超大跨张弦桁架结构制作安装新技术研究.pdfVIP

第六届全国现代结构工程学术研讨会 超大跨张弦桁架结构制作安装新技术 郭海山 李盛举 (北京三杰国际钢结构有限公司北京10111：3) 摘要： 张弦桁架结构通常采用现场地面拼装，地面张拉，整体吊装技术。全国农业展览新馆张弦桁架屋盖在安装过程中， 在国内首次采用高空原位拼装、双榀桁架高空同时张拉成型新技术；同时在制作过程中采取了一系列的质量保证措施，保证 了较高的加工精度，确保了该大跨钢结构工程的顺利完工。实践表明，采用以上新技术措施，钢结构加工质量好，安装过程 中张弦桁架结构侧向稳定性好，吊装设备要求低，安装工期短，安装费用低，施工快捷可靠。 关键词：张弦桁架，高空张拉，双榀张拉，施工 一、工程简介 全国农业展览馆新馆位于北京市东三环全国农业展览馆院内，建筑平面为矩形，长约148m，宽约91m， 投影面积约为13 榀桁架结构长度将达到87．4m，是目前北京最大跨度的张弦桁架结构。该张弦桁架的上弦采用断面为倒三 角形的拱形管桁架(图2)，桁架宽度2m，高度1．8m，钢管采用无缝钢管，最大规格4，299x20， 张弦桁架的下弦采用163妒5的钢拉索，钢索预拉力1500kN，整个张弦桁架的矢高为6．4m，矢跨比约为 1／12。整个结构由11榀张弦桁架通过联系桁架、刚性系杆和拉条联系起来组成整体的屋面，相邻张弦桁架 采用冷弯薄壁型钢方钢管，规格为350x250x5。钢管桁架腹杆与弦杆的连接节点均为直接相贯节点，简洁 美观。 。碡觑引酮引驯H刚剐N 图1屋面结构布置图 工业建筑2006增刊 第六届全国现代结构工程学术研讨会 z!|侈肇羹瑟鬟}害隧、E季登孓，扛雪X!隧垒瓣≮震登霪冀霪霆匿疆委菰缯蓁：基堕冀i薹霎蹩i霎拦雯豁：1 ．!塑篁!!：：： +4。 ≯ 5 l Ⅲ一 · “ I 彤∞ ‘oo： ^ ．MH… —s41_=_ +!盟l 。#” …一4 一 ．∞”一， L!j 』 州∞ F蠕％☆“掣r”§i 图2单榀张弦桁架结构图 四、张弦桁架结构特点及常用的安装方法 张弦桁架是由拉索、撑杆和刚性桁架组合而成的新型自平衡体系，张弦桁架结构上弦主要承受压 力和弯矩，采用格构式钢管桁架；下弦受拉，采用高强钢索；材料的强度得到合理的利用。因此该种 结构形式材料用量省，造型轻巧美观，是应用前景良好的大跨空间结构体系。从结构整体来看，其矢 高并不小，结构竖向刚度好，但下弦因采用纤细的高强钢索，且竖向悬空撑杆稀少，给人以轻巧的感 觉(图3)。单榀张弦桁架由于其宽度很窄，其平面外容易失稳(图4)，通常需要其它措施，如采用 由侧向次桁架、刚性撑杆和拉条组成能够保证结构平面外稳定的支撑体系(图3)。为了保证下弦索与 上弦桁架能够更好地协同工作，支座在正常使用情况下应保证能够滑动，以尽量减小对下部结构的推 力。 图3张弦桁架结构三维 (一)施工过程中的形态分析及稳定性分析 从安装方面讲，张弦桁架属于预应力钢结构，需要对施工过程中结构的状态进行详尽的计算分析。施 工状态下分析的要点是为了保证屋面安装完毕后结构的支座正好位于设计要求的下柱中心，结构的矢高和 索的预张力也满足设计要求。在满足上述约束条件的前提下，确定结构的初始加工尺寸(无预应力状态下钢 桁架的尺寸)及初始张拉力。 在结构安装完毕时，由于侧向次结构的存在， 张弦桁架结构的侧向稳定性能够得到保证(图3)，但 是在施工过程中，保证张弦桁架侧向稳定性的次结构不存在，因此在不同的施工阶段对其侧向稳定性进行 验算也很重要。 关于张弦桁架结构的施工状态分析和侧向稳定性的验算过程本文不再详细介绍，而是重点说明如何通 过改进安装方案来提高张