南寧東站總建筑面積26.7萬(wàn)㎡，其中站房面積12萬(wàn)㎡，是我國(guó)溝通中國(guó)-東盟的國(guó)際性鐵路交通綜合樞紐工程，總規(guī)模3場(chǎng)24站臺(tái)面30線(含正線)。其強(qiáng)烈現(xiàn)代感的建筑外觀充分體現(xiàn)了南大門(mén)的恢宏氣勢(shì)，又展現(xiàn)出綠城崛起的未來(lái)態(tài)勢(shì)。

正立面 ▲

站房最大平面尺寸順軌方向?yàn)?86m，垂直于軌道方向?yàn)?14.8m。主站房地下一層，地上三層。站房結(jié)構(gòu)安全等級(jí)一級(jí)，抗震設(shè)防烈度6度，設(shè)計(jì)基本加速度為0.10g，設(shè)計(jì)分組為第一組，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，抗震設(shè)防類(lèi)別為乙類(lèi)建筑。

順軌方向剖面  ▲

屋蓋結(jié)構(gòu)順軌道方向跨度為42m+66m+42m，垂軌向跨度33.1 m～46.25m。根據(jù)建筑造型及屋蓋大開(kāi)洞的采光要求，屋蓋采用管桁架與網(wǎng)架相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系，支承屋蓋的結(jié)構(gòu)柱采用鋼管混凝土柱。為了減小中間大跨屋蓋結(jié)構(gòu)的撓度和桿件截面，設(shè)計(jì)中將兩側(cè)低標(biāo)高處小跨屋蓋與中間大跨屋蓋結(jié)構(gòu)連成整體?？紤]屋蓋匯水面較大，采用結(jié)構(gòu)找坡以滿(mǎn)足屋面排水要求，同時(shí)也利于提高屋蓋豎向平面內(nèi)的剛度。為減小溫度作用效應(yīng)和提高結(jié)構(gòu)抗震性能，設(shè)置2道與軌道平行的變形縫。分縫處屋蓋結(jié)構(gòu)垂軌向柱距為33.1m，縫設(shè)在跨中，采用網(wǎng)架（桁架）對(duì)挑來(lái)實(shí)現(xiàn)，桁架高度2m～3m左右。本工程候車(chē)大廳層高較高，為了減小柱頂位移，將管桁架上下弦均與柱連接。

屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了以下三種方案比選，方案1：高度4.5～6.0m單層局部抽空網(wǎng)架；方案2：高度3.0m局部雙層加強(qiáng)網(wǎng)架；方案3：高度6.0m管桁架。垂直于鐵軌方向柱間布置主桁架，平行于鐵軌方向結(jié)合天窗的開(kāi)洞布置次桁架。

針對(duì)上述3種方案，分別進(jìn)行計(jì)算分析，并按中間兩跨43m及兩側(cè)相鄰各半跨33.1m范圍進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，比選結(jié)果見(jiàn)下表。

從結(jié)果可看出，局部雙層網(wǎng)架的用鋼量最省，管桁架的用鋼量稍高，但管桁架桿件數(shù)量少、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，對(duì)屋面留設(shè)采光窗的適應(yīng)性好，因此最終采用的是管桁架與局部單層網(wǎng)架相結(jié)合的屋蓋體系。

結(jié)構(gòu)模型示意  ▲

玻璃天窗采用帶拉桿和撐桿的箱型鋼梁，帶拉桿鋼梁間距為7m，跨度41.2m，鋼梁按5%起坡，形成類(lèi)似三角屋架的受力形式。這種結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)潔，并將天窗荷載傳到鋼管柱附近的垂軌向桁架，減少了天窗間順軌向桁架的受力和結(jié)構(gòu)高度。設(shè)計(jì)中，拉索采用φ70的Q345鋼桿而不是鋼絞線，也不施加預(yù)張力，通過(guò)鋼梁起拱實(shí)現(xiàn)拉索的張緊，便于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工的同時(shí)，又能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)受力需要。

天窗建筑與結(jié)構(gòu)關(guān)系示意  ▲

南北兩側(cè)站房立面上樹(shù)枝一樣的造型桿件是設(shè)計(jì)的一個(gè)亮點(diǎn)。由于這個(gè)桿件的設(shè)置，導(dǎo)致部分柱子不能升起支撐屋蓋網(wǎng)架。為了使結(jié)構(gòu)受力合理，降低工程造價(jià)，將樹(shù)枝桿件用倒放四角錐網(wǎng)架與屋蓋網(wǎng)架聯(lián)系起來(lái)，形成多點(diǎn)支撐的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。這樣處理不僅極好的體現(xiàn)了建筑效果，而且用鋼量較低。

轉(zhuǎn)角處柱頂造型 ▲

站臺(tái)雨棚位于主站房?jī)蓚?cè)，對(duì)稱(chēng)布置，每側(cè)站臺(tái)雨棚的平面尺寸為117m×324m，最大的柱網(wǎng)尺寸為21m x 24.75 m。站臺(tái)雨棚采用圓鋼管柱，順鐵道方向設(shè)置魚(yú)腹式主梁，在主梁上設(shè)置間距7m的次梁。雨棚屋面坡度通過(guò)鋼梁起坡實(shí)現(xiàn)。

站臺(tái)雨棚  ▲

雨棚鋼結(jié)構(gòu)自重輕、跨度大，在風(fēng)吸力作用下，雙管鋼梁下翼緣可能受壓。在鋼梁下翼緣受壓時(shí)，為了避免因鋼梁承載力由平面外穩(wěn)定控制而造成鋼材強(qiáng)度利用率低，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是通過(guò)設(shè)置連接屋面檁條與鋼梁下翼緣的角鋼隅撐來(lái)減小鋼梁下翼緣的平面外計(jì)算長(zhǎng)度。由于這種構(gòu)造中的角鋼外露，影響建筑的美觀。對(duì)本工程雙管鋼梁尤其不能接受。設(shè)計(jì)采用了一種專(zhuān)利技術(shù)：雙管鋼梁的“T”形隅撐，包括圓形立管與槽鋼剛性連接形成T形結(jié)構(gòu)，圓形立管與雙管鋼梁焊接，檁條通過(guò)螺栓連接于槽鋼上。本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)越性在于：這種T形隅撐既能有效地減小雙管鋼梁的面外計(jì)算長(zhǎng)度、保證其面外整體穩(wěn)定性，又能與建筑相協(xié)調(diào)，滿(mǎn)足建筑對(duì)美觀的要求。

站臺(tái)雨棚T形隅撐施工現(xiàn)場(chǎng)圖 ▲

烏魯木齊新客站總建筑面積17萬(wàn)㎡，其中站房面積10萬(wàn)㎡，是新疆最大的綜合交通樞紐，集高鐵、軌道交通、城際鐵路、公交、出租等為一體，實(shí)現(xiàn)各種換乘方式無(wú)縫對(duì)接。

站房東西面寬約220m、南北進(jìn)深約340m，平面呈圓弧形，最高點(diǎn)標(biāo)高41m，檐口標(biāo)高18.5m，采用中間高，兩側(cè)低的形態(tài)，達(dá)到最合理的空間容積。站房地上2層，為站臺(tái)層和高架層，地下1層為出站層。站房主體結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土柱＋鋼骨混凝土框架梁結(jié)構(gòu)體系，屋蓋采用鋼管混凝土柱＋鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系。

站房屋蓋建筑外形為拱形殼體，投影面積約5.5萬(wàn)㎡，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)向343m，寬152~252m，跨度最大為75m，懸挑跨度最大為24m，候車(chē)大廳屋蓋設(shè)有條形采光天窗。屋蓋結(jié)構(gòu)采用兩向正交正放網(wǎng)架，在南北向中間采用雙柱懸挑方式設(shè)伸縮縫斷開(kāi)，將屋蓋分為2個(gè)溫度區(qū)段。網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)采用焊接球節(jié)點(diǎn)，整個(gè)屋蓋支承在高架候車(chē)層上的鋼管混凝土框架柱上，柱頂支座一般采用抗震球型鉸支座，在結(jié)構(gòu)縫處的兩排柱頂采用剛接連接。

根據(jù)建筑造型及使用功能需求，屋蓋結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：1）屋蓋為不規(guī)則拱形曲面，造型復(fù)雜；2）下方商業(yè)高架夾層有凈高要求、檐口懸挑盡量要薄，網(wǎng)架高度受限；3）中央大廳有大面積采光帶，網(wǎng)架做挖空處理，連續(xù)性差，傳力復(fù)雜；4）網(wǎng)架與復(fù)雜的立面幕墻聯(lián)系緊密，網(wǎng)格劃分及設(shè)計(jì)應(yīng)考慮幕墻的分格及支承；5）框架柱高達(dá)23m左右，柱受力大。

網(wǎng)架采用Rhinoceros實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面網(wǎng)架的精確建模，網(wǎng)格劃分與幕墻分格對(duì)應(yīng)便于支撐幕墻。為保證和加強(qiáng)網(wǎng)架桿件的穩(wěn)定性，在屋蓋四周、支座處及采光天窗洞口周邊布置支撐。屋蓋計(jì)算考慮了下部結(jié)構(gòu)的共同作用，取包絡(luò)設(shè)計(jì)。根據(jù)網(wǎng)架提升施工過(guò)程進(jìn)行了施工模擬分析?？蚣苤^高，承受內(nèi)力大，框柱的設(shè)計(jì)是確保屋蓋設(shè)計(jì)安全的關(guān)鍵之處。框架柱采用鋼管混凝土柱，進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)，采用MIDAS進(jìn)行中震彈性復(fù)核，大震不屈的彈塑性分析。防震縫兩側(cè)內(nèi)力大的兩排柱柱頂剛接連接，顯著減小柱底彎矩，并且結(jié)構(gòu)抗側(cè)能力增強(qiáng)。柱頂側(cè)移減小，鋼管混凝土柱具有足夠的變形以增加屋蓋整體結(jié)構(gòu)耗能能力。

網(wǎng)架桿件規(guī)格φ83x4.5-φ450x30，桿件材質(zhì)主要為Q345C，在支座附近受力大的桿件采用Q420GJC，板厚≥40mm、管徑≥400mm時(shí)附加Z15性能。

屋蓋網(wǎng)架采用分片地面組裝、分片整體提升、高空對(duì)接的施工方法。利用高架層作為施工平臺(tái)，將整個(gè)網(wǎng)架分為幾個(gè)小單元，在地面定位放線，焊接成型，按單元整體提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，各單元間在高空進(jìn)行整體對(duì)接。整體對(duì)接完成后，對(duì)屋蓋進(jìn)行整體同步分級(jí)卸載。提升安裝作業(yè)簡(jiǎn)便，拼裝及組拼基本上在樓面完成，施工條件好，安全性高，也有利于焊接質(zhì)量控制，有利于多區(qū)域同時(shí)施工。但整個(gè)施工過(guò)程技術(shù)難度大、要求高。

整個(gè)項(xiàng)目采用了BIM技術(shù)，是集建模、檢測(cè)、計(jì)算、模擬、數(shù)據(jù)集成等工作為一體的三維建筑信息管理工程，這項(xiàng)工作覆蓋了工程的設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、制造、施工管理乃至后期運(yùn)營(yíng)管理的建筑全生命周期。

貴陽(yáng)北火車(chē)站總建筑面積20.2萬(wàn)㎡，其中站房面積12萬(wàn)㎡，是迄今為止我國(guó)西南地區(qū)規(guī)模最大的綜合性鐵路交通樞紐工程。

屋蓋順鐵道線方向跨度為39m+60m+39m，垂直于鐵道線方向柱距主要為42m、33m。鋼屋蓋總體上采用正放四角錐網(wǎng)架，結(jié)合采光帶布置局部抽空形成立體桁架結(jié)構(gòu)。相對(duì)于純粹的管桁架結(jié)構(gòu)，本工程邊緣區(qū)采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，一方面加強(qiáng)了管桁架平面外的約束，結(jié)構(gòu)整體剛度更好；另一方面，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)格大小適中，減小了屋面檁條的跨度和截面。實(shí)際效果表明這種混合結(jié)構(gòu)可以最大限度地兼顧結(jié)構(gòu)傳力需要與建筑美觀要求。

為了發(fā)揮鋼管混凝土柱上段的強(qiáng)度，減小層間位移，支承屋蓋的鋼管混凝土柱頂端與屋蓋結(jié)構(gòu)上下弦均連接。

鋼結(jié)構(gòu)屋蓋在高架層樓面上拼裝，分塊吊裝到設(shè)計(jì)標(biāo)高后再焊接成整體，然后同步施工屋面板及高架夾層，設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工順序進(jìn)行整體計(jì)算分析。

受站場(chǎng)條件及建筑室內(nèi)空間效果限制，站房屋面不能在變形縫兩側(cè)分別設(shè)柱形成完全脫開(kāi)的結(jié)構(gòu)。由于屋蓋結(jié)構(gòu)跨度大，為了避免兩側(cè)懸挑端部在活荷載或風(fēng)荷載作用下?lián)隙炔灰恢拢斐晌菝孀冃慰p蓋板連接破壞，影響防水效果，因此將變形縫設(shè)置在柱開(kāi)間的正中，兩側(cè)分別懸挑16.5m。由于屋蓋變形縫位置與高架候車(chē)層變形縫位置不對(duì)齊，幕墻在屋蓋變形縫與樓面變形縫對(duì)應(yīng)的位置均應(yīng)設(shè)置變形縫，這兩條變形縫之間的幕墻由于下端與上端分別以不同的結(jié)構(gòu)單元為支點(diǎn)，因此在上端設(shè)置了只提供與幕墻面垂直的支承，但在幕墻平面內(nèi)方向可搖擺變形的支座。為了避免屋蓋撓度對(duì)幕墻立柱的不利影響，該支座還要求能適應(yīng)豎向變形差，構(gòu)造詳見(jiàn)下圖。

幕墻上端支座   ▲

站臺(tái)雨棚采用鋼框架結(jié)構(gòu)，為了避免傳統(tǒng)隅撐角鋼外露引起的美觀問(wèn)題，設(shè)計(jì)采用了一種T形隅撐，通過(guò)與檁條T形焊接的撐桿來(lái)減小工字型鋼梁面外計(jì)算長(zhǎng)度，保證工字型鋼梁面外穩(wěn)定。

項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中采用的多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)均已取得國(guó)家專(zhuān)利：一種屋蓋與樓面變形縫不對(duì)齊的幕墻連接結(jié)構(gòu)（ZL201320863376.6）、一種預(yù)應(yīng)力混凝土梁和鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)（ZL201320636571.5）、雙管鋼梁的T形隅撐（ZL201320503957.9）。