概述
沈阳南站中心车站钢桁架结构东西长286.5m，屋面桁架南北跨度为21m+66m+21m，两侧悬臂为8.0m。基本柱网为 10.5m×21.5m、10.5m × 24m。高架结构高程为 8.745m，夹层结构高程为 16.400m，屋面结构标高为 29.91~37.51m（见图 1）。
▲图 1 中心车站大楼钢结构三维渲染图
方案选择
这
中心站楼 8~15 轴柱之间跨度为 66m，该段构件总重量为 31.7t，柱顶平面桁架整体拱形幅度约为 9.45m（见图 2-6）。
▲图 2 中央车站大楼横向桁架剖面立面示意图
▲图 3 中央车站大楼横桁架段一的重量为 8.3t
▲图四 中央车站大楼横桁架二段重量11.7t
▲图 5 中央车站大楼横向桁架三段重量为 10.7t
▲图 6 中央车站大楼横桁架四段重量为 3.5t
中心车站建筑跨拱桁架的安装方案可以整体吊装，也可以分段吊装，每个吊装都有自己的优点和缺点。
方案一为分段吊装方式，该方案的优点是：主桁架地面上的多个工作面同时提前组装，有利于工期的保证;它对底层混凝土楼板的影响很小;支持轮胎框架的回收利用，投入更少;在分段形成屋面结构的过程中，桁架构件内力的变化影响不大。缺点是：工程机械型号较大，成本高;高空施工工作量比较大。
方案 2 整体升降法，这个方案有点进：整体装配质量高;高空建设工作量小。缺点是：9m 层混凝土楼板需要达到设计强度后才能进行桁架组装，无法提前进行，不利于总工期;楼板的组装占用了大量的工作面，不利于其他工作的开展;桁架拱形高，投入装配的脚手架量非常大，桁架可以看作是安装完成后将简支梁转变为连续梁的过程，结构构件的内力变化很大。
考虑到工程整体工期紧张，同时更有利于结构构件内力的变化，更有利于节约成本，综合对比后选择第一种方案，即分段吊装法。中心站楼 8~15 轴柱之间的桁架可分为 3 段进行吊装。该段没有下柱支撑，因此需要架设支撑框架。
使用 400t 履带式起重机吊装钢柱、夹芯梁和 6~8 轴和 15~17 轴横向主桁架、纵向主桁架，形成稳定的结构体系，然后在该区域吊装横向次桁架、纵向次桁架和悬臂端部分段单元（即第一段）。66m跨度的横向桁架分为三段吊装，段处设置支撑架，支撑架高度为26.9m。在施工过程中，支座框架被回收利用，但需要保留纵向两柱间距内的支座，以防止整体结构在成型前过度变形。
方案验证和实施
3.1 中心屋面钢结构方案的验收和实施
3.1.1 钢结构起重机重量检查
（1） CC213918635063吨履带式起重机性能（见图 7）。
▲图7 48米主臂+72米旋臂塔
（2） 钢柱式起重机重量检查
本项目高架夹层下方的钢管混凝土柱截面为P1600×35，高架夹层以上16.280m的钢柱截面为P1400×35，根据钢柱的分布特点和履带起重机的性能，将钢柱分为两段， 海拔 18.500m 是分段位置。
▲图 8 中心站大楼钢柱分割示意图
对起升性能要求最高的中柱第二段进行起吊条件分析，以满足起升要求。
（3） 主桁架起重机重量检查
本项目主桁架采用两套 400 吨履带式起重机塔式工况在站房两侧进行吊装。横向主桁架和次桁架分为 7 节，其中 66m 跨度的桁架分为 3 节，两侧跨度分别分为 2 节（见图 9）。
▲图 9 中央车站大楼横向主桁架段和次桁架段示意图
第一节的提升条件分析（见图 10，见表 1）。
▲图 10 第一段吊装工况分析图
▼表 1 第一节片提升条件分析表
分析
第二部分的吊装条件（见图 11，见表 2）。
▲图 11 第二分段吊装条件分析图
▼表2 第二段吊装条件分析表
分析
第三部分的吊装条件（见图 12，见表 3）。
▲图 12 第三段吊装情况分析图
▼表3 第三节吊装条件分析表
3.1.2 施工过程及规划实施情况分析
（1）施工过程中受力和变形的模拟描述
钢结构安装过程是一个渐进的、累积的过程，其中结构的受力和边界条件会随着时间而变化。因此，根据施工过程或顺序的不同钢结构施工现场，构件的最大内力状态或最终状态以及整体结构分析结果会有很大差异。为保证钢屋面施工过程中和安装完成后的结构安全，需要进行施工过程模拟分析。利用大型通用有限元软件MIDAS GEN/8.0进行施工过程分析，得到了钢结构施工过程中的内力和变形情况。
（2） 计算模型
由于中央车站建筑东西结构单元的布置相似，选择了（最不利的）典型元素（框架 II.-J 轴到 II.-K 轴，屋顶桁架 II.-J 轴到 II.-K 轴）进行施工模拟（见图 13）。
图 13 施工模拟 MIDAS 模型
结构单元。
混凝土填充钢管柱由 SRC 材料和结构制成，支撑框架的腹板为桁架单元，其余部分由梁单元模拟。
负载条件。
根据实体模型，自重系数取 1.0。
檩条和檩条通过线荷载作用在相应横桁架的上弦杆上，等效荷载为 1.53kN/m。
这
照明玻璃天窗支架通过节点荷载作用在玻璃天窗下方的纵横向桁架上弦节点上加载，等效荷载为 5.0kN。
边界条件。
混凝土填充钢管柱的底部刚刚连接。
支撑架底部铰接，不考虑底部加固措施的有益效果;支撑框架的顶部沿 Y、Z 和转角方向释放（见图 14）。
▲图 14 支撑框架顶部约束装置的释放示意图
（3） 施工过程分析及规划执行情况
第一步是吊装混凝土钢管柱和地板钢梁。
受力分析：楼板钢梁最大应力为39.3MPa，满足设计要求。
▼现场实施图
第二步，安装屋面主桁架，形成稳定的框架。
受力及变形分析：最大竖向变形为13.1mm，出现在楼板钢梁处，桁架竖向变形小，杆材最大应力为38.72MPa。
▼现场实施图
第三步，安装屋面次桁架，形成一个完整的整体;在 8.745 米的立面地板上架设支撑框架。
受力及变形分析：最大竖向变形为13.04mm，出现在楼板钢梁处，桁架竖向变形小，构件最大应力为38.23MPa。
▼现场实施图
第四，在屋面跨度中安装第二段桁架。
受力及变形分析：最大竖向变形为13.05mm，出现在楼板钢梁处，桁架竖向变形小，构件最大应力为38.53MPa。
▼现场实施图
第五步，在屋顶跨度中安装第一节桁架。
受力及变形分析：最大竖向变形为13.05mm，出现在楼板钢梁处，桁架竖向变形小，构件最大应力为38.49MPa。
▼现场实施图
六、安装屋面跨度横向次桁架。
受力及变形分析：最大竖向变形为13.04mm，发生在楼板钢梁处，桁架竖向变形小，构件最大应力为38.51MPa。
▼现场实施图
第七步，在屋顶跨度中安装纵向次桁架。
受力及变形分析：最大竖向变形为 13.04mm，出现在楼板钢梁处，桁架竖向变形小，构件最大应力为 38.5MPa。
▼现场实施图
第八步，卸载屋顶，拆除支撑架。
受力和变形分析：最大竖向变形为 27.2mm，构件最大应力为 45.2MPa。
▼现场实施图
第 9 步：安装檩条和玻璃天窗。
力和变形分析：最大竖向变形 36mm;该构件的最大应力为 47.51MPa。
▼现场实施图
结论
（1）项目中心站大楼66m跨度钢结构桁架采用分段吊装、高空封闭吊装的吊装方案，C、D两个流段12000t钢结构吊装工作已4个月完成，为保证项目整体施工进度奠定了坚实的基础。
（2）本工程大跨度钢结构桁架施工过程中，结构最大变形36mm，最大应力45.51Mpa，结构变形和应力满足规范和设计要求。与结构一次性成型相比钢结构施工现场，附加变形为1.9mm，附加应力为1.2MPa，附加变形和附加应力较小，满足施工要求。分段吊装和高空收拢吊装方案安全合理。
