120m跨张弦桁架结构施工方法研究
刘琪，郭正兴，罗斌
（东南大学土木工程学院，江苏南京210096）
架、三角形支撑桁架串联，形成整体的张弦桁架结构.与常规的张弦桁架结构相比，其具有架跨度大、变形控制 【摘要】南京河海大学水流试验大厅A区星盖采用张弦桁架结构，结构主要由多程析果组成，桁架之间由支撑难、结构复奈的特点.通过对屋盖结构进行整体分析，控制张桁架的变形，提出了张弦桁架的张拉施工方案、包括各福张弦柜架的张拉轴力和张控顺序，并考虑了相邻桁架在张控时的相互影响.分析研究表明，通过恰当的施工顺序，可以在张拉时，使相邻桁架的相互影响控制在允许的范围之内.
[关键调】例结构：屋盖；张蔗榕架；张拉：施工分析：挑度控制
[中图分类号】TU758；TU311 [文献标识码】A[文章编号]1002-8498（2012）20-0085-04
Construction Research of 120m Cross Truss String Structure
Liu Qi Guo Zhengxing. Luo Bin(School f Casl Enginering Southeas Unisersity Nanjing Jiangms 210096 China)
Abstract;The roof of water test hall at Hohsi University in Nanjing is truss string structure whichcontains some truss strings. And between these truss strings there are some bracing truses and triangleuus ssnn euousuoo m u *anons u o uuoj ue sus en o eq oe sus ssnnstructure this roof has a larger span is more dificult to control the deformation and is more plicated. Taking into sccount the analysis of the roof′ s entirety and the deformation control of thetruss strings this paper has put forward a method to stretch the truss strings. And this paper proposes thevalue of stretehing fore and the stretching sequenee of the truss strings in the condition of interaetion ofthe adjacet truss strings when they are stretched.According to the study it is found that th interatin of the adjcent truss strings in a permitted level through a suitable sequence when stretching the trussstrings can be controlled.
Key words: steel structures; roof coverings; tnuss string; stretching; construction analysis;deformation control
随着对建筑的跨度要求越来越大，张弦桁架结强度拉索组成，自重较轻，可以跨越很大空间.
构以其优美的造型和良好的经济性受到越来越多的重视.广州国际会展中心和哈尔滨国际会展中刚性构件截面尺寸和结构体系的空间几何形体两心的建成，标志着我国的张弦梁、张弦桁架的设计方面共同组成.整体刚度和几何形态与施工过程与施工技术取得了很大的进步.张弦结构是将上 弦刚性受压构件通过撑杆与下弦拉索组合在一起形成自平衡受力体系，是一种大跨度预应力空间结构体系，也是混合结构体系发展中一个成功的创造.其结构体系由抗弯刚度较大的刚性构件和高
张弦结构作为一种半刚性结构，其整体刚度由张弦结构的施工方案进行合理选择井对施工过程 密切相关，结构体系成型前刚度较弱，因此需要对进行严格控制.本文拟以河海大学水流试验大厅A区屋盖张弦桁架的施工过程分析为例，说明张弦桁架的施工过程以及在施工分析时应注意的事项.
1工程概况
河海大学水流试验大厅工程位于河海大学江宁校区西区.其A区屋盖采用蜗结构屋盖，结构主要由多棍桁架组成，桁架之间由支撑桁架、三角形
2结构特点
3施工过程
端为固定支座，另一端为滑移支座.A区屋盖21福置，最后在高空焊接成型的方法进行施工.桁架，榴间距15m，合计300m（长轴），中间有一条伸 缩缝，桁架跨度120m（短轴），属于大跨度空间结构体系.A区的张弦桁架共分为4种形式，分别命名为ZHJ-1，ZHJ-2，ZHJ-3，ZHJ-4.如图1所示.
图1A区钢结构屋盖平面布置Fig.1 The plan of steel roof coverings of the zone A
与传统张弦桁架结构的受力特征相似，该桁架结构是将上弦刚性受压构件通过撑杆与下弦拉索 组合在一起形成自平衡受力体系，是一种大跨度预应力空间结构体系.拉索用于承担上弦桁架在自重与外荷载作用下所产生的水平推力，以此来控制桁架的变形，从而跨越很大的跨度.
但是由于本工程中张弦桁架的跨度较大，达到120m，因此必然会造成施工困难.该工程采用高空分段吊装法进行上弦桁架的施工，然后再安装拉索并进行张拉.这样，吊装分段点的选取、胎架的安放位置就必须经过分析确定.在吊装时每段的变 形和应力必须控制在允许范围内.
各榴桁架之间由支撑桁架、三角形支撑桁架串联，形成整体的张弦桁架结构.整个屋盖形成一个整体，各福桁架相互影响，这样在张拉时必须制定 合理的张拉顺序，把各棍的相对变形控制在允许范围内.防止由于桁架之间的相对变形过大，使桁架之间的支撑和天窗架有所损伤，或者给后续的施工造成影响.
进行张拉.这样整个张拉过程将都在高空进行. 上弦桁架安装就位后，可以安装拉索，然后再在高空施工时应注意施工的安全性，千斤顶的安装和移动都需要作出周密的安排.在张拉过程中，要实时监控索力和桁架的挑度，防止超张拉或张拉不 到位.
根据本工程的特点和钢结构施工总体方案，单
支撑桁架串联，形成整体的张弦桁架结构.桁架一福桁架采用地面分段拼装，然后分段吊装至设计位
每棍桁架均分为4段，每段约为30m，分段点布置如图2所示.
图2桁架分段点布置Fig.2The layout of the breakpoint of the truss string
本屋盖的桁架截面为倒三角形，因此吊装单元的吊点布置在桁架的上弦，钢丝绳与桁架上弦节点相连接，各个单元均采用4点吊装.
说明.每福桁架的左半段被分为两个吊装单元，分 由于各榴桁架对称，故取桁架结构的左半段来别为左部段单元和中部段单元.经计算，由于桁架横截面对称，重心位于下弦的正上方.在竖直平面布置如图3所示. 上，各福吊装单元的重心位置相对位置坐标和吊点
图3重心相对位置和吊点位置Fig.3The relative position of center ofgravity and the liting point
吊装至设计位置后，将吊装单元放在预先安装好的胎架上，吊装单元在胎架的安放位置如图4 所示.
在桁架安装就位后，安装完拉索，便可以对预应力张弦桁架进行单福张拉，张拉时相邻两跨张弦桁架主结构、次桁架、天窗架应安装、焊接完毕.单区同一个伸缩缝段内的梁全部张拉完成后，进行屋 面擦条及屋面板的安装.具体顺序如下.
1）搭设胎架，采用高空分段吊装的方法，按照施工图尺寸拼装张弦桁架上部钢构件，吊装至设计
图4支撑胎架布置剂面Fig.4 Profile of the arrangement ofsupport assembly jig
位置进行高空拼装.
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支座连接就位. 2）同样方法拼装第2福张弦桁架，张弦桁架与
3）拼装两福桁架之间的纵向联系桁架、天窗架、十字撑等，杆件节点焊接完成.
4）重复第2）-3）步，完成第3桁架和桁架之间联系构件的安装、焊接.
5）拉索地面展开、高空安装，张拉第1榴桁架的预应力拉索.
6）重复第2）~3）/5）步，完成第4福桁架和桁架之间联系构件的安装、焊接，张拉第2榴桁架.按 以上步骤，依次流水施工.
7）A区~轴线为一个单元，~轴线为另一个单元，不同单元桁架福数、跨度有差异，但安装、张拉流程一样.同一单元全部张拉完成后，行屋面板的安装. 可进行已张拉桁架之间的屋面条的安装，最后进
下面以A区-区间为例，讲述拉索张拉流程.
1）第1步③，，轴主桁架和之间次桁架、次桁架、天窗架等联系构件拼装、焊接完成，安装①轴线拉索并张拉（见图5a）.
2）第2步①轴主桁架和之间次桁架、次桁架、天窗架等联系构件拼装、焊接完成，安装轴线 拉索并张拉（见图5b）.
图5张拉过程Fig.5Stretching process
3）第3~9步按照上面的顺序依次进行.
4）第10步安装轴线拉索并张拉（见图5c).
6.47mm，满足变形要求.构件的等效应力最大值为 由表1数据可以得知：最大竖向位移为34.24MPa，满足构件的承载力要求.
5）第11步安装轴线拉索并张拉（见图5d）.A区①~单元张拉完成.
4.2张拉阶段分析
4施工分析
在索未施加预应力时，结构在屋盖自重（包括位移经分析约为下挠150mm.根据张拉完荷载作 桁架、支承、天窗架、屋面板自重等）作用下的竖向用以后应尽量保持屋面平整的原则，并考虑成型后
4.1吊装阶段分析
就位后各福吊装单元的变形和内力数据如表1所示.
万方数据
Table 1 The deformation and the equivalentstress of the truss string after lifting
表1单元就位后换度、等效应力
就位单元 左部段 ZHJ-1 中部段 左部股 ZHJ-2 中都股跨向位移/m 最小值 0.11 - 3. 08 0.11 -3.42竖向位移c/m 最小值 最大值 4.02 2.26 -5.45 3.74 3.87 2.08 -6.47 4.57最大等效应力/MPa 最大值 22. 93 0.06 26.24 0.06 24.58 0.05 34.24 0.06就位单元 ZHJ-3 ZHJ-4游向位移u，/mm 左部段 中部段 左部段 中部段 =3. 11最小值 最大值 -0. 11 2.08 -3. 4) 4.57 0. 10 2.05 3.87紧润位事U/mm 最小值 最大伍 3.87 0.05 -6.47 0.06 -3. 79 0.06 5.63 0.06最大等效庆力/MP 24.58 34.24 23.61 28. 60
活荷载的作用，决定在张拉完成时，将结构的上拱值控制在170mm左右，并以此为条件来确定张拉索所示. 力.最后经分析得到各根桁架的索力和度如表2
表2120m跨张弦桁架结构各相桁架的索力和度Table 2The cable ferce and the deformationof the 120m cross truss string
家分组编导 张拉索力/ kN 目标素力/ AN 黔中整向 位移/mmC D 3 350 2 115 1 477 153.3 [49.5E 3 620 2 513 160. 5F 6 3 530 3 630 2 647 2 630 167.3 171.3H 3 710 3 690 2 537 2 436 172.9 173.4K 3 700 2 432 169.6L M 3 800 4 230 2 624 2 954 173.8 173.1N P 3 690 2 890 2 605 2 916 177.0 176.9R 3 660 3 640 2523 2 331 174.1 175.1s 3 640 2 528 173.9T 3 700 2621 2 609 174.6 175.3Y 3590 3 660 2612 2 652 173.7 168.2X 3 580 3 870 2 345 160.4Y 1899 155.6
进行分析，可以发现相邻桁架的相对竖向位移约为 按照上述的施工张拉顺序对每一次张拉过程100mm，钢结构最大等效应力约为200MPa，满足施工要求.
另外，每张拉一福时，该榴桁架上挠，已经主动
5结语
参考文献：
脱离支撑胎架，因此张拉完单福后，该福桁架的支撑胎架即可转移流水使用.在每一区间张拉第1榴桁架与张拉最后一榴桁架时的情况是最危险的，应工过程的完整与顺利. 当加强现场监控，采取多种安全措施来保证整个施
本文结合南京河海大学水流试验大厅A区的具体工程，对张弦桁架结构的施工过程进行了分析，并提出了这种结构的施工分析方法.由于张弦桁架结 构的跨度一般较大，并且有着较强的整体性，因此在施工分析过程中，要特别注意各福桁架的相互影响.大跨度容易引起变形过大等问题，在施工过程中要严格控制变形，使其在允许的范围之内.在施工张弦桁 架结构时，要提出合理的施工顺序，并对施工过程进行分析，确保施工过程的合理可行.
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“高铁黄河第1桥”胜利合龙 全新技术可抗8度地属
长、建设规模最大的桥梁-一大同至西安客运专线 2012年10月12日，我国高速铁路跨越黄河最晋陕黄河特大桥顺利合龙.目前，全世界仅有法国曾将梁-桁结构应用于小跨度的桥梁建设中，而晋院黄河特大桥不但在国内首次采用，且全部以108m大跨度通过，对这一技术进行大胆创新.
晋陕黄河特大桥全长9.97km，全桥共设173个桥墩，墩高50m，桩基深入地下逾90m，整座大桥造价21.9亿元，使用了120万m混摄土、10万t钢材和5300t钢桁架，几乎相当于4个国家大剧院和1座“乌巢”用量.此次合龙的晋陕黄河特大桥位于8 度地震烈度地区，在跨越宽达3.3km的黄河主河道时，设计采用了全新的“15联2×108m单T形刚构加劲钢桁组合结构”.
（横台“中国建筑新国网“2012-10-15）
