青岛北站建筑的灵感来自青岛海滨印象，整体造型富有动感又伸展飘逸。其采用新颖独特的立体交叉拱作为建筑主要结构体系，支撑起曲线优美的屋顶，象征着青岛会以博大的胸怀迎接来自五湖四海的宾客，是山东省目前唯一的特大型铁路客运站和综合性交通枢纽。

1 工程概况

青岛北站位于山东省青岛市李沧区沧海路，车站总建筑面积约15万m²，邻近海边。青岛北站结构体系复杂，地上两层（西边局部有第三层观景平台），地下两层（局部三层），地下通道结构与地铁结构接驳，实现无缝衔接与换乘。地上主体结构由主站房（包括屋盖、高架候车层、东西广厅）和两侧对称的站台无柱雨棚组成。

青岛北站平面布置图

青岛北站工程照片

主站房屋盖东西长约350m，南北宽约168～213m，为复杂的空间钢结构体系，拱形受力体系跨度为101.2～148.7m不等，最大悬挑约30m，每榀拱形受力体系通过几何单元的变化来模拟飞鸟展翅的姿态，拱形体系支座之间设预应力拉索，以平衡水平力。屋盖结构直接落地，其支承斜拱在9.000m标高处穿过高架候车层楼板，且与下部高架候车层结构为互相独立的结构单元。主站房高架候车层平面尺寸约为120m×205m，为由Y形柱和实腹工字形梁组成的钢框架体系。站台无柱雨棚采用平面管桁架拉索结构，最大跨度38.5m。

青岛北站建成后照片

2 屋盖体系

主站房屋盖东西长约350m，南北宽约168～213m，为10榀平行于轨道的立体拱架。两立体拱架间距离为22，33，44m不等，屋盖横梁与主拱通过5m（高）×3.8m（宽）纵向屋脊大梁连成整体结构。每榀立体拱架由1榀拱、4根横梁、6对V形撑、16根交叉索以及横梁间的纵向主檩条组成。2根横梁的间距一般为22m，拱跨度为101.2～148.7m，为了减少基础与地基的水平推力负担，拱脚利用埋设在地面下方的拉索连接在一起。交叉索分为承重索和抗风索：在重力荷载作用下，承重索索力加大；在屋面风吸力作用下，抗风索索力加大。

主站房屋盖结构三维图

主站房屋盖结构三维轴侧图

立体拱架立面和三维图

因屋盖结构的复杂性，对屋盖结构动力特性进行了分析，并进行了各种试验验证和特殊设计，包括：立体拱架缩尺试验、异形截面试验、节点试验、V形撑设计、钢结构抗火设计。

缩尺试验模型

主拱截面

屋面横向主梁截面

中间屋脊纵梁截面

拉索布置图

复杂节点模型

屋脊纵梁内部构造示意

主拱、横梁现场拼接节点

V形撑与主拱连接节点示意

V形撑与横梁连接节点示意

V形撑

抗火计算模型

3 高架候车层

高架候车层楼盖总建筑面积约24000m²，结构体系由实腹工字钢梁和Y形钢柱组成，东西两端楼板由钢管柱支承。楼盖采用闭口型压型钢板组合楼盖，板厚150mm。候车层主要承受的荷载包括楼板恒载、幕墙荷载、温度荷载和地震荷载等，同时针对跨度33m的楼盖梁，由于人群的走动，还要注意防止结构与人群步行频率的共振。

高架候车层结构布置图

高架候车层钢结构楼面部分沿股道方向总长为195.2m，垂直股道方向整体分析时温度荷载作用下楼板产生的变形很大，所以在沿垂直股道方向接近楼板中部设一道温度伸缩缝，高架候车层钢结构与混凝土楼面之间亦设有温度伸缩缝。候车平台通过Y形柱支承，计算时不考虑外包混凝土对钢柱的作用，混凝土平台按构造配筋设计。

高架候车层温度缝布置图

Y形柱工程照片

本工程采用粘滞流体阻尼器–调频质量阻尼器（TMD）减振技术，对结构因人行活动产生的共振响应进行减振。

高架候车层的TMD布置

4 幕墙钢架系统

幕墙钢架系统由三角形立体钢桁架以及水平索结构组成，分四个区域。幕墙顶部均与屋面系统连接，其中幕墙区域1底部与高架候车层楼板连接；幕墙区域2～4底部与±0.000m地坪连接。幕墙作为围护结构，其支承结构在水平方向与屋盖结构相联系，在竖直方向完全独立，仅向屋盖结构传递风荷载。

幕墙钢架分区图

幕墙顶部与屋面连接

幕墙底部与高架候车层楼板连接示意图

幕墙底部与±0.000m地坪连接示意图

幕墙自平衡桁架大样

5 无柱雨棚

站台无柱雨棚覆盖8个站台，对称布置在主站房南北两侧，每侧南北方向长192m，东西方向长227m，两侧投影面积共约7万m²。雨棚结构为钢管柱与梭形管桁架组成的受力体系，最大跨度为38.5m。结构钢柱为上细下粗锥形变截面钢管柱，采用埋入式刚性柱脚。雨棚柱列纵向间隔布置落地斜拉索，以增加整体抗侧力能力，其结构模型（局部）。

青岛北站雨棚建筑效果图

无柱雨棚结构模型（局部）

雨棚结构布置图（手机横屏图片显示更清楚）

雨棚屋盖基本由纵横主次桁架组成，桁架高度在2.6m左右，桁架杆件均采用方钢管焊接而成（局部采用圆管），屋面横轨向沿柱列在上下层布置水平钢拉杆支撑，以增加屋面刚度。中间柱连接节点设置滑动连接，以释放横轨向的温度变形。图中的聚四氟乙烯板耐久性应满足50年的要求。

滑动连接节点详图

6 钢结构施工过程及仿真分析

青岛北站主站房结构形式新颖、受力复杂，结构施工过程中存在钢结构拼装、预应力施加、温度作用、结构卸载等结构体系转换的施工过程，这些过程与设计状态不一致，需要施工仿真计算分析，以确保钢结构施工过程安全可靠。施工仿真计算是施工控制的基础，是为主站房结构施工过程中的控制服务的，主站房施工仿真计算包含两个主要的方面：确保施工过程安全和为结构监控提供依据。

钢结构安装平面图

钢结构拼装及流程（手机横屏图片显示更清楚）

站房屋盖结构施工仿真模型

主站房胎架布置

更多详情请关注转自：建筑结构-公众号2013年23期“青岛北站专栏”

（以上为本刊整理，转载请标明出处）

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