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1、大跨度弦支穹顶预应力拉索大跨度弦支穹顶预应力拉索施工施工 要求方案要求方案 2 工程概况 拉索施工的创新 拉索施工张拉控制 张拉完成状态图片 一 工程概况 济南奥林匹克体育中心体育馆主馆钢结构屋盖采用济南奥林匹克体育中心体育馆主馆钢结构屋盖采用 弦支穹顶结构 该结构体系由上部单层网壳和下部弦支弦支穹顶结构 该结构体系由上部单层网壳和下部弦支 索杆体系构成 上部单层网壳网格布置形式为凯威特型索杆体系构成 上部单层网壳网格布置形式为凯威特型 和葵花型内外混合布置形式 和葵花型内外混合布置形式 下部弦支索杆体系为肋环下部弦支索杆体系为肋环 型布置 设置三道环索 局部布置构造钢棒 型布置 设置三道环索
2、 局部布置构造钢棒 弦支穹顶屋盖形状为球面 弦支穹顶屋盖形状为球面 跨度跨度122122m m 矢高 矢高12 212 2m m 在弦支穹顶顶部设在弦支穹顶顶部设2 52 5m m高的风帽 直径高的风帽 直径27 79227 792m m 整个屋 整个屋 盖曲面面积为盖曲面面积为12096m12096m 2 2 覆盖面积为 覆盖面积为11631m11631m 2 2 体育馆悬馆悬 支穹 顶钢顶钢 屋盖 训练馆训练馆 空间间 折板网壳 大花瓣单层单层 网壳 小花瓣单层单层 网壳 热热身馆馆空间间 折板网壳 6 组合成 弦 支 穹 顶 上部单上部单 层网壳层网壳 下部索下部索 杆体系杆体系 施工中
3、的弦支穹顶全貌 8 拉索拉索规规规规格格 本工程共有三种拉索 环索 径向钢拉杆和构造钢拉本工程共有三种拉索 环索 径向钢拉杆和构造钢拉 杆 其中环索的索材为外包双层杆 其中环索的索材为外包双层PEPE的的16701670级平行钢丝束 级平行钢丝束 构造钢拉杆和径向钢拉杆为构造钢拉杆和径向钢拉杆为345345级钢棒 级钢棒 55钢棒构造钢拉杆 90钢棒径向钢拉杆 7x253平行钢丝束环索 外环 55钢棒径向钢拉杆 5x187平行钢丝束环索 中环 45钢棒径向钢拉杆 5x61平行钢丝束环索 内环 规格材料拉索 拉索 撑杆布置平面图 肋环形 拉索 撑杆布置轴测图 东南大学土木工程学院施工研究所 南京
4、东大现代预应力工程公司11 l l 预应预应预应预应 力拉索安装步力拉索安装步骤骤骤骤 内环索杆内环索杆 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司12 中环索杆中环索杆 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司13 外环索杆外环索杆 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司14 步骤一 撑杆上节点安装步骤一 撑杆上节点安装 l l 弦支穹弦支穹顶顶顶顶下部索杆体系各部件安装步下部索杆体系各部件安装步骤骤骤骤 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司15 弦支穹顶下部索杆体系各部件三维视图弦支穹顶下部索杆体系各部件三维视图
5、东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司16 再安装环索再安装环索 先先 装装 撑撑 杆杆 步骤二 撑杆下节步骤二 撑杆下节 点安装点安装 安安 装装 径径 向向 钢钢 拉拉 杆杆 弦支穹顶撑杆吊装弦支穹顶撑杆吊装 弦支穹顶环索吊装弦支穹顶环索吊装 弦支穹顶环索在楼面放索弦支穹顶环索在楼面放索 弦支穹顶径向索 环向索安装完成弦支穹顶径向索 环向索安装完成 二 拉索施工的创新二 拉索施工的创新 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司21 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司22 l l 1 1 选择选择3636根径向索同步张拉根径向索同
6、步张拉 1 1 弦支穹顶体系中的径向索 环索及撑杆为一有机整体 弦支穹顶体系中的径向索 环索及撑杆为一有机整体 索力与撑杆轴力是密切相关的 相互影响 互为依托 因此拉索索力与撑杆轴力是密切相关的 相互影响 互为依托 因此拉索 张拉方法有 张拉方法有 撑杆调节法 环向索张拉法和径向索张拉法撑杆调节法 环向索张拉法和径向索张拉法 2 2 经反复对比 济南奥体中心体育馆采用 经反复对比 济南奥体中心体育馆采用3636根径向索同步根径向索同步 张拉技术 张拉技术 武汉体育馆常州体育馆济南体育馆 l l拉索施工拉索施工总总总总体方案体方案 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司23
7、采用采用径向索张拉法径向索张拉法进行拉索张拉 进行拉索张拉 待网壳拼装完毕 且支座固定后 逐环张拉拉索 待网壳拼装完毕 且支座固定后 逐环张拉拉索 拉索分两次循环张拉 第一循环 拉索分两次循环张拉 第一循环 0 900 90 初始预张力 由外环 初始预张力 由外环 向内环进行 第二循环 向内环进行 第二循环 9090 初始预张力 初始预张力 100 100 初始预张力 初始预张力 由内环向外环进行 由内环向外环进行 拉索未张拉时 结构为一单层网壳 为保证施工阶段结构安全性拉索未张拉时 结构为一单层网壳 为保证施工阶段结构安全性 第一级张拉时不落支架 保留支架仍然支撑着网壳 第一级张拉时不落支架
8、 保留支架仍然支撑着网壳 第一级张拉结束后 结构为完整的弦支穹顶 为避免支架对拉索第一级张拉结束后 结构为完整的弦支穹顶 为避免支架对拉索 张拉的影响 在第二级张拉前 将所有支架主动脱离结构 张拉的影响 在第二级张拉前 将所有支架主动脱离结构 张拉过程中 同环内的径向拉索同步分级张拉 张拉过程中 同环内的径向拉索同步分级张拉 径向索张拉完毕后 再安装并预紧构造索 径向索张拉完毕后 再安装并预紧构造索 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司24 初始预应力态 无应力态 安装状态 环向索 径向索 撑杆 l l 径向索径向索张张张张拉法示意拉法示意 东南大学土木工程学院施工研究所
9、 南京东大现代预应力工程公司25 l l拉索拉索张张张张拉力拉力 径向钢棒张拉力的确定 根据理论计算分析 确定出理论 施工张拉力 考虑实际施工状态下存在预应力损失 需要进 行超张拉 超张拉系数取1 05 则实际施工张拉力为理论施 工张拉力乘以超张拉系数 见下表 径向钢钢拉杆张张拉力 单单位 kN 张拉程序计计算状态态外环环中环环内环环 第一次循环张环张 拉 理论论施工张张拉力573241152 实际实际 施工张张拉力602 253 160 第二次循环张环张 拉 理论论施工张张拉力726265162 实际实际 施工张张拉力762 278 170 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力
10、工程公司26 l l预应预应预应预应 力拉索力拉索张张张张拉程序拉程序 u预应力拉索张拉基本程序 1 第一循环 外环 中环 内环 第二循环 内环 中 环 外环 2 为控制环索的线形 保证撑杆垂直度和环索索力的均 匀性 同环索须同步分级张拉 并对张拉实行双控 即控制 张拉力和撑杆垂直度 3 一次同步张拉细分为四级 0 25 50 75 100 其中0 25 50 75 阶段 以控制撑杆垂直 度为主 而75 100 阶段 以控制索力为主 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司27 l l 2 2 研制新的张拉设备研制新的张拉设备 由于本工程同环径向钢棒较多 如最外环的径向钢棒为
11、由于本工程同环径向钢棒较多 如最外环的径向钢棒为3636 根 若采用常规的张拉工艺 见下图 即每根钢棒张拉采根 若采用常规的张拉工艺 见下图 即每根钢棒张拉采 用两台千斤顶 则最外环共需要用两台千斤顶 则最外环共需要7272台千斤顶 台千斤顶 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司28 为减少钢棒张拉的千斤顶数量 本工程将采用具有发明创新的为减少钢棒张拉的千斤顶数量 本工程将采用具有发明创新的 装置进行钢棒张拉 即杠杆法 采用杠杆法张拉钢棒则一个张拉装置进行钢棒张拉 即杠杆法 采用杠杆法张拉钢棒则一个张拉 点只需要点只需要1 1台台千斤顶 见下示意图 千斤顶 见下示意图 东
12、南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司29 l l 预应预应预应预应 力拉索力拉索张张张张拉分区拉分区 现场采用发明的张拉设备现场采用发明的张拉设备 现场张拉施工图片现场张拉施工图片 l 3 创新实施三大调整技术 1 1 制索的大容差技术 制索的大容差技术 由于索体制造 网壳节点安装误差的存在 施工过程中的由于索体制造 网壳节点安装误差的存在 施工过程中的 环索索长和径向刚拉杆长度与设计图尺寸有差异 在环索索头环索索长和径向刚拉杆长度与设计图尺寸有差异 在环索索头 以及径向拉杆的设计过程中设置了比较大的调节余量 以便根以及径向拉杆的设计过程中设置了比较大的调节余量 以便根 据
13、实际长度对索长进行调整 据实际长度对索长进行调整 2 2 虚实结合技术 虚实结合技术 找力找形结合技术 找力找形结合技术 张拉方案的确定采用虚拟张拉计算 确定理论施工张拉力张拉方案的确定采用虚拟张拉计算 确定理论施工张拉力 以及张拉时撑杆偏摆量 实际拉索安装和张拉时 在计算分析以及张拉时撑杆偏摆量 实际拉索安装和张拉时 在计算分析 的基础上 对拉索进行预紧 施工过程控制和目标控制 对撑的基础上 对拉索进行预紧 施工过程控制和目标控制 对撑 杆垂直度 利用挂垂线测量法进行过程和目标控制 杆垂直度 利用挂垂线测量法进行过程和目标控制 3 3 实测安装误差的调差技术 实测安装误差的调差技术 根据我们
14、已经施工的武汉体育馆和常州体育馆弦支穹根据我们已经施工的武汉体育馆和常州体育馆弦支穹 顶工程经验 在实际施工时对撑杆之间间距和径向钢拉杆顶工程经验 在实际施工时对撑杆之间间距和径向钢拉杆 的实际长度进行了测量 然后与设计图理论值进行对比 的实际长度进行了测量 然后与设计图理论值进行对比 进行误差统计分析 进而调整环索索夹位置和径向刚拉杆进行误差统计分析 进而调整环索索夹位置和径向刚拉杆 长度 以保证撑杆垂直度和最后的拉索索力 长度 以保证撑杆垂直度和最后的拉索索力 四 拉索张拉质量控制四 拉索张拉质量控制 东南大学土木工程学院施工研究所 南京东大现代预应力工程公司35 l 1 拉索施工质量控制
15、指标 项项项项目目张张张张拉拉顺顺顺顺序序 第第1 1次循次循环张环张环张环张 拉拉 主主动动动动落架落架 第第2 2次循次循环张环张环张环张 拉拉 外外环环环环中中环环环环内内环环环环内内环环环环中中环环环环外外环环环环 外外环环环环环环环环索索295029503320332033503350 33703370337033703410341037403740 径向索径向索573573644644651651653653654654662662726726 撑杆撑杆 234 234 266 266 270 270 272 272 271 271 275 275 302 302 中中环环环环环环
16、环环索索4364361240124013101310 12901290129012901370137014301430 径向索径向索8585241241255255250250251251265265278278 撑杆撑杆 31 31 99 99 106 106 104 104 104 104 110 110 116 116 内内环环环环环环环环索索1717115115393393 397397419419429429441441 径向索径向索 7 7 4545152152153153162162166166170170 撑杆撑杆 1 1 16 16 63 63 64 64 67 67 69 69 71 71 整个张拉过程中理论计算分析所得的张拉力整个张拉过程中理论计算分析所得的张拉力 l2 拉索施工质量控制结果 u根据制定的详细的张拉方案 在设计院 业主的多次现场指 导及监理的旁站指导下 我们顺利地完成了全部拉索的安装 张拉 u拉索的张拉力 张拉顺序及张拉工艺均符合施工技术方案的 要求 索杆内力误差控制在5 以内 达到设计要求 u对于撑杆的偏摆量 我们在张拉过程中也跟踪检测 外环撑
