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

1  概述

鋼管相貫空間桁架結構相比球節點(diǎn)桁架造型美觀(guān)，大方。相貫桁架的大規模使用是從1995年日本大阪關(guān)西國際機場(chǎng)建造開(kāi)始，近年來(lái)國內外的一些公共建筑如機場(chǎng)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(chē)站多管相貫節點(diǎn)與其它結構的相貫節點(diǎn)又有較大差別：常見(jiàn)桁架結構相貫桿件數量一般不超過(guò)8個(gè)，同時(shí)相貫桿件有明顯的主次桿之分，而以武漢站鋼結構相貫桿件數量在6-10之間，超過(guò)8管相貫數量較多，同時(shí)相貫相件規格較為接近，無(wú)明顯主次之分，制作難度增大許多。

2  加工工藝

      2.1 多管相貫節點(diǎn)構造
      多管相貫節點(diǎn)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(shí)、抄平、防沉降措施、軸線(xiàn)施測、焊接回路布設→布設組裝胎架→垂直運輸設備調校、吊索具分類(lèi)檢驗、臨時(shí)支承作業(yè)架布設、點(diǎn)位移植標識，上弦桿吊上胎架進(jìn)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(wú)損檢驗，確認滿(mǎn)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(jìn)行自檢互檢→合格后提交專(zhuān)職質(zhì)檢員進(jìn)行驗收→驗收合格后進(jìn)行焊接→焊后進(jìn)行探傷→系統實(shí)施測量、冷調熱矯校正→端部余量裁切，見(jiàn)圖2所示：

3  加載試驗

3.1試驗內容
      A、單管拉伸試驗，單管拉伸試驗包括兩個(gè)試件：一個(gè)為未焊接支管的鋼管拉伸試驗，另一個(gè)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(cháng)率等性能。
      B、單平面多管相貫節點(diǎn)試驗：多管相貫節點(diǎn)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(guò)逐步加載的方式，確定節點(diǎn)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點(diǎn)，該相貫節點(diǎn)支管數目為8根，屬武漢站中較常見(jiàn)的相貫節點(diǎn)形式,見(jiàn)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(jìn)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(jiàn)圖4所示。
 

B、單平面相貫節點(diǎn)試驗
      單平面相貫節點(diǎn)試驗在剛性反力架中進(jìn)行，本次試驗采用兩個(gè)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加載方式，結合有限元的分析結果，合理確定每一階段的加載步長(cháng)。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(guān)設備的連接、工作狀態(tài)；
      （2）彈性加載階段——在模型進(jìn)入塑性前，加載步長(cháng)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(jìn)入塑性后，荷載步長(cháng)要縮短，并根據現場(chǎng)情形隨時(shí)進(jìn)行調整，直至模型破壞、加載結束。

3.5  測試內容及方式
      根據設計單位的要求并結合有限元分析結果，測試關(guān)鍵部位的應力、應變、位移、指定標距范圍內的伸長(cháng)率；觀(guān)察模型的變形態(tài)勢。
      所有的加載、應變、位移數據由計算機自動(dòng)采集并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。

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

4  結論

武漢站鋼結構多管相貫節點(diǎn)的制造工藝，填補國內外多管相貫節點(diǎn)無(wú)成熟制造工藝的空白，見(jiàn)圖6所示
 

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

      作者簡(jiǎn)介：王朝陽(yáng)，中建鋼構有限公司武漢分公司經(jīng)理。