行裝焊，牛腿單獨(dú)組焊，提高了生產(chǎn)效率，降低了焊接變形和焊接內(nèi)應(yīng)力的積累。整體拼裝時(shí)采用胎膜法，確保每一個(gè)柱頭的牛腿端板尺寸和方向一致，保證了柱頭的精度，如圖17~20所示。

 2.4  弧線瓦片的加工

瓦片外貼于柱、梁空心截面，參與結(jié)構(gòu)承載。柱上瓦片為直線型，柱頭和梁上瓦片為弧線型。直線瓦片加工采用上下凹凸模具將鋼板壓制成型，如圖21和圖22所示，上下凹凸模具直徑=圓管內(nèi)徑-2mm，脫模后半圓瓦片回彈須滿足要求。

弧線瓦片加工是在直線瓦片加工的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。彎弧過(guò)程需避免開(kāi)口張開(kāi)和瓦片折皺，并計(jì)算管壁變薄的影響。結(jié)合設(shè)計(jì)中截面構(gòu)造，先將直張瓦片與內(nèi)加勁板進(jìn)行全熔透焊接（見(jiàn)圖23），焊接24小時(shí)100%UT探傷后，通過(guò)液壓千斤頂頂壓冷彎工藝進(jìn)行彎圓（見(jiàn)圖24），靠模弧度同樣需要加放2mm余量用于抵銷彎弧構(gòu)件的回彈。大傘柱內(nèi)MEP管道安裝與測(cè)試如圖25所示，圖26所示為大傘柱身和柱頭貼合組立。

AESS的實(shí)現(xiàn)

該項(xiàng)目按最高外觀標(biāo)準(zhǔn)AESS-4執(zhí)行。除了加工過(guò)程中的工藝措施和質(zhì)量控制，針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)，精工國(guó)際研發(fā)了一整套焊縫表面磨平工具，使表面質(zhì)量不完全取決于工人操作的熟練程度，而是可依靠工具控制（見(jiàn)圖27、圖28）。除銹和油漆后效果分別見(jiàn)圖29和30。

加工完成的AESS構(gòu)件，成品保護(hù)至關(guān)重要，包裝須滿足陸運(yùn)至國(guó)內(nèi)碼頭-裝船-海運(yùn)-卸貨-運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)堆場(chǎng)-安裝等過(guò)程的多次吊裝和倒運(yùn)要求，若在此期間產(chǎn)生磕碰等損害構(gòu)件表面的情況，修補(bǔ)將產(chǎn)生大量費(fèi)用和工時(shí)。本項(xiàng)目構(gòu)件采用珍珠棉全覆蓋包裝保護(hù)，并設(shè)計(jì)了用于運(yùn)輸?shù)闹^專用托盤(pán)。

實(shí)物預(yù)拼裝是螺栓連接精度檢測(cè)與精度保障主要方法之一，對(duì)端板螺栓連接結(jié)構(gòu)尤其重要，項(xiàng)目中同時(shí)采用了3D掃描電腦預(yù)拼裝技術(shù)。預(yù)拼裝不只是檢測(cè)長(zhǎng)度、也同時(shí)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角與扭轉(zhuǎn)角的匹配。圖31是三個(gè)大傘一起預(yù)拼裝的實(shí)景，長(zhǎng)81m、寬27m。圖32是兩個(gè)小傘一起預(yù)拼裝的實(shí)景，長(zhǎng)13.5m、寬27m。預(yù)拼裝后，再進(jìn)行除銹、油漆、包裝等工序。