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 1.1  屋蓋鋼結構組成

沙特麥加高鐵站房為麥加-麥地那高鐵沿線最大車站，鋼結構由大廳鋼屋蓋、站臺鋼屋蓋及附屬結構組成。其中屋蓋結構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元素，總面積約為10.94萬㎡。鋼結構總用量約1.7萬t，執行BS/EN標準。

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27m長、27m寬、24.7m高的大傘，大傘柱網呈方形布置，柱中心距為27m×27m，柱頂形成45°方向的拱結構布置，主梁拱跨度約38.2m，拱頂最大標高為24.7m；站臺鋼屋蓋平面尺寸為486m×135m，由360個13.5m長、13.5m寬、9m高的小傘組成。大廳及站臺鋼屋蓋均采用樹狀柱結構形式，如圖1~5所示。現場連接均采用高精度尺寸控制的高強螺栓端板連接。

大廳鋼結構的伸縮縫位置，基本單元之間的邊梁端部設置了速度阻尼器(LUD，見圖6)，將邊梁端部連接起來。承受突發負荷（如地震，風）時LUD成為一個剛性連接裝置，與結構一起受力；而在溫度引起的緩慢膨脹和收縮時，LUD允許構件之間有相對移動。LUD既保證了結構的受力，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。

鋼結構加工

 2.1  鋼結構構件加工特點

2.1.1  構件加工圍繞外觀AESS-4（AESS的含義是建筑外露鋼結構）規定展開，焊縫及表面修補痕跡不可見。這個要求對加工全過程（下料切割、組立、焊接、包裝等）提出了更高的質量控制與工藝標準。

（1）鋼材不允許存在鋼廠軋制商標，鋼印號或凸起標示；

（2）禁止用咬印式起吊鋼材和構件；

（3）拼裝過程中禁止在構件外露表面焊接臨時支撐，嚴禁錘擊；

（4）最少的焊縫外露；

（5）對接焊縫寬窄一致，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，對可見缺陷采用焊接填充或打磨去除缺陷。

2.1.2  構件之間采用內嵌端板螺栓連接，連接面貼合度需達到75%以上，長度角度的精度控制是關鍵。

2.1.3  構件截面組焊縫多，除柱身外，其余構件腹板為彎扭件。

2.1.4  構件內部與MEP專業穿插作業。

該項目構件加工是集焊接、精度與美觀的三統一，三者相互影響，加工難度極高。

 2.2  陰角縫與陽角焊加工細節

以柱和柱頭構件為例，截面細部如圖16所示，對于細部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（細節1）要求成直線，且表面平整度暴露在光線下檢驗，打磨難度異常大；方案二：在小傘結構后期加工中采用，避免了陰角焊縫打磨，外觀更加美觀，生產工效大幅提高。兩種方案效果比較如表1所示。

表1  細部1、細部2的方案一和方案二效果比較

 2.3  柱頭加工過程

柱頭采用分段流水+胎膜法進行加工。柱頭分段為中心箱體部件和柱頭牛腿分別流水加工。中心牛腿與內部管道進行裝焊，牛腿單獨組焊，提高了生產效率，降低了焊接變形和焊接內應力的積累。整體拼裝時采用胎膜法，確保每一個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，參與結構承載。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上進行的。彎弧過程需避免開口張開和瓦片折皺，并計算管壁變薄的影響。結合設計中截面構造，先將直張瓦片與內加勁板進行全熔透焊接（見圖23），焊接24小時100%UT探傷后，通過液壓千斤頂頂壓冷彎工藝進行彎圓（見圖24），靠模弧度同樣需要加放2mm余量用于抵銷彎弧構件的回彈。大傘柱內MEP管道安裝與測試如圖25所示，圖26所示為大傘柱身和柱頭貼合組立。

AESS的實現

該項目按最高外觀標準AESS-4執行。除了加工過程中的工藝措施和質量控制，針對項目特點，精工國際研發了一整套焊縫表面磨平工具，使表面質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（見圖27、圖28）。除銹和油漆后效果分別見圖29和30。

加工完成的AESS構件，成品保護至關重要，包裝須滿足陸運至國內碼頭-裝船-海運-卸貨-運至現場堆場-安裝等過程的多次吊裝和倒運要求，若在此期間產生磕碰等損害構件表面的情況，修補將產生大量費用和工時。本項目構件采用珍珠棉全覆蓋包裝保護，并設計了用于運輸的柱頭專用托盤。

實物預拼裝是螺栓連接精度檢測與精度保障主要方法之一，對端板螺栓連接結構尤其重要，項目中同時采用了3D掃描電腦預拼裝技術。預拼裝不只是檢測長度、也同時檢測旋轉角與扭轉角的匹配。圖31是三個大傘一起預拼裝的實景，長81m、寬27m。圖32是兩個小傘一起預拼裝的實景，長13.5m、寬27m。預拼裝后，再進行除銹、油漆、包裝等工序。