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Industrial Construction Vol. 40， No. 8， 2010工业建筑2010 年第 40 卷第 8 期35 弦支结构施工技术研究 * 王小盾刘占省陈坤 天津大学建筑工程学院，天津300072 摘要弦支结构体系越来越多地应用于重要的公共建筑中， 但目前国内外对弦支结构的施工技术方面 的系统研究较少。对平面型弦支结构、 可分解的空间型弦支结构和不可分解的空间型弦支结构的施工技术 分别进行分析和总结， 从索的张拉方式、 钢结构的安装等施工技术方面进行较为深入的探讨， 并指出不同类 别结构的施工技术需注意和待研究的问题。 关键词弦支结构; 施工技术; 张拉方法; 吊装方法 STUDY ON THE CONSTRUCTION OF CABLE SUPPORTED STRUCTURE Wang XiaodunLiu ZhanshengChen Kun School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China Abstract Cable supported structure systems are applied more and more in significant public buildings，but there is less systematic study on the aspects of construction at home and abroad at present. This paper analyzes and summarized the construction technologies of cable supported plane structure，decomposable spatial cable supported structure and indecomposable cable supported spatial structure respectively，as well as further explores the hoisting of steel structure，cable tension and other construction technology，puts forward the problems needing attention and those to be studied in the field of construction technology for different kinds of structures. Keywords cable supported structure;construction technology;tension s;hoisting *国家自然基金资助项目 50778122 ; 高等学校博士学科点专项科 研基金 12578 资助项目。 第一作者 王小盾， 女， 1968 年出生， 博士， 副教授。 E － mail maodun2004 126. com 收稿日期 2010 － 03 － 10 弦支结构作为一种高效能的大跨度结构体系， 越来越多地应用于重要的公共建筑中 ［ 1 － 2］， 如上海 浦东国际机场航站楼、 天津保税区国际商务交流中 心大堂屋盖、 黄河口模型试验厅和山东济南奥体中 心体育馆等。国内学者对弦支结构进行了系统的理 论分析和试验研究， 但研究方向主要集中于弦支结 构设计和使用阶段的受力性能方面 ［ 2 － 5］， 而目前对 于弦支结构施工阶段的体系成形过程、 施工技术等 方面的系统研究较少。需要说明的是， 弦支结构要 进行施工仿真计算以保证施工过程中结构的安全 性， 保证索力满足设计要求。对于弦支结构的施工 过程分析方法有正分析和反分析两种， 前者是以实 际的施工顺序逐次安装构件， 按照施工加载顺序进 行计算分析， 实现结构施工的实时跟踪分析和控制; 后者按照一定施工顺序拆除杆件， 确定各个阶段的 结构施工控制参数。在预应力张拉工程中， 上部结 构因受预应力而起拱， 对此要进行验算分析， 确保其 满足规范要求。总体上讲， 合理的弦支结构施工技 术是保证结构建造过程中安全可靠的重要因素， 为 此， 本文根据弦支结构类别的不同， 分别对平面型弦 支结构、 可分解的空间型弦支结构和不可分解的空 间型弦支结构这三种典型的弦支结构的施工技术进 行系统分析和总结， 主要内容包括索的张拉方式、 钢 结构安装方法和施工工艺等， 以期发展和完善此类 技术， 为弦支结构施工技术的发展提供参考。 1平面型弦支结构的施工技术 平面型弦支结构是指结构构件位于同一平面 内， 且平面内受力的弦支结构， 主要指单榀弦支结 构， 常见的有弦支梁、 弦支桁架以及弦支刚架等结构 形式。平面型弦支结构在迁安文化会展中心、 南京 会展中心和新中国国际展览中心等多项工程中得到 了应用。一般平面型弦支结构的总体安装顺序为 1 相关脚手架或其他施工平台的搭设; 2 上部弦杆 或梁、 撑杆与拉索的拼装; 3 钢结构及拉索整体吊 装或顶升到位; 4 按顺序分级张拉拉索。平面型弦 支结构也可以在地面进行张拉， 然后通过吊装或滑 36工业建筑2010 年第 40 卷第 8 期 移使结构整体就位。总之， 平面型弦支结构施工方 法相对比较灵活。 1. 1平面型弦支结构的拉索张拉施工技术 对于平面型弦支结构， 施加预应力的方法主要 有调节撑杆或者张拉钢拉索两种。前一种钢索长度 固定不变， 主要通过改变撑杆的长度施加预应力。 其优点是只需改变较小的撑杆长度， 便可使拉索产 生较大的预应力， 对于张拉设备和机械性能要求较 低， 施工效率较高。适合于曲线相对平直， 撑杆数量 较少， 拉索张力较高的工程。缺点是撑杆的长度必 须可调， 索力的调整比较困难， 不易控制， 对撑杆和 节点构造以及加工精度要求较高。后一种施工方法 是利用张拉设备直接对索张拉建立预应力， 该方法 对索力的控制比较直接， 易于控制， 且索力调整方 便， 对构件的几何精度要求较低 ［ 6 － 8］。实际工程中 张拉钢拉索法用之较多， 故本节重点探讨拉索张拉 的施工过程， 具体过程如下。 1钢拉索的安装。通常步骤为放索、 索头安装 和中间节点安装。即将钢拉索吊至放索盘上将钢索 放开; 索头安装过程中， 使用导链等工具将索头位置 吊起， 微调至耳板孔内， 同时使用另一个导链牵引索 头， 当索头孔与耳板孔重合时， 将销轴插入并使用丝 钉固定; 然后将两端套筒拧紧， 沿索体设置若干个导 链， 用导链将索吊起至各撑杆节点下， 按索体上标识 的位置进行索体就位并安装撑杆下节点。 2预应力张拉设备选用。根据仿真计算结果， 得到拉索最大张拉力并确定完张拉步骤和顺序后， 再确定张拉设备套数。张拉设备要采用预应力钢结 构专用千斤顶和配套油泵、 油压传感器、 读数仪。根 据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对油压传感 器及读数仪进行标定。 3预应力控制原则。张拉时通常采取双控原 则 索力控制为主， 伸长值控制为辅， 同时考虑结构 变形。根据设计要求的预应力钢索张拉控制应力取 值并进行钢索伸长值计算， 预应力钢索张拉完成后， 应立即测量校对。如发现异常， 应暂停张拉， 待查明 原因， 并采取措施后， 再继续张拉。 4张拉方法。对平面型弦支结构， 张拉方式可 以分为单端张拉和双端同步张拉。单端张拉的优点 在于设备人员数量需求较少， 施工组织协调方便， 但 不易控制撑杆的垂直度。双端张拉易于控制撑杆的 偏移， 但对人员设备需求量大， 对双端同步张拉的组 织协调要求较高。对于每个张拉点来说， 可以分为 单级张拉和多级张拉。拉索在地面拼装胎架上进行 一次张拉到位， 可减少高空张拉的工作量， 张拉设备 转移方便， 施工速度加快， 但安装成整体后预应力分 布可能会不均匀。如果单级张拉不能满足要求， 便 需要对弦支结构分多级张拉， 按照一定的张拉顺序， 将设计张拉力分为若干阶段循环进行张拉， 级数划 分的越密集， 索力的控制越精确。 1. 2平面型弦支结构中钢结构的施工技术 平面型弦支结构中一般结构跨度大、 节点构造 相对复杂， 因此对结构的施工安装精确度提出了较 高的要求， 同时也增加了钢结构的施工难度。目前 国内外在此类结构中常采用的施工方法主要有拼装 施工、 滑移施工、 整体吊装、 整体提升和整体顶升 法 ［ 6， 8 － 9］。对于不同的弦支结构， 需要根据结构本身 的受力和构造特点， 考虑质量、 安全和经济等因素， 并受施工当地条件限制， 选择不同的钢结构施工方 法。 1拼装施工方法。大型钢结构的拼装按位置 不同分为地面拼装和高空拼装， 按拼装方式也可分 为散件拼装和整体拼装。高空拼装施工法是通过架 设脚手架、 脚手板在空中形成一个操作平台， 在平台 上进行结构高空拼装焊接、 预应力拉索安装的施工 方法。高空拼装法也可分为高空散件拼装和高空分 段整体拼装。前者是将下好料的散件在高空操作平 台上直接定位、 对接拼装、 落位， 其施工难度较大， 需 额外的拼装胎架。后者是将已经预拼装好的单元吊 至高空设计位置的拼装操作平台上， 进行整体拼装， 其精度要求高， 对施工设备的要求简单， 但脚手架用 量大。 2滑移施工法。滑移施工是通过设置在结构 下部的滑移轨道， 利用牵引设备将结构或胎架滑移 到设定位置的一种施工方法。主要分两类 胎架滑 移和结构主体滑移。结构主体滑移又可分为单片滑 移、 分段滑移和累积整体滑移等多种方法， 或者按滑 移轨迹分为直线滑移和弧线滑移， 按轨道的位置又 可分为地面滑移和高空滑移。滑移方案的选择必须 基于结构体系现场条件等多种因素进行综合比较和 考虑。 对于平面型弦支结构， 常采用累积滑移的方法 将每榀结构安装到位。累积滑移施工技术是将结构 的单片滑移一个单元距离， 然后在胎架上安装与其 相联系的单片， 再滑移一个单元， 然后逐步累积， 滑 移到位， 最后全部结构滑移到设计位置的一种施工 方法。其特点是累积滑移能保证两边滑移量的同步 性， 整体稳定性好， 但对牵引设备要求高。在滑移过 程中， 要在轨道边设置刻度尺作为同步滑移的辅助 控制， 测量人员应通过激光测距仪及钢卷尺配合测 弦支结构施工技术研究 王小盾， 等37 量各滑移点位移的准确数值， 从而控制两榀钢结构 的同步滑移 ［ 9 － 10］。 目前我国已建成的大型张弦梁结构， 如广州国 际会展中心和哈尔滨国际会展体育中心， 都采用了 滑移施工技术; 山西寺河矿体育馆的单榀张弦梁是 在地面组装进行预张拉， 再采用累积滑移的方法将 每榀桁架安装到位的预应力施工技术 ［ 7］。 3整体吊装法。整体吊装施工法是将结构构 件整体吊装至设计位置， 预应力拉索的安装和张拉 均在地面完成。整体吊装可分为地面单榀拼装后整 体吊装、 地面多榀钢结构及其支撑构件拼装后整体 吊装。在决定弦支结构的吊装方案时， 吊点的选择 和吊点的分布是首先要考虑的问题。吊点的选择要 满足 吊件两端的轴向相对变形等于或接近零; 吊件 的变形和弯矩分布比较均匀， 且数值最小， 这样可以 最大限度地保证吊装过程的安全进行。例如一平直 的弦支梁结构， 要将其吊装到设计标高处与两柱头 连接， 其吊点的选择和吊点的分布要保证 起吊后的 梁在自重作用下两端的轴向相对变形等于或接近 零， 这样吊装到设计位置的梁就能准确就位。 起吊时， 要注意重心起吊的控制与侧向稳定问 题。如跨度较大的弦支桁架， 起吊重量重， 其重心可 能会高于起吊平面很多。为了降低重心高度， 可以 尽量减小产生高重心的荷载。如果工程起吊属于高 重心起吊， 在地面拼装完毕后， 双机抬吊时有可能造 成桁架的侧向倾覆， 应考虑应用计算机同步控制系 统， 控制起吊机械同步精度来解决。在起吊过程中， 需要采取严格的控制措施防止发生侧向失稳现象。 在实际工程中， 迁安文化会展中心采用了整体 吊装法对每一榀张弦梁进行吊装就位; 南山集团会 议中心预应力张弦结构也采取钢桁架、 撑杆与预应 力拉索在地面拼装完毕后， 整体吊装到支座就位， 然 后再进行张拉的方法 ［ 8］。 4整体提升法。整体提升法是采用液压提升 设备或起重设备将结构的整体或一部分从下往上提 升。其只能做垂直的起升， 不能做水平移动或转动。 整体提升法要使结构的整体或部分在地面或楼面拼 装好后， 再用液压提升设备辅之以起重设备， 将其提 升到设计位置就位。 5整体顶升法。整体顶升法是将在地面或楼 面上拼装好的结构， 利用已建好的建筑物承重或其 他辅助设施作为顶升的支承结构， 用液压顶升系统 将结构顶升至设计标高后就位。整体顶升法与整体 提升法类似， 即只能做竖直方向的运动; 与整体提升 法不同的是， 整体顶升法的起重设备在构件或结构 的下面。 1. 3平面型弦支结构施工技术需注意及待研究的 问题 对于平面型弦支结构， 拉索张拉之后， 要对全部 的索力及结构的变形进行检测。考虑到张拉过程中 弦支结构的滑动会产生一定的反向摩擦， 以及张拉 时支座可能发生跨度方向或横向移动而导致部分索 力损耗和上部钢结构制作误差产生的影响， 应根据 检测情况对索力进行适当的增加， 消除以上因素造 成的索力损失。 弦支梁在施工中可以预先在地面设置胎架， 而 后拼装， 在胎架上一次张拉到设计预应力， 然后再吊 装。弦支桁架在张拉过程中容易引起张拉索的平面 外失稳。如何确定张拉力及张拉顺序是平面型弦支 结构施工过程中的关键问题所在， 目前国内对平面 型弦支结构这方面的相关技术研究也较少。平面型 弦支结构在滑移过程中结构的不稳定及变形应该引 起足够重视， 需要研究制订有效的防范措施和监测 手段， 比如在起吊方案的确定过程中就需要考虑可 能影响的因素。 合理确定吊点布置和起吊方式是空间钢结构安 装施工中一项非常重要的工作， 直接影响吊装结构 在吊装过程中的稳定性、 安全可靠性和施工经济性。 因此， 应经过慎重考虑和计算来确定吊装方案， 如何 确定更为合理平面型弦支结构的吊装方案需要进一 步的研究。 2可分解的空间型弦支结构的施工技术 可分解的空间型弦支结构是以平面型弦支结构 为基本组成单元， 通过不同形式的空间布置所形成 的以空间受力为主的弦支结构。可分解的空间型弦 支结构主要包括双向弦支结构、 多向弦支结构和辐 射式弦支结构。目前该类弦支结构在国内应用最为 广泛， 已建的工程如国家体育馆双向张弦结构、 安福 大厦双向张弦梁和北京中石油大厦中庭屋顶双向张 弦梁等。 2. 1可分解的空间型弦支结构的拉索张拉施工技 术 通常来讲， 可分解的空间型弦支结构的预应力 的施加都是在钢结构制作完毕、 索全部穿完后进行。 另外， 在张拉之前必须对索进行预张拉， 即确定结构 的初始状态， 避免有些索在张拉时仍处于松弛状态， 对以后的张拉不利。对此类结构而言， 其下部拉索 相互交叉， 索力相互影响较大， 可选择的张拉方式较 少， 张拉 比 较 困 难， 制 定 合 理 的 张 拉 方 案 尤 为 重 38工业建筑2010 年第 40 卷第 8 期 要 ［ 11］。 对于可分解的空间型弦支结构的预应力张拉方 案一般为 一次张拉到设计值， 或分步多次 如采用 设计值 50 、 80 、 100 三次 张拉到设计值。拉 索张拉的原则是同步、 对称、 均匀。从施工角度而 言， 拉索一次张拉到设计值可以缩短工期， 也能降低 成本; 其缺点是如果所有索都同时张拉， 需要较多的 张拉点， 会给施工带来较大困难。针对上述情况， 实 际施工过程中一般采用分步张拉， 即一次张拉某几 根索， 直到所有索张拉完毕; 其缺点是由于索的分步 张拉， 各索索力在张拉过程中存在相互影响， 导致索 力最终值与理论设计值存在差异。 索力相互影响的程度主要取决于结构上弦的刚 度， 上弦刚度越小影响越明显。张拉方案选择的好 坏对索力最终值有很大影响， 因此张拉方案选择的 原则是在分步张拉的前提下， 尽量减小实际索力最 终值与理论索力最终值的误差 ［ 11 － 12］。对于可分解 的空间型弦支结构的钢拉索的安装、 张拉设备的选 用和预应力控制原则等大都与平面型弦支结构的相 类似。 2. 2可分解的空间型弦支结构中钢结构的施工技 术 对于可分解的空间型弦支结构的施工， 针对不同 的工程及其特点， 可采用的施工方案有 1 结构的地 面拼装、 上弦钢架在地面散拼焊接、 撑杆安装、 钢索安 装、 张拉钢索至设计值、 整体提升至标高; 2 搭设胎 架、 钢构件在胎架上于设计位置分段拼装成型、 撑杆 安装、 钢索安装、 张拉钢拉索、 檩条等的安装、 滑移到 位。对于可分解的空间型弦支结构， 其钢结构的其他 安装方法与平面型弦支结构的基本相同。 2. 3可分解的空间型弦支结构施工技术需注意及 待研究的问题 可分解的空间型弦支结构通常受力形式复杂， 钢拉索之间索力的相互影响不容忽视， 且施工难度 比单向受力体系大。要针对不同特点的空间型弦支 结构进行系统的仿真计算分析， 得出拉索间索力的 影响程度， 为实际工程的张拉提供精确的数值参考， 要以施工仿真计算结果为依据， 使每个张拉步骤都 在理论控制范围之内， 否则将可能出现索力调整混 乱的状况。施工过程中则要辅以先进的监测手段， 确保预应力施加的准确性 ［ 12 － 13］。 可分解的空间型弦支结构的拉索张拉是最关键 的施工工序之一。两个方向的拉索在预应力施加过 程中相互影响， 在制定施工方案时必须充分考虑。 分步张拉过程中有可能造成局部钢结构应力过大， 特别是在设计索力很大的情况下， 甚至可能造成局 部杆件的屈曲或强度破坏。所以有必要选择应力较 大的杆件考察张拉过程中钢结构应力的大小以及变 化范围。 3不可分解的空间型弦支结构的施工技术 不可分解的空间型弦支结构是指不能分解为单 榀平面型弦支结构， 撑杆通过斜索和环索连接上部 结构， 成为整体空间受力体。如弦支穹顶结构便是 典型的该类结构， 已建工程有 2008 北京奥运会羽毛 球馆和济南市奥体中心体育馆等。新型的弦支筒壳 结构、 弦支拱壳结构、 弦支混凝土楼盖结构和弦支网 架结构等也属于此类结构形式。 3. 1不可分解的空间型弦支结构的拉索张拉施工 技术 不可分解的空间型弦支结构是一种刚柔结合的 预应力钢结构体系， 除了常规的设计过程外， 在设计 阶段需要考虑施工顺序的安排和施工工艺的可行 性。不可分解的空间型弦支结构中预应力张拉方法 主要有三类张拉径向索、 顶升撑杆、 张拉环索 ［ 14］。 张拉径向索指的是调整好环向索初始索长和撑杆长 度后， 直接对径向索张拉建立预应力。顶升撑杆指 的是通过调节撑杆长度来间接施加预应力。张拉环 索指的是对环向索施加作用力使其环向伸长而建立 预应力。而对于弦支筒壳和弦支网架等此类不可分 解的空间型弦支结构， 其张拉方式也有顶升撑杆法、 拉索单端张拉和双端同步张拉三种， 黄河口模型试 验厅弦支结构的张拉便是采用拉索双端同步张拉方 式， 见图 1 和图 2。 图 1索端张拉机具 Fig. 1The tension equipment of cable ends 张拉方法的确定需考虑各种施工要素 索 杆 调节节点数量、 千斤顶及油泵数量、 张拉力大小、 预 应力损失大小、 索 杆 间相互影响程度、 预应力损 失可控性、 同步张拉的可控性、 施工周期、 材料施工 费用等。张拉径向索法主要适用于小型不可分解的 空间型弦支结构， 顶升撑杆法主要适用于中型不可 分解的空间型弦支结构， 而张拉环索法往往应用于 弦支结构施工技术研究 王小盾， 等39 图 2黄河口模型试验厅 Fig. 2The model test hall of Yellow River Estuary 大型不可分解的空间型弦支结构。需要索 杆 调 节 节 点 数 量 和 千 斤 顶 及 油 泵 数 量 方 面，张 拉 径 向索法最高， 顶升撑杆法次之， 张拉环索法最少; 施加相同的预应力时， 张拉环索法需要的张拉力最 大， 顶升撑杆法次之， 张拉径向索法最小; 预应力损 失方面， 采用张拉环索法时最大， 张拉径向索法次 之， 顶升撑杆法最小; 对于预应力损失和同步张拉目 标的可控性方面， 张拉径向索法最难， 顶升撑杆法次 之， 张拉环索法最易; 施工周期和材料等施工费用方 面， 张拉径向索法最高， 顶升撑杆法次之， 张拉环索 最低; 临时支撑对最终受力影响方面， 顶升撑杆法最 高， 张拉径向索法次之， 张拉环索最小 ［ 14 － 15］。此外， 采用张拉环索的施工方法时， 根据钢结构施工和拉 索的张拉施工的顺序的不同， 可分为两种 在屋盖成 形过程中张拉拉索及在屋盖成形后张拉拉索。上述 两种张拉环索的施工方法的不同点如表 1 所示。 表 1不同的张拉环索施工工艺 Table 1Construction of Various Cable Tensioning 张拉拉索时期施工工艺优点缺点 屋盖成形中网格结构中心区域安装完成后张拉 内环拉索; 外周区域安装完成后张 拉外环拉索; 两区域连成整体后， 张 拉中环拉索 内环索在顶升过程中张拉， 操作高 度较低; 且拉索张拉穿插于钢结构 安装中， 可大大缩短工期 内外环拉索张拉时屋盖未合龙， 使整体结构受 力状态与设计状态差别较大; 中心区域提前张 拉使得变形加大， 不利于合龙 屋盖成形后在屋盖形成整体时， 再张拉拉索保证在整体结构中建立预应力， 便 于施工控制 需搭设张拉操作平台， 施工难度大; 拉索张拉 未能穿插于网壳安装过程中， 工期较长 根据力的平衡条件， 各环的环向索、 径向索和撑 杆的轴力成一定的比例关系。弦支结构中由于撑杆 轴力往往较小， 张拉撑杆时较小的力误差将在环向 索、 径向索中产生较大的预应力误差， 即撑杆张拉法 导致环向索和径向索索力误差放大。与之相反， 环 向索张拉方法将减小径向索和撑杆的轴力误差 ［ 15］。 3. 2不可分解的空间型弦支结构中钢结构的施工 技术 弦支结构的施工离不开钢结构的施工工艺。不 可分解的空间型弦支结构的钢结构安装方法有高空 散装法、 分条或分块安装法、 高空滑移法、 整体吊装 法、 整体提升法、 整体顶升法等 ［ 6］， 如表 2 所示。 针对不同工程弦支结构施工的特点及要求， 也 有采用顶升外扩与高空散装相结合的综合安装法 等。 3. 3不可分解的空间型弦支结构施工技术需注意 及待研究的问题 对于不可分解的空间型弦支结构， 其结构相对 复杂， 对施工技术有较高的要求， 如钢结构安装方法 的确定、 拉索张拉方式的选择和张拉程序的制定都 需要有系统的研究和分析。本文对一些已建的弦支 穹顶结构体系的施工过程进行综合对比分析， 如表 3 所示 ［ 15 － 16］。在理论计算方面， 要完善和发展结构 仿真技术等虚拟建造技术来指导弦支结构的施工， 从而确保结构在施工和使用中的安全可靠。如何制 定安全可行的施工方案也是有待继续研究的内容。 由于张拉过程中结构有很大的变形， 在张拉前后钢 结构应力等都会改变， 施工中必要的监测对保证施 工质量至关重要， 制定合理的、 行之有效的监测方案 也需要进一步的研究完善。 对于不可分解的空间型弦支结构， 其撑杆下节 点是保证环索实现预应力有效传递的关键技术， 撑 杆下节点及摩擦问题对结构整体的力学性能影响较 大。因此， 撑杆下节点形式要合理且加工必须精细， 对其加工制作安装应进行全过程质量监控， 尽量减 少节点的预应力损失。撑杆下节点常采用的有非滑 动型和滑动型两种。文献［ 17］ 重点针对滑动型撑 杆下节点进行数值化模拟与分析， 并提出一种“滑 动索有限元方法 Gliding Cable Element ” ， 又称 “Frozen-Hearted ” 。在非对称荷载作用 下， 若采用非滑动型撑杆下节点， 则索力分布较不均 匀， 而采用滑动型撑杆下节点时， 索力分布较均匀。 实际工程中有时也可通过布置润滑材料 如聚四氟 乙烯等 来减小摩擦力。针对上述情况， 本课题组 也提出了通过在节点中设置转轴， 用滚动摩擦力代 替滑动摩擦力来避免摩擦损失过大的方法， 并按照 40工业建筑2010 年第 40 卷第 8 期 表 2常见钢结构安装方法 Table 2Common erection s of Steel Structures 施工方法施工工艺分类工艺特点适用范围 高空散装法以散件或小拼单元 单根杆件 及单个节点 直接在空中就位 拼装的方法 全支架安装法 满堂红脚 手架 和少支架悬挑法 施工简便， 安装精度较高; 不利 于交叉施工， 施工成本较高， 工 期长 全支架法 螺栓连接的网格及 小拼单元拼装方法; 少支架悬 挑法 三角形网壳 分条或分 块安装法 将网格结构分割成条状或者块 状单元， 分别用起重机吊装至 高空设计位置进行整体拼装成 形的方法 无在地面进行焊接拼装， 节省大 量的拼装支架; 分条或分 块可 按当地起重设备而定， 有利于 降低成本 中小型网格结构 高空滑移法分条的网格结构单元在事先设 置的滑轨上单条滑动到设计位 置拼装成整体的安装方法。 单条滑移法和逐条累积滑 移法 网格结构安装与土建施工可平 行立体作业， 工期短; 对起重设 备、 牵引设备要求低; 只需搭设 局部的拼装支架， 有时可利用 建筑平台而不用搭设脚手架 适用于大跨度网格结构， 多边 形建筑及条件恶劣地区 整体吊装法钢结构在地面总拼后， 用起重 设备吊装就位的施工方法 无在地面进行焊接拼装， 节省大 部分拼装支架， 但较依赖 起重 设备的能力 中、 小跨度， 特 别是 矢 高 较 小 的屋顶 整体提升法在结构柱上安装提升设备， 将 在地面上总拼好的钢结构提升 就位的施工方法 单提法、 爬升法、 升梁抬网 法、 升网滑模法 可避免高空作业， 对提升设备 要求不高， 一般利用结构柱， 提 升设备位于网格结构 上 端， 但 只能在设计坐标处提升 大跨度、 重型屋盖系统周边支 承或点支承网格结构 整体顶升法在设计位置的地面将网格结构 拼装成整体， 用千斤顶将网格 结构提升到设计高度的施工方 法 无可避免高空作业， 对顶升设备 要求不高， 一般利用结构柱， 顶 升设备位于网格结构 下 端， 但 只能在设计坐标处顶升 大跨度、 重型屋盖系统和支点 较少的点支承网格结构 表 3部分国内已建弦支穹顶施工技术综合对比 Table 3Comprehensive contrast of construction several s of constructed suspen- domes at home 名称网壳形式张拉方法张拉程序网壳拼装方法节点形式 武 汉 体 育 中 心 体 育 馆 扁平椭圆形 网壳 双层 顶升撑杆撑杆顶升基本顺序为 由外到内 外环→中环→ 内环 。同一环撑杆同步顶撑， 且一次到位 预 紧→100 顶撑力 。为保证撑杆顶撑的同步性 和拉索索力的均匀性， 各环同步顶撑时进行分 级控制， 即 预紧→30 顶撑力→70 顶撑力→ 90 顶撑力→100 顶撑力 顶升外扩与 高空散装相 结合 网壳节点主要采用焊接球节点， 双层网壳下弦与撑杆相连的节点 采用铸钢节点 常 州 体 育 馆 椭球形网壳张拉环索环向索同步张拉程序分 4 级 0→25 预应力→ 50 预应力→75 预应力→100 预应力。前 3 级以控制张拉索段长度为主; 最后一级以控制 环向索索力为主， 必要时局部调整径向索索力。 结构安装时支座滑动， 在拉索张拉前落下 高空散装法 满 堂 红 脚 手架 网壳节点采用相贯节点， 单层网 壳中与撑杆相连的节点采用铸钢 节点， 撑杆下端与径、 环向索相连 节点采用铸钢机加工节点 济 南 奥 体 中 心 体 育 馆 球面网壳张拉径向索径向索分 2 级张拉。第 1 级 0 到 50 初始预张 力， 由外环向内环进行; 第 2 级 50 到 100 初 始预张力， 由内环向外环进行 高空散装法 满 堂 红 脚 手架 主要为铸钢节点和少量的插板式 相贯节点; 最外环支座节点为焊 接球节点。撑杆上端与网壳连接 为径向销轴式单向铰接， 撑杆下 端与索夹固接 2008 奥 运 会 羽 毛 球 馆 扁网壳张拉环索环索张拉分三级进行 第 1 级张拉环索到 70 设计张拉力 由外向里→第 2 级张拉环索到 90 设计张拉力 由外向里→第 3 级张拉环索 到 110 设计张拉力 由里向外 高空散装法 满 堂 红 脚 手架 网壳节点主要采用焊接球节点， 与撑 杆 连 接 部 位 采 用 铸 钢 球 节 点， 节点与杆件的连接全部为刚 性连接 安 徽 大 学 体育馆 正六边形网 壳 张拉径向索拉索预应力的施加分为 3 级 第 1 级张拉到设计 预应力状态下索力的 30 ， 第 2 级张拉到 70 ， 第 3 级张拉到 100 ， 每级的张拉顺序为千斤顶 由外圈往中间移动 分条或分块 安装法 单层网壳中与撑杆相连的节点采 用铸钢节点， 撑杆上下端与耳板 销轴铰接， 拉杆与主梁连接也采 用单耳板， 环向索与径向索与撑 杆下端的节点板相连接 弦支结构施工技术研究 王小盾， 等41 提出的理念， 设计了能在张拉过程中可保证环索滑 动， 张拉完毕又可将环索固定避免滑动的撑杆下节 点。研究表明 采用滚动摩擦来代替滑动摩擦， 对摩 擦力的降低较为明显。 4结论 1 平面型弦支结构和可分解的空间型弦支结 构在施工过程中需解决的主要问题有 如何准确方 便地在弦支结构中建立预应力效应; 如何有效地防 止平面型弦支结构在张拉过程中的平面外稳定问 题， 又能有效地保证弦支结构在张拉过程中下弦索 和上部结构的自由变形。 2 可分解的空间型弦支结构在施工时， 需充分 考虑钢结构部分和索预应力张拉施工的协调性。不 同形式和规模的弦支结构张拉成形时， 还应根据各 种施工条件等因素， 选择一种方便实施并能够使结 构达到预期预应力效果的张拉方法进行张拉。 3 通过对不可分解的空间型弦支结构中张拉 径向索、 顶升撑杆、 张拉环索 3 种索张拉方式的对比 和分析， 给出了上述 3 种方法的优缺点， 指出了采用 不同张拉方式时所需要注意的事项， 同时也总结了 国内已建可分解的空间型弦支结构的索张拉方法、 张拉程序及所采用的节点形式等， 可为同类结构索 张拉时提供参考。 参考文献 ［ 1］ 陆赐麟，尹思明，刘锡良. 现代预应力钢结构［M］ . 北京人 民交通出版社，2003. ［ 2］ 秦杰，王泽强，张然， 等. 2008 奥运会羽毛球馆预应力施工监 测研究［J］ . 建筑结构学报，2007，28 6 83 － 91. ［ 3］ Mamoru Kawaguchi，Masaru Abe，Ikuo Tatemichi. 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