大跨空间钢结构预应力施工成套技术.doc

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1、大跨度预应力钢结构杂交结构及张力结构成套技术一杂交结构杂交结构是由索杆系和刚构杂交而成的大跨空间预应力钢结构类型，其典型结构形式有张弦结构、斜拉结构和弦支穹顶等。由于各结构形式中索、杆和刚构的构成(见表1)及力学性能等不同，因此各结构形式的拉索预应力施工技术也有所不同。表1典型杂交结构的构成典型结构形式索杆/柱刚构张弦结构下弦索撑杆梁、桁架、网壳斜拉结构前索、背索桅杆、塔柱梁、桁架、网壳弦支穹顶环索、斜索撑杆网壳1.张弦结构张弦结构中的下弦索和撑杆为上弦刚构提供了弹性下支撑点，平衡刚构的侧推力。张弦结构整体具有桁架的力学特性，其中预应力可调控结构内力和形状。

2、由于存在稳定的上弦刚构，因此拉索不是张弦结构的必要构件。1.1张弦结构拉索的安装难点根据张弦结构的力学特性，下弦索各索段的索力较为均匀，因此一般情况下，拉索连续贯通撑杆下端的索夹。下弦索的空间姿态为平索，抗弯刚度小，将其从地面或拼装平台上提升至空中设计位置，是其安装难点之一。另外，平索安装时大垂度的悬链线，索体对索头已有一定的水平拉力，难以将索头与结构节点连接，并且与张拉成型后的设计线形差异很大，这也是平索安装的难点之一。1.2张弦结构拉索的安装工艺为便于将拉索的索头与端部节点、索体与撑杆下端索夹分别连接，可采用“两端牵引、多点提升”的安装方法，从而减小拉索

3、安装时的索端牵引力，易于调整拉索安装的空中姿态。具体方法：1)在钢构上安装若干提升装置(如电动环链葫芦、倒链等)，将索头与端部节点连接，并适当放长，然后将索体跨中与中间撑杆索夹连接，然后再将索体与其他索夹连接。在两端索头和索体中部设置提升点，利用提升装置将拉索从地面或支架平台上向上提升。2)在索头设置临时牵引索，利用小吨位牵引装置(如前卡千斤顶、卷扬机等)两端牵引，将索头逐渐牵引向连接节点，用牵引力克服索中拉力，直至索头与结构节点连接。3)提升时不仅在两端索头上设置提升点，且在索体上也设置提升点，即多点提升，可大大减小牵引力，控制索头距离和索体在空中的线形。

4、4)提升和牵引同步完成，边提升边牵引，从而有效地控制平索在空中安装过程中的稳定性。由于需要设置多个提升点，两端牵引、多点提升的安装工艺适用于拉索上部存在钢构的平索安装，如哈尔滨国际体育会展中心(如右图)、南京河西会展中心、厦门会展中心、上海图两端牵引、多点提升的平索安装示意世博会主题馆等张弦梁的拉索安装。（对应最后同样采用平索的张力结构—索桁架拉索安装和张拉工艺）1.3张弦结构的拉索张拉基本要求（适用所有具有拉索的结构）1)拉索张拉前，必须进行相关施工分析，制定施工方案，确定张拉的方法、顺序、程序、施工张拉力、张拉控制项目以及对钢构安装的要求、张拉作业平台等

5、并经有关单位检验合格后进行下一步工作。2)若拉索分批张拉，则应充分考虑先后批张拉的索力相互影响。3)张拉前，应调整被动张拉索的索长误差，预紧主动张拉索。4)正式张拉前，应做好以下工作:①搭设张拉作业平台，该平台架应与结构脱离，不应影响结构张拉变形;②张拉前结构的状态应与施工方案要求的一致；③应清除钢构上较重的堆置物或吊挂物，避免影响张拉时结构状态;④张拉千斤顶和油压表应在有资质的试验单位进行配套标定，且必须安排配套使用，使用必须符合规定要求。5)张拉工装及其各部件的设计承载力不应低于最大施工张拉力标准值的1.3倍。6)应先将张拉工装、千斤顶、油泵、油压表等在

6、地面预组装，进行试张拉操作并检查合格后，方可进行正式张拉。7)为弥补调节装置中螺牙间隙引起的预应力损失，可采用超张拉。对于旋紧螺母的调节装置(如双螺杆式热铸锚、冷铸锚)，可不超张拉。8)应根据标定记录，将拉索张拉的施工张拉力换算为控制油压表值。严格按照控制油压表值进行张拉。当张拉千斤顶和油泵存在较大高差，油泵上的油压表值应予以调整，以弥补高差引起的千斤顶和油泵之间油压差异，或者在千斤顶的进油口增设油压表。9)当风力大于五级或雨(雪)天，或环境温度高于50℃或低于－5℃，不应进行拉索张拉作业。10)应边张拉边旋紧调节装置，保证张拉作业过程中拉索与端节点始终有效

7、连接，避免由于张拉工装和机具的失常或操作失误引发安全事故。11)张拉时，应同步监控结构变形以及关键构件的空间姿态。应根据主要控制项目，对张拉过程予以监控。1.4张弦结构张拉过程分析由于张弦结构的索段较短，其预应力施工过程分析主要为张拉过程分析，因此索段模型一般采用两节点直线模型。在等效预张力的找力分析中，增量比值法较为适用。在环境温度影响分析中，上弦刚构的制作和拼装不考虑环境温度影响，采用“正算法”，在拉索的制作和张拉中考虑环境温度影响。在刚构焊接方面，由于上弦刚构拼装焊接时一般处于自由状态，因此一般应采取构造和工艺措施保证焊接变形。在施工控制方面，一般以控

8、制张拉力为主，以控制撑杆空间姿态为辅，但若弦刚度弱，