镇江体育会展馆预应力钢结构施工技术
陈学华，李建康
（江苏大学理学院，江苏镇江212003）
[摘要】镇江体育会展馆屋面采用张弦立体桁架结构，随工时桁架与拉索同时安装，钢结构部分安装完成后，将素分级分步对称张控.介绍了放索、挂索及张拉工装等施工工艺，利用ANSYS有限元分析软件对张控过程进行施工 模拟仿真计算.结合仿真结果及工程特点，提出了施工过程中合理的安装测量方案，确保了施工的顺利进行.
[关键调]钢结构：预应力：索：张弦立体桁架结构：仿真计算
[中图分类号]TU758.11 [文献标识码]A [文章编号】1002-8498（2011)21-0034-03
Construction Technology ofPrestressedSteelStructure in Zhenjiang Sports Exhibition Hall
Chen Xuehua Li Jiankang
(Cllge f Mchnics Jngsu Uniesity Zhenjiang Jngs212003 China）
Abstract;Spatial truss string structure is used in Zhenjiang Sports Exhibition Hall. Truss and cables aresimultaneously assembled and cables are symmetrically tensioned by steps and degrees after steel structureis pleted. Construction technologies for relaxing cable hanging cable and tension equipment areintroduced. Accurate simulating calculation is done by ANSYS.Aecording to simulation result and cnginecering characteristics reasonable construction scheme is proposed to ensure the progress ofconstruction.
Key words;steel structures; prestressing; cables; spatial truss string structure; simulation calculation
杆连接.最大矢高约10m，最大跨度约115m，最大 质量约128t，张弦桁架通过栋条桁架连接，上弦和腹杆均为圆钢管，下弦拉索采用外包双层PE的1670MPa级的平行钢丝束，钢索与桁架的连接点为铸钢节点.整个屋盖结构通过铸钢支座支撑在混聚土结构上.单福张弦桁架的模型如图2所示.
标高约35m，钢结构部分采用外环平面桁架与内椭 镇江体育会展馆总建筑面积79829m²，屋脊处圆的张弦桁架组合结构，其受力互相独立，相交部位共用1根框架柱.其中，~①轴为张弦桁架结构，共计10福，会展馆建筑效果如图1所示.
Fig.2 Model of truss string structure 图2张弦桁架模型
图1总体建筑效果Fig.1Total architecture effect
2预应力施工
2.1施工流程
1结构特点
总体安装顺序：地面拼装、跨外吊装、高空对接就位.钢结构部分与拉索同步安装，最后张拉.具体施工流程如图3所示.
单榴张弦析架上弦为三角形空间管桁架，下弦整体呈鱼腹状，采用单拉索结构，中间通过圆管腹
2.2放索
由于拉索较长，整条索重较大，因此采用转盘放索装置，放索时通过卷扬机由一端向另一端牵
2.3挂索
2.4索张拉
2.4.1张拉方式
图3施工流程Fig.3Construction process
引，在放索的过程中，因索盘缠绕的弹性和牵引产生的偏心力，索开盘时产生加速，导致弹开散盘，容易发生危险，因此转盘应设置刹车装置.
拉索展开后，在做好标记的位置安装索夹，采用型钢翠制操作平台，搭设拉索临时安装支撑架，用手动葫芦将编好号码的撑杆逐根吊起，将撑杆上节点与钢结构相连，用YC-100千斤顶牵引提升索将拉索提升，在接近各撑杆下端时，先将一端的索 头提升引人铸钢支座内，逐步率引至索头的铺环出铸钢支座承压面，并将大螺母旋平.
1）张弦桁架由两边向中间对称张拉.如图4所示，其张拉顺序为a.j→b，i→c，h→d，g→e，f.
图4屋盖钢索编号Fig.4Cable numbers of roof
2）单桁架拉索的两端同时张拉，为保证张拉同步，同批次拉索张拉时应逐级施加拉力，分四级对结构进行了我力分析，各索的预应力如表1所示. 张拉，程序如下：预紧一25%一50%一75%→100%.
3）张拉过程中，通过控制给泵油压的速度，使索力小的加快给油速度，索力较大的减小给油速度，这样就可以达到同一根索索力相同的目的.若
2.4.2张拉设备
2.4.3张拉控制参数
3施工仿真计算
某根索张拉后未达到设计值，可以通过个别施加预 应力的方法进行补偿.
表1拉索预应力值Table 1Prestress value of cables
kN
kN，因此每根顶应力索配备了2台27t的穿心式千 根据设计要求，预应力索的最大张拉力为3988斤顶.张拉设备采用预应力钢结构专用液压千斤顶、油压表、油泵、油管、张拉螺杆、反力架等，千斤顶与其对应标定好的油压表配套使用.
拉索张控采用双控原则，控制结构内力和变形.若结构变形与设计计算不符，超过20%后，应立即停止张拉，待找出原因后重新进行预应力张拉.
预应力拉索张拉完成前结构尚未成型，整体刚度差，施工前须对张拉过程进行施工仿真模拟计算，以验证张拉方案的可行性与安全性.本工程采用有限分析软件ANSYS，对该结构张拉过程进行仿真计算，计算模型如图5所示.
Fig.5Finite clement model of total structure
图5整个结构的有限元模型
张拉成型时，结构中心点起拱值为37mm，各索索力均达到了目标值，端部的两福桁架D，①输略有下沉，水平位移控制在0-9mm，最大应力在156MPa，最后一批张拉完成时，结构完全脱架，无需 进行胎架卸载工序.
由于E轴桁架索是最后一批张拉，且跨度最大，对整个结构成型的影响较大.对E轴的张拉过程进行分析，其跨中竖向位移和支座水平位移随拉力的变化关系如图6所示，当张力达到某一值时，桁 架成型，之后跨中竖向位移随着张拉力的增加迅速增加，呈非线性关系.因此，张拉后期应根据桁架变形情况，实行双控时应以变形控制为主，索力控制为辅.
4安装测量方案
4.1工程特点与测量难点
4.2临时胎架的安装测量
4.3高空桁架的安装测量
图6桁架变形与索力变化的关系Fig.6Relationship between truss deformation and cable force
中心屋盖张弦桁架跨度达115m，整体重约120t，分段安装就位，安装测量工作量较大，空间控制也较难.另外，在地面拼装量巨大，拼装质量至关重要，对测量控制要求高.由于钢结构与土建结 构通过预理件相连，因土建施工规范与钢结构施工规范存在差别，这些因素将给安装、校正增加堆度.
装施工，根据几何尺寸，在地面上将临时支撑的位 临时胎架的安装施工先于相应部位钢桁架吊置放样，并用经纬仅找正其垂直度，找正垂直度时，在两条互相垂直的轴线上（或两条互相垂直的方向上）分别安置经纬仪，仪器与临时支撑的距离不小于临时支撑高度的1.5倍，如图7所示.
图7临时胎架垂直度测量Fig.7Measurement of perpendicuiarity
支撑胎架垂直允许偏差，当支撑高≤5m时为过10m时则为支撑高的1/1000.在安装屋架的过 ±5mm，当支撑高5-10m时为±10mm，当支撑高超程中应定时检查临时支撑的垂直度，若发现超标现象应及时采取措施.
根据轴线尺寸关系先用经纬仪将上、下弦位置放样在地面上：用阀镜法在地面架设经纬仪，将地面控制线投影到胎架上，用水准仪将标高引测到胎架的适当部位；屋架对接拼装点及轴线交接点，用
水准仪测量临时支座顶面标高及屋架下弦标高，使其标高与屋架设计围纸上的标高一致：桁架高空拼装完后，复测主桁架，比较实测坐标（三维）与设计坐标的差值，根据x，y坐标的差值调整主桁架的平面位置，由：坐标的差值调整屋架的标高位置.
4.4钢析架竖向位移的测量
根据计算结果，选择变形较大的一程桁架，其竖向位移采用全站仪观测.在拉索的八分点处预先贴反光片，每根拉索贴9个反光片，如图8所示.的标高，获得该站点的高程.仅器照准观测点上设 在适当位置设置全站仪，联测2个以上测量已知点置的反射片中心，用内置测量程序进行测量，获得该点中心的标高.钢桁架安装完成后应按步骤分别进行竖向位移的测量.比较相同部位不同时间的中心标高值，即为该部位钢桁架的绕度值.
Fig.8Paste position of reflectors 图8反光片的粘贴位置
5结语
1）该工程采用张弦立体桁架结构，预应力结构对施工的要求较高，且结构在成型前的刚度较小，需对施工进行仿真计算，根据计算结果指导施工.
力差别很大，且不设一级张拉，在施工时要特别注 2）10福张弦桁架的跨度不同，初拉力不一，索意索力的控制及各福张拉索之间的相互影响.
3）由于大部分是高空作业，施工难度较大，结合本工程的特点及仿真结果，提出了合理的安装测量方案，保证施工顺利进行.
参考文献：
[1]刘凯，真维成，刘宗仁.大跨握孩桁架新型施工工艺的理论与[2]李维滨，施驶，郭正兴，大购度张兹行架预应力张控控制研究 现场实测的研究[J]-建筑结构学握，2004 25（5）：60-65 91.[J]-东南大学学报：自然科学版，2003 33（5）：593-596.[3]丰磊.郭正兴，罗式.上海2010世博会主题馆张世析架损应 力拉索施工力学分析[J]，建筑结构.2009（S1）：31-33.[4]王降强，泰杰，李开国，山西等河矿体育综预应力侧结构施工[5]橡瑞龙，秦杰，李国立，等，国家奥林匹克体育中心综合训练 技术[1].施工术，2008 37（3）：23-25.馆张盛结构施工技术[J].工业建筑，2007 37（1)：26-29.[6]王泽强，秦杰，许曙东，等.青岛国际机船中心预应力施工技 术[1].工技术 2007 36（11）：14-16.
