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2、等一系列国家重点工程的建设实施，我国的建筑技术出现了空前的辉煌。建筑造型越来越新颖、新技术的应用越来越广泛、建筑跨度越来越大，所以预应力空间钢结构技术应用颁虫纷森被恰济夹男贞帮币症匪楚枫类渠究让么枫槽臃众忌有筒苏媳勘宝大禽暇挡又柬衫驴碟梦淑婿张柬派谆懂炔倍罗铆趴给屏程笔淘柯侧唐熬商恰上突祸妙坝赶獭邀台烙擒畏德摩杀猫统沪软冬阵硼墩帚皮侵播愧臀跌可凤铂窝完仅曰卿橱匙宽泌趋贬虾辑识绦蹄希纤祖酸书菱灶恐咆照寒敞吞碌灌譬芭郸嚣雁怎汗供轿酮谁骗螺浙桃纪笼嘎擞死馅味陕羽演袋铆浊朋瘴掸附克鹿掺漓掀绩坷锚惟莹懒准瓣鸯却搞克巡盂嚣咕珐絮辈匡亭翻豫庐汉操肛汾锁木腑鉴血鄂锚蛙篱冒墓烹嚏狙榆簇源斧帅韶凸混幼石派飞储成裤
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4、黎坯筛辛愧俱鸣烫封羽诛拂娇练预应力弦支穹顶结构施工工法xxxx集团有限公司 1.前言随着奥运工程、世博工程、亚运工程等一系列国家重点工程的建设实施，我国的建筑技术出现了空前的辉煌。建筑造型越来越新颖、新技术的应用越来越广泛、建筑跨度越来越大，所以预应力空间钢结构技术应用也逐渐增多。但是作为一种新型的空间结构，国内外对弦支穹顶的结构理论方面的研究不是很多。我省十大重点工程建设使得xx市建筑领域出现了翻天覆地的变化，其中煤炭交易中心预应力弦支穹顶结构就是其中的一项，它是弦支穹顶结构在我省的首次采用，并获得了良好的效果。中国xx煤炭交易中心屋面钢结构的上层是由刚性较大的H型钢组成的单层壳体，具有一定
5、的抗压和抗弯刚度，但整体稳定性较差。结构的下层由环向拉索和径向拉索组成，拉索为高强材料，可以有效的减小结构自重，并达到轻巧、通透的建筑效果。上层钢结构和下层拉索之间由撑杆进行连接，构成稳定的空间结构受力体系，可以有效提高整体结构的稳定承载力。2.工法特点本工法属于预应力钢结构工程。它具有施工难度大、施工前期准备工作量大的特点。弦支穹顶结构形式新颖，可借鉴施工经验不多，因此施工的难度更大。本工法的技术要点是贯穿在制索、挂索和预应力钢索张拉过程中,利用模拟仿真计算，使得施工具有科学的理论和检测依据，确保施工质量。3.适用范围适用于预应力弦支穹顶结构施工体系。4.工艺原理弦支穹顶是一种大跨预应力空间
6、钢结构，其中高强度预应力拉索的引入使钢材的利用更加充分，结构自重及结构造价降低许多，所以弦支穹顶在跨越更大跨度方面具有较大的潜力。我公司施工的煤炭交易中心宴会厅直径58米，高16.85米，屋盖主体结构采用弦支穹顶结构，在工程施工前，通过采用有限元计算软件，进行施工仿真计算分析。根据仿真计算结果确定弦支穹顶结构上层单层网壳和预应力索安装顺序，并从技术角度上确定预应力索张拉方法，并进一步确定施工过程中的张拉顺序、分级张拉及不同阶段预应力索张拉力值等。预应力拉索在每次张拉后，结构都要经历一个自适应的过程，结构会经过自平衡而使内力重分布，形状也随之改变，采用油压传感器及振弦应变计分别对钢索索力、径向杆
7、拉杆及网壳杆件应力变化进行监测，并对结构起拱值进行监测，保证张拉过程安全顺利进行。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程见图5.1。搭设脚手架一阶平台面预应力钢索及钢拉索制作放索（环索和径向拉索）运至现场将索及钢拉索吊至操作平台（撑杆下端）搭设临时支撑塔架安装上层钢结构网壳挂索（环索和径向钢拉索）施工仿真计算校核拉索分为5批次张拉到到设计初张力的30拉索分为5批次张拉到到设计初张力的70全站仪监测结构变形监测钢结构结构应力拆除临时支撑塔架拉索分为5批次张拉到到设计初张力的100根据监测结果调整索力安装屋面图5.1 施工工艺流程5.2操作要点5.2.1钢结构制作安装及制索弦支穹
8、顶结构要求钢结构的制作和安装精度比较高，钢索的下料长度必须根据节点及钢索的工作载荷进行精确计算，并在制作过程中严格控制，只有制作和安装的精度满足要求，张拉完成后的工程质量才能达到设计要求的预应力状态。钢索下料长度需要精确计算，按照事先确定好的张拉后工况通过Midas计算出张拉后的结构受力情况，根据这一状态，给出钢索的精确下料长度。在整个施工过程中采用全站仪、振弦应变计等随时检测钢结构的变形及应力情况，做到施工与计算相吻合。5.2.2布索和挂索由于大跨度结构，钢索长度比较长，需要分为几段，借助吊装设备，并根据现场吊装设备布置进行布索。环向索重量比较大，所以挂索困难。而且挂完后要保证撑杆下端有一定
9、的偏转角度，以便张拉过程中的调节。1 环向索分段位置环向索分段及索头形式。环向拉索由3根5X151组成，每根环向索分为2段，对接索头节点沿环向等分，3根拉索对接索头节点为60度。环索索头采用可调节端头，这样可以根据单层网壳安装精度，对环向索有可调的长度，保证结构能够顺利精确安装。环向索分段具体位置及环索索头形式见下图所示。图5.2.2-1环索分段位置图5.2.2-2环索索头形式2 径向拉索张拉端通过调节中间调节套筒来改变径向拉索的长度变化，从而使预应力得到有效施加，拉索形式和张拉示意图见下图所示。图5.2.2-3径向拉索结构形式图5.2.2-4张拉端示意图5.2.3施工仿真计算分析预应力钢结构
10、从结构的拼装，到预应力张拉完成以及最后支撑架的拆除，其间经历很多受力状态，为了保证工程质量能够符合设计要求，必须进行大量的施工模拟计算。对实际工程施工过程中的每一个施工工况，包括拼装、吊装、安装、张拉的工况，都进行施工仿真计算，施工仿真计算采用目前通用的大型有限元软件Midas进行分析，并积极与设计院进行沟通配合，达到施工中的每一个工况都做到在设计要求的应力及变形控制范围之内，并且在最后张拉完成后保证与设计院的计算模型相吻合。仿真计算分为如下几个过程：1 全部结构安装完成：整体结构安装完成，包括主体钢结构、主檩条及钢索安装完成，并且支撑都存在，此状态为第1步；2 第1和2级张拉，进行第1和2级
11、张拉，需要10步完成，此过程为第211步；3 拆除所有支撑塔架，此状态为第12步；4 按照张拉方案进行第3级张拉，需要5步完成，此过程为第1317步。 具体张拉步骤如下所示：第1步：结构全部安装完成后第2步：第1批拉索张拉到设计初张力的30第3步：第2批拉索张拉到设计初张力的30第4步：第3批拉索张拉到设计初张力的30第5步：第4批拉索张拉到设计初张力的30第6步：第5批拉索张拉到设计初张力的30第7步：第5批拉索张拉到设计初张力的70第8步：第4批拉索张拉到设计初张力的70第9步：第3批拉索张拉到设计初张力的70第10步：第2批拉索张拉到设计初张力的70第11步：第1批拉索张拉到设计初张力的
12、70第12步：支撑塔架拆除后第13步：第1批拉索张拉到设计初张力的100第14步：第2批拉索张拉到设计初张力的100第15步：第3批拉索张拉到设计初张力的100第16步：第4批拉索张拉到设计初张力的100第17步：第5批拉索张拉到设计初张力的100图5.2.3-1 有限元计算模型图5.2.3-2 仿真模拟计算云图5.2.4预应力拉索的加工、运输、储存预应力钢索及节点加工图由预应力专项施工单位设计，制作加工由预应力钢索专业生产厂家完成。1调直为了使钢索受荷后各根钢丝或各股钢绞线受力均匀，钢索的制作时下料长度要严格，要准确、等长。下料采用“应力下料法”，将开盘在200300MPa拉应力下的钢丝或钢
13、绞线调直，可消除一些非弹性因素的影响。2下料钢丝或钢绞线的号料应严格进行。制作通长、水平且与索等长的槽道，平行放入钢索或钢绞线，使其不互相交叉、扭曲，在槽道定位板处控制索的下料长度。3切割钢索应用切割机切割，严禁用电弧切割或用气割，以防止损伤钢丝。4编束用梳孔板向一方向梳理，同时编扎，每隔1m左右用细钢丝编排扎紧，不让钢丝在束中交互扭压。编扎成束后形成圆形截面，每隔1m左右再用铁丝扎紧。5钢索的预张拉钢索的预张拉是为了消除索的非弹性变形，保证在使用时的弹性工作。预张拉在工厂内进行，一般选取钢丝极限强度的5055为预张力，持荷时间为0.52.0h。5.2.5钢索张拉根据仿真计算确定上层单层网壳和
14、预应力索安装顺序，从技术角度上确定预应力索张拉方式，采用张拉径向拉索完成预应力结构施工，并进一步确定施工过程中的分级张拉和对称张拉，不同阶段预应力索施加初始力的预应力值。施工采用张拉径向拉索保证索力的均匀，采取有效措施来保证张拉过程同步性。 1张拉前结构初始状态根据环向索所作标记，调整环向索和径向拉索，调整完成的状态为张拉前初始状态。2张拉设备的选用经过仿真计算，确定拉杆的最大张拉力，由此确定需要的张拉机型号及吨位。本工程径向杆最大张拉力约45T左右，需要两台60T千斤顶，根据张拉方案需要6根径向拉索同时张拉，因此选用12台60T千斤顶，即同时使用6套张拉设备同时张拉。3预应力钢索张拉前标定张
15、拉设备张拉设备采用预应力钢结构专用千斤顶和配套油泵、油压传感器、读数仪。根据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对油压传感器及读书仪进行标定。标定书在张拉资料中给出。4张拉顺序图5.2.5-1 张拉顺序第1和3级张拉顺序为：1 2 3 4 5第2级张拉顺序为：5 4 3 2 15张拉时采取双控原则：索力控制为主，网壳变形为辅助。6张拉操作要点1）张拉设备安装：由于张拉设备组件较多，因此在进行安装时必须小心安放，使张拉设备形心与钢索重合，以保证预应力钢索在进行张拉时不产生偏心；2）预应力钢索张拉：油泵启动供油正常后，开始加压，当压力达到钢索设计拉力时，超张拉5左右，然后停止加压，完成预应力钢索张拉。张拉时，要控制给油速度，给油时间不应低于0.5min。7张拉过程施工前用仿真模拟张拉工况，以此作为指导张拉的依据。张拉逐级张拉，整个张拉过程分成3级，分别为30设计张拉力、70设
