预应力弦支穹顶结构施工工法.docVIP

预应力弦支穹顶结构施工工法 xxxx集团有限公司 1.前言 随着奥运工程、世博工程、亚运工程等一系列国家重点工程的建设实施，我国的建筑技术出现了空前的辉煌。建筑造型越来越新颖、新技术的应用越来越广泛、建筑跨度越来越大，所以预应力空间钢结构技术应用也逐渐增多。但是作为一种新型的空间结构，国内外对弦支穹顶的结构理论方面的研究不是很多。我省十大重点工程建设使得xx市建筑领域出现了翻天覆地的变化，其中煤炭交易中心预应力弦支穹顶结构就是其中的一项，它是弦支穹顶结构在我省的首次采用，并获得了良好的效果。 中国xx煤炭交易中心屋面钢结构的上层是由刚性较大的H型钢组成的单层壳体，具有一定的抗压和抗弯刚度，但整体稳定性较差。结构的下层由环向拉索和径向拉索组成，拉索为高强材料，可以有效的减小结构自重，并达到轻巧、通透的建筑效果。上层钢结构和下层拉索之间由撑杆进行连接，构成稳定的空间结构受力体系，可以有效提高整体结构的稳定承载力。 2.工法特点 本工法属于预应力钢结构工程。它具有施工难度大、施工前期准备工作量大的特点。弦支穹顶结构形式新颖，可借鉴施工经验不多，因此施工的难度更大。本工法的技术要点是贯穿在制索、挂索和预应力钢索张拉过程中,利用模拟仿真计算，使得施工具有科学的理论和检测依据，确保施工质量。 3.适用范围 适用于预应力弦支穹顶结构施工体系。 4.工艺原理 弦支穹顶是一种大跨预应力空间钢结构，其中高强度预应力拉索的引入使钢材的利用更加充分，结构自重及结构造价降低许多，所以弦支穹顶在跨越更大跨度方面具有较大的潜力。我公司施工的煤炭交易中心宴会厅直径58米，高16.85米，屋盖主体结构采用弦支穹顶结构，在工程施工前，通过采用有限元计算软件，进行施工仿真计算分析。根据仿真计算结果确定弦支穹顶结构上层单层网壳和预应力索安装顺序，并从技术角度上确定预应力索张拉方法，并进一步确定施工过程中的张拉顺序、分级张拉及不同阶段预应力索张拉力值等。预应力拉索在每次张拉后，结构都要经历一个自适应的过程，结构会经过自平衡而使内力重分布，形状也随之改变，采用油压传感器及振弦应变计分别对钢索索力、径向杆拉杆及网壳杆件应力变化进行监测，并对结构起拱值进行监测，保证张拉过程安全顺利进行。 5.施工工艺流程及操作要点 5.1施工工艺流程 施工工艺流程见图5.1。 图5.1 施工工艺流程 5.2操作要点 5.2.1钢结构制作安装及制索 弦支穹顶结构要求钢结构的制作和安装精度比较高，钢索的下料长度必须根据节点及钢索的工作载荷进行精确计算，并在制作过程中严格控制，只有制作和安装的精度满足要求，张拉完成后的工程质量才能达到设计要求的预应力状态。钢索下料长度需要精确计算，按照事先确定好的张拉后工况通过Midas计算出张拉后的结构受力情况，根据这一状态，给出钢索的精确下料长度。在整个施工过程中采用全站仪、振弦应变计等随时检测钢结构的变形及应力情况，做到施工与计算相吻合。 5.2.2布索和挂索 由于大跨度结构，钢索长度比较长，需要分为几段，借助吊装设备，并根据现场吊装设备布置进行布索。环向索重量比较大，所以挂索困难。而且挂完后要保证撑杆下端有一定的偏转角度，以便张拉过程中的调节。 1 环向索分段位置 环向索分段及索头形式。环向拉索由3根Φ5X151组成，每根环向索分为2段，对接索头节点沿环向等分，3根拉索对接索头节点为60度。环索索头采用可调节端头，这样可以根据单层网壳安装精度，对环向索有可调的长度，保证结构能够顺利精确安装。环向索分段具体位置及环索索头形式见下图所示。 图5.2.2-1环索分段位置 图5.2.2-2环索索头形式 2 径向拉索张拉端 通过调节中间调节套筒来改变径向拉索的长度变化，从而使预应力得到有效施加，拉索形式和张拉示意图见下图所示。 图5.2.2-3径向拉索结构形式 图5.2.2-4张拉端示意图 5.2.3施工仿真计算分析 预应力钢结构从结构的拼装，到预应力张拉完成以及最后支撑架的拆除，其间经历很多受力状态，为了保证工程质量能够符合设计要求，必须进行大量的施工模拟计算。对实际工程施工过程中的每一个施工工况，包括拼装、吊装、安装、张拉的工况，都进行施工仿真计算，施工仿真计算采用目前通用的大型有限元软件Midas进行分析，并积极与设计院进行沟通配合，达到施工中的每一个工况都做到在设计要求的应力及变形控制范围之内，并且在最后张拉完成后保证与设计院的计算模型相吻合。 仿真计算分为如下几个过程： 1 全部结构安装完成：整体结构安装完成，包括主体钢结构、主檩条及钢索安装完成，并且支撑都存在，此状态为第1步； 2 第1和2级张拉，进行第1和2级张拉，需要10步完成，此过程为第2～11步； 3 拆除所有支撑塔架，此状态为第12步； 4 按照张拉方案进行第3级张拉，需要5