墨尔本火车站如何用3吨不锈钢缆索替代30吨碳钢梁？

近日，世界钢铁协会旗下的世界不锈钢协会，分享了一项来自澳大利亚不锈钢协会的案例，因其“四两拨千斤”的钢材应用巧思，引发业内学者的广泛关注。

在澳大利亚墨尔本的纳雷沃伦车站，工程师们在不停运的火车站大厅上方，用仅3吨重的不锈钢缆索，替换了原本重达30吨的碳钢梁，以跨度25米的缆索弓弦桁架撑起整片结构天花板，材料用量一举削减90%。

纳雷沃伦车站位于澳大利亚墨尔本中央商务区东南约38千米处，改造需要在一个繁忙的铁路换乘大厅上方完成，为桥梁横梁之间设计一个跨度达25米的结构天花板。最初方案选用了800毫米深的焊接碳钢梁，整个系统用钢量多达30吨。

这套方案不光沉重、耗材，还意味着需要大型起重设备进场，安装过程极有可能干扰正常的铁路服务。碳钢梁面对室外和半开放环境也容易锈蚀，长期维护工作量不小。

更棘手的是，施工现场完全处于运营中的铁路线上方，留给安装的“天窗”时间极为有限，一切动作都得轻、快、稳。这也逼着项目团队换一个思路：能否用更轻、更强、更耐久的材料，做出同样甚至更好的结构？

澳大利亚不锈钢发展协会的会员企业——罗恩斯坦张力结构建筑（Ronstan Tensile Architecture）与建筑环境（Built Environs）联手，提出了一个替代方案——不锈钢缆索弓弦桁架。世界不锈钢协会介绍，这种结构的上部是一根受压的细杆，下部是一组被拉紧的缆索，就像弓弦。整个系统的荷载通过“上压下拉”的方式传递，可以用最少的材料撑起最大的空间。

设计团队在3个区域内分别布置了6组这样的缆索桁架，每组跨度都达到25米。核心材料选用了316级不锈钢缆索，直径只有8毫米和14毫米，配合定制的连接件。316不锈钢含有钼元素，耐腐蚀能力远超普通不锈钢，即使在沿海或城市污染环境中也能保持几十年不生锈，几乎不需要维护。更重要的是，不锈钢缆索的高强度重量比，让整个结构系统的用钢量从30吨碳钢骤减至3吨不锈钢，重量只有原来的1/10。

从材料生产、运输到安装，这笔“减重90%”的账算起来非常划算：炼钢的碳排放大幅下降，运到现场不需要大型起重机，模块化的缆索组件可以在铁路短暂的非运营时段迅速完成吊装和固定，全程没给繁忙的换乘大厅增添麻烦。

世界不锈钢协会表示，这其实不只是一次材料替换，更是一次思维的转变。这个项目并不仅仅是用不锈钢代替了碳钢，还用工程实践证明，不锈钢完全可以从水槽、护栏、幕墙装饰等“配角”，升级为主要承重结构材料。而且，该项目大幅降低了隐形碳排放、减少运输与施工过程中的资金和能源消耗；超长的使用寿命和极低的维护需求，大大降低了全生命周期的环境成本；未来如果需要拆卸，不锈钢部件还可以完整回收甚至直接再利用，很契合循环经济的逻辑。

除此之外，施工过程中工作人员的安全和劳动体验也得到了明显改善。“组件轻了，不用跟巨型钢梁较劲，现场施工风险降低，工人操作更从容。”世界不锈钢协会如是表示。纳雷沃伦车站改造项目最终按期交付，结构完全符合工程和安全规范，没有发生任何影响铁路运营的事故。

轻量化结构能走多远？世界不锈钢协会表示，纳雷沃伦车站项目给出了一个清晰而可复制的范本。大跨度车站、机场、体育场馆等需要维护的封闭或难以进入的环境，都可以借鉴这种缆索桁架思维。用精巧的设计发挥不锈钢的性能，把数十吨碳钢替换成几吨不锈钢缆索，不仅省材料、省工时，还能让建筑更从容地应对时间与环境的考验。（中国冶金报）