平面预应力弦支穹顶组合网壳结构施工关键技术.pdf

[摘要]弦支拉索与水平拉索组合同上弦主拱钢桁架连接，形成一种新型的组合网壳结构体系。主要介绍了此类新型结构体系在广饶国际博览中心中的应用，分析了其工程难点与解决措施、网壳结构及拉索的总体施工方案、拉索施工监测方案等。重点介绍了撑杆与弦支拉索、撑杆与上弦主拱桁架、网壳支座处的连接节点设计。经监测，施工过程中，结构最大变形和钢结构等效应力均满足施工工艺要求。[关键词]钢结构；组合网壳；拉索；桁架；预应力；监测

内容摘抄：

1工程概况
广饶国际博览中心建筑展厅地上1层，局部3层，展厅高24m,新建建筑面积约65430m2。建筑采用中轴线布局，在中轴线上从主入口由南向北依次布置登录大厅、服务用房、中央展厅、会议区和多功能厅。博览中心分为8个单体区域，包括有1区，2区，3区，5区，6区，7区展厅，4区多功能厅，8区登录大厅。博览中心全景效果如图1所示。
8区登录大厅屋盖为椭球形组合网壳结构，长轴129m,短轴56m,跨中矢高16.6m,矢跨比为1/3.4,结构投影面积约5320m2。屋盖结构形式采用平面预应力弦支穹顶组合网壳结构体系，整体结构共设置8道弦支拉索、11道水平拉索以及20根竖向吊索。弦支拉索规格为中5×55，双护层缆索直径为55mm;水平拉索规格为中5×73，双护层缆索直径为63mm;吊索规格为Φ5×7，单护层缆索直径为22mm。为加强结构整体刚度，在网壳周边底部设置了环桁架，环桁架宽1.74m,高1m。屋盖支承于周圈的钢柱上，弦支拉索与水平拉索共同与结构支座球节点连接。网壳结构节点形式为焊接球，杆件为圆钢管，网壳顶标高30.546m。结构平面、立面及典型主拱剖面如图2所示。

2工程特点
1)本工程共有10榀主拱桁架，为主受力构件。桁架与弦支拉索、水平拉索结合在一起，共同受力，为一新型结构体系，主拱、弦支拉索、水平拉索布置如图3所示。弦支拉索与主拱桁架连接，增强网壳稳定性，增加结构刚度。支座之间使用水平拉索连接，可大大减少结构水平推力和水平位移。

3工程难点与解决措施
3.1节点设计
本工程撑杆下端索夹节点空间性强、受力复杂、空间定位要求准确。因此，在进行索夹节点构造设计时，除需考虑准确定位和受力安全外，还应满足拉索实际施工的要求（包括拉索安装和张拉）。另外，考虑便于弦支拉索的张拉及撑杆形态的控制，撑杆上端节点设计采用球铰形式。由于本工程结构是采用弦支穹顶与平面预应力组合网壳结构，弦支拉索与水平拉索均连接于支座节点上，因此在进行支座节点设计时要考虑弦支拉索与水平拉索的张拉施工要求。具体节点大样如图4所示。

3.2拉索安装
单根拉索的长度较长，水平拉索最长可达55m,弦支拉索最长可达28m,造成拉索安装较为不便。因此结构总体安装方案考虑主拱桁架采用满堂操作架进行拼装，安装顺序考虑从中间向两侧对称安装，水平索和弦支拉索后于主拱桁架安装，待主拱桁架安装完2榀后再进行张拉。
3.3拉索张拉
1)拉索张拉方法
本工程拉索数量较多，单根拉索质量较大，且为高空张拉，水平拉索张拉时考虑采用单侧张拉，轴线8~8为主动张拉端，轴线8~82四为被动张拉端；弦支拉索张拉时考虑采用单侧张拉，下部为主动张拉端，上部为被动张拉端。
2)分批次张拉的索力相互影响

4结构及拉索的施工总体方案
4.1结构总体施工方案
结构总体施工方案：①安装周圈钢柱；②搭设满堂操作架；③从中间榀向两侧对称安装主拱桁架结构；④拉索安装与主拱桁架结构安装流水作业；⑤水平拉索和弦支拉索后于主拱桁架安装，待主拱桁架安装完2榀后再进行张拉；⑥最后安装和预紧吊索；⑦拆除满堂操作架。
4.2拉索总体施工方案
1)张拉顺序①安装主拱3~主拱7之间的主拱桁架结构（主拱桁架编号及拉索编号见图3）；②张拉主拱5的弦支及水平拉索（见图5a);③安装主拱2和主拱8及中间的钢结构；④张拉主拱4和主拱6的弦支及水平拉索（见图5b);⑤安装主拱1和主拱9及中间的钢结构；⑥张拉主拱3和主拱7的弦支及水平拉索；⑦安装主拱10及剩余部分的钢结构；⑧张拉主拱2和主拱8的弦支及水平拉索；⑨张拉主拱1和主拱9的弦支及水平拉索；⑩张拉主拱10的水平拉索，并张拉SPS1。

（略）

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