浙江大学紫金港校区体育馆钢屋盖 杆斜拉索网施工技术
罗斌'，郭正兴”，仇荣根”
（1.东南大学土木工程学院，江慕南京210096；2.南京东大残代预应力工程有限贵任公司，江苏南京210018）
[纳要]新江大学紫金港校区体育馆销屋盖曲榄杆斜拉索网和网光等构成，两者通过吊素连接，其中枪杆斜拉索网 为预应力自平衡全张力结构，采用全封闭钢素.介细了全封闭钢索的特性，综合考趣槐杆品装、煮网组装和张拉等张控的过程分析，从而确定拉索无应力安装长度、工张控力等重要施工参数，掌握施工全过程状态，保证施工安 施工方案，并进行了相应的拉索等数预张力找力分析、零状态找形分析，张控环境副度影响分析及榨杆幅科和背索全，为现场施工提供监控依据.
[关键词]钢屋盖；斜拉索网；预应力；施工技术
[申图分类号]TU323.8[文截标识码]A
[文章编号]1002-8498(2010)08-0073-05
Construction Technology ofStayed Cable Net of ZijingangDistrict GymnasiumSteel RoofinZhejiang University
Luo Bin' Guo Zhengxing' Qiu Ronggen?2. Nanjisg Dongde Modes Preseresaed Exgintering Co. Iad. Nanjing Jiengu 210018 Chine) (1. Sehool of Cinil Engineering Southrast U/nisersily Nanjing Jiangsu 210096 Chine;
stayed cable net and reticulated shell and both of them is conneeted with sling. The mast stayed cableforce in construetion and so on.
Abstract;The gymnasium steel roof in Zijingang District of Zhejiang University is posed of mastnet is prestressed self-balance with overall tensioning force structure which applies overall closure steelcable. The characteristics of overall closure steel cable is introduced. Considering the factors of hoisting of mast assembly and tensioning of cable net the construction scheme is indicated which is inclinedmast setting affer vertical instaltion repeated tensioning and checking stable cable sfter active andsynchronous tensioning dersal csble and conneeting cable net with reticulated shell afler dependenttensioning. Furthermore the equivalent prestressed force-finding analysis form-finding analysis in zero state tensioning temperature influence analysis process analysis of inclined mast seting and dorsaluuoi pue age Suosn po quat uoesu sns-ou a auaap o paonpi ae lu
（S1-2-6）和水平连系索（S6-1~3 S7-1-2）.杆斜室内体育馆（见图1），其钢屋董由网壳、桃杆斜控素网2根背索和6根前索.背索连系榄杆顶部和地错，前 浙江大学紫金港校区体育馆为6000人的多功能控索网为1/4对称，共有4根枪杆，每根枪杆直接连系
1工程概况
及周圈的支承钢柱和挑橡构成（见图2），除中部梭形索连系槐杆顶部和稳定骨索，落地稳定索连系稳定脊凸出区城外，总体为球面形状.
1.1轮杆斜拉索网
抛杆斜拉索网由枪杆（M1）、前索（S3-1-3，S4-1，S5-1-2）、背索（S2-1 S2-2）、稳定索系和吊案（S8-1~6）组成，其中稳定索系又包括落地稳定索（S1-1）、奇索
1.2网光及支承钢柱和提增
万方数据
Flg.1 Zijingeng District gymsesium 图1浙江大学旅金港校区体育馆In Zhejlang University
Fig.2Steel roof structure 图2朝屋盖结构
索和地错，吊索连系稳定脊索和网壳.通过张拉，枪杆、稳定索系、前索、背索形成一个预应力自平衡系统， 再通过吊索为网壳提供中部弹性支承点.稳定脊索高于网壳2-4m.如图3所示.
枪杆采用梭形变截面关钢管，顶节点标高40m，节网长度43.946m，外倾24.5°.除地销连接外，拉索与公称直径46~110mm的全封闭案.
图3桃杆斜拉索网Fig.3Mast stayed cable net
网光为刚性结构，由南北向布管的钢梁和平面桁架（凸屋面区城）组成，判时在例梁、桁架间设置支得以加强结构的整体性和稳定性.网壳的竖向支承条件包括3部分：①周两由支承钢柱提供：②枪杆斜拉索网提供中部吊点：③部分主钢梁的跨中支承在看台区润
凝土柜架梁上.
2全封闭钢索特性
2.1制作标准
2.2钢索性能
槐杆之间以及拉索之间均采用铸钢件连楼.控索采用3工程特点和难点
4钢屋盖总体施工方案
周酬文承钢柱有30根，等分布置在直径为100m的圆周上.每根支承柱沿阅周径向向外倾斜8°，桂间局部设置6道支承.周间支承柱外约5.5m标高处设置1面低屋面挑槽.低成面挑结构由语周商等分的 60榴单柱门架构成，单柱也沿同周径向向外倾斜8°.星盖主梁和主街架均采用箱形截面构件：上下屋面换采用箱形截面构件：柱和屋面支撑采用圆钢管.
的外表、良好的受力性能和防旗蚀、抗压、索夹抗滑、抗 全封闭钢素的索体由钢缆和索套组成.具有光滑损能力.
第丝绳标准：EN12385-10：Galfen铜丝标准：EN10264-3:2002：形镀锌钢丝标准：DIN2078：索具热键锋标准：ENISO1461：钢丝绳与案具连接：合金绕等.应用标准：EN13411-4，DIN18800-1；验收测试证书： EN10204 3. 1
±10）kN/mm：热膨胀系数0.012mm/（m℃）：电阻系 钢丝抗拉强度1570N/mm；钢丝绳弹性模量（160数0.2（mm)/m:商蚀防护：Galfan钢丝加控索内部填充，索具热锌：拉索系统长度误差√L5mm（L为拉索系统长度（m））：钢丝端变系数0.025%.
本工程的枪杆斜拉索网为预应力自平衡的全张力结构，具有以下特点和难点：①前索不直接连接网壳， 面是通过吊案与下部网光连接，为网壳提供弹性支撑点：②预应力张拉时，前索和背索的预应力由稳定索系平衡，因此预应力张拉并不影响下部网壳的安装：③由于前索与稳定守索斜交，导致脊案中各相邻案段的内 力差并较大，抗带索夹设计很关键：④结构整体空润性强，拉案数量多，对每根拉索均主动张拉不现实，需要合理确定主动账拉案，通过张拉少量的主动索，在整体 索网中建立颜应力：在预应力张拉完成前，整个索网至松垂状态，需在无应力状态下高空组装，且稳定骨案距离网壳2-4m，拉索张拉方法需便于索网组装；@槐 杆较高且外填，与其连接的拉索根数多、长皮长、重量大，确定拉案张拉方法应便于槐杆及其前索和背索的安装.
鉴于上述工根特点，综合确定总体施工思路为：摊杆直立安装后斜置、主动同步张控背索后复拉校验落地稳定索、素网独立张控后再与网光连接.
1）具体施工顺序为：①网壳拼装搭设支撑塔架，高空携装网壳，支座连接固定.②榄杆直立安装地 面拼装枪杆，展开背索和前索，将上索头与桃杆顶连接就位，将术体与槐杆捆绑率固：利用起重机，将榄杆（包含背索和前素）直立安敏在球饺支座上，并拉设缆风绳 固定.③素网组装在网壳中部按形桁架上，在无应力状态下组装稳定索网及其索夹：将前索的下索头与稳定育索上的索夹连接，在背素下端设置工装索接长与地铺连接.④枪杆斜置利用缆风绳将4般枪杆网 步逐渐候斜，随之牵引背素的工装索，稳定索网逐渐拾离网壳：将下索头与地错连接，缴去牵引工装索.拉索张控同步主动张控8根背素，复拉校验蒸地稳定 紫，其它索均为被动张控.安装并预紧吊索，将榄杆斜拉索网与网壳连接成结构整体.②主动将支撑架脱高网尧，结构成型.③屋面系统等安装.
拉索等效预张力的我力分析分为2个层次：①确定等效预张力的分布模式：②确定该分布模式下等效 预张力值.
由于本方案主动张拉背索，面落地稳定索仅是调整索力，因此与张拉方案一致，将拉索等效预张力施加 在背索上，且根据结构对称性，4根背索S2-1为相同的等效预账力，另4根背索S2-2为相同的等效预张力，其它控索等效预张力为零.
示.可见，在所施加的拉索等效预张力和结构自重共 在上述分布模式下，拉索等效预张力值如表1所同作用下，初始志案力与设计索力差异很小，可满足施工分析的要求.
经过分析，在初始态下，中部稳定索网上拾525mm，雨槐杆质x向、y向和：向的位移分别为129，281mm和-168mm.可见，张拉使结构变形较大，吊索 的可调量无法病足这么大的变形.
2）为实现力到、形到的张拉目标，施工中关键控制腊施为：索网无应力组装时严格控制拉索安装长度和索夹安装位置：预应力张拉时严格控制主动索的施工张拉力.
1拉索等效预强力及初始态索力Table 1 Equivalent pre-tensloning force snd initial cable force of steyed cable
初始态拉案编号 等效预强力 /N 分析意力/设计家力/误益/ E 9背索52-16833.11102 1104 -0.182-210225165 1706 -0.64陈地稳定素51-1 其它 0 2055 36 ~2 609 36 ~2 608 2062 -0.34 0
5槐杆斜拉索网施工分析
5.1施工分析内容
1）控索等效预账力的找力分析及设计初始态
设计方提供了初始态下的索力，为进行施工分析，需结合控索施工方案，确定等效预张力的分布及数值，拉索等效预张力和结构自重共同作用下的平衡态. 从面建立与设计尽量一致的分析模整.初始态即为在
2）现场环境疆度对初始态的影响
5.3现场账拉疆度对索杆系初始态的影响
设计方提出，拉索的加工量测温度为恒温20℃；施工中，按索张拉时刻的温度为（20±2）℃.可 见，设计初始态的基准温度为20℃.应根据现场张拉湿度，确定合理的张控力，从面保证当结构疆度变化至设计基准温度时，案力达到设计初始态的要求.
假定拉索现场张控湿度与设计基准温度（20℃）兼算±15℃，即现场张拉盐度分别为5℃和35℃，相应 的初始态分析素力如麦2所示，对结构位形的影响始表3所示，表3中，位移变化值指现场张控温度下的初始态节点坐标与设计基准温度下相应值的差.可见， 温度变化对索力状况影响较小（约±8%）：对结构位形的总体影响较小，但是当现场张控组度较高时，索力登小的控案（S6-2和S6-3，其索力仅为36kN）低垂明显.
3）索杆系零状态找形
在控索张控前后，索网要发生较大变形.面索网远小于张拉变形，给吊索安装带来了很大问题.为此， 独立张拉后再安装吊索与阿壳连接，吊索的调节长度需要进行零状态找形分析，即确定合理的无应力安装位形，保证张拉后的位形与设计图纸一致.
5.4零状态找形
零状态找形目标为：基于零状态分析模型，结构初点坐标，得到零状态（无应力安装状态）下的新分析模 始态的节点坐标与设计图纸一致.通过逆选代修改节型.节点编号如图4所示.
4）桃杆倾斜和背索张控过程分析
槐杆倾斜和背索张控过程，是索网由无应力状态、预紧状态到张拉或型状态的过程，是结构刚度逐渐形移.因此，通过过程分析，可掌提过程状态，眼踪响应 成的过程，其中存在刚体位移、拉索松垂和超大节点位历程，包括节点坐标和案力等.
原设计节点坐标最大误差在1mm内，满足要求.按照 零状态找形结果如表4所示，初始态节点坐标与零状态我形结果的节点坐标确定拉索无应力安装长度，张拉后达到设计图纸的位形.
5.2控索等效额张力的找力分析及设计初始态
法”：通过引人建报的惯性力和黏滞阻尼力以及系列分 析技术，建立整体结构的非线性动力有限元方程，将难以求解的静力问题转为易于求解的动力问题，井通过力平类状态.该方法很好地解决了存在超大位移和机 选代更新案杆系位形，使动力平衡状态逐渐收效于静构位移的索杆系施工全过程跌踪分析技术难题.
表2现场张拉温度对初始态案力的影潮
Table 2 Iafluence of teasioning temperature
on initial cable force位家编号 5 20° 35℃索力 /N 变化 /% 家力 /N 素力 /N 变化 /%S2-1 S2-2 1833 1 192 8.17 8.14 1102 1 695 1 012 1 559 8.17 8.02稳定求 落地 S1-1 2232 8.61 2 055 1 881 8.47其它 38 2 831 8.51 36 ~ 2 609 38 2 393 -8.28
6.2抱杆倾斜过程分析
为：在竖直平面内以枪杆底为转动围心.根据每级率 槐杆由直立安装状态逐渐倾斜，其顶点移动轨迹引枪杆顶水平位移相等的原则，将倾斜过程分析分为5级，即：0%（直立状态）20%40%→60%→80% →100%（就位）.槐杆倾斜过程中的索杆系位形如图5所示，S5-2和S3-1的下节点竖向：坐标如图6所示.很大，节点位移很大：②前4级拉索松很明显，第5 可见：①牵引倾斜过程中的位形与张拉成型状态差异
表3 现场张拉温度下初始态的节点位移安化值
Displacement change values of initial joint
in different temperatures mm中都稳定索间 项日 最大竖向位移 5 -10 -300 -27 35℃y平面 *向水平位移 3.2 3.2第1象限榄杆顶 y向水平位移 -5.6 -6.8 5.5 6.8
图4索杆系节点编号Flg.4 Joints′ numbers of rod-cable
6抢杆倾斜过程和张拉过程分析
6.1分析方法
魏杆斜拉索网仅由控案和杆构成，在候斜和张控过程中存在超大位移，且包含机构位移和拉索松弛， 采用”确定索杆系静力平衡状态的非线性动力有限元
图5榆杆倾料时索杆位形
Fig. 5 Rod-cable configuration during mast Inclination
Table 4 Displacement and coordimate of joint in zero state
表4零状态节点坐标及节点位移
零状态节点坐标 节点位移位置 编号 e 脊索节点（从编点向中 杆顶 10 3 64 090 44 565 -3.50E -12 51 699 16 728 40 180 132.050 50.771 -2.09E -12 307.900 0 -180.04 334.74点依次排列） 22 21 38 222 30 217 36 59.2 73 82.5 18811 CBLOC 63.866 64.738 2.675 9 1.385 6 416.05 493.2918 20 893 10 664 10 668 13152 24 085 22 580 60.815 46.730 1.723 6 4 744 6 571.92 614 9361 3.08E-12 14 557 25 262 5.26E 12 23.138 0 364.94
注：根据对称性，仅列出图4中平面坐物系下第1象服的节点数据
6.3控素张控过程分析
7结语
级索力增加迅速，因此前4级主要利用缆风绳来率引杆倾斜，面第5级则需要利用背索的牵引工袋索.
机杆候斜就位后，主动张拉背案，最后调整张控稳定索.根据每级张拉时控索无应力长度缩短量相等的 原则，将8根背索分5级同步张拉，即：0%（枪杆就位）20%40%60%80%100%（张拉成型）.
背索张拉过程中的节点位移如图7所示，索力如图8所示.可见，张拉过程中节点位移呈线性变化：经 过第1级之后，素力基本呈线性递增：张拉完毕后的节点坐标和案力与设计图纸一致.
图6桃杆领科过程中节点：全标和索力曲线
Fig.7Jeint displacement during 图7背索账拉过程中节点位移dorsal cable teasieelsg
图8背索张拉过程中索力曲线
Fig 8 Cuble force during dorsal cable tensloning
本工程钢屋签由枪杆斜拉案网和网壳等构成，两者通过吊索连接，其中概杆斜控索网为预应力自平衡 全张力结构.综合考虑枪杆品装、索网组装和张拉等因素，采用了“榄杆直立安装后斜置、主动同步张拉背索后复控校验落地稳定案、案网独立张拉后再与网壳 连接”的施工方案，并进行了相应的拉索等效预张力找力分析、零状态找形分析、张控环境温度影响分析及枪杆倾斜和背索张控的过程分析，从面确定拉索无应力
参考文献：
（上接第51页）
4结谱
参考文献：
安装长度、施工张拉力等重要施工参数，掌狸施工全过程状态，保证施工安全，为现场施工提供监控依据.
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验算结果表明该临时支撑稳定性满是要求.由图11b可知，施工全过程中临时支撑的最大轴力主要集中在160kN以下，只有5.5%的临时支撑最大轴力大于该 值.此结果表明绝大多数临时支撑都有较大的安全储备，可以确保施工过程中的结构安全.
度要求高，因此施工全过程模拟计算是保证其施工安 西安北站钢结构工程量大、结构形式复杂、品装精全的重要环节.本文采用基于一体化模型的分析方法对单元提升过程中骆时支撑、屋盈网架的内力与变形 进行了跟踪计算，优化了临时支推安装和落架过程，评估了吊装方案的可行性，同时也为类似工程整体提升供参考.
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