
弦支穹顶结构环向索张拉施工工法湖北省省级工法申报材料汇总.doc
96页Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.------------------------------------------author------------------------------------------date弦支穹顶结构环向索张拉施工工法-2014湖北省省级工法申报材料汇总武汉建工弦支穹顶结构环向索张拉施工工法2014年湖北省工程建设工法申报材料二零一四年八月湖 北 省 工 程 建 设 工 法申 报 书工法名称: 弦支穹顶结构环向索张拉施工工法 类 别: 房屋建筑工程 申报单位: 武汉建工集团股份有限公司(盖 章)申报时间: 2014年8月 湖 北 省 住 房 和 城 乡 建 设 厅 二0一四年 制工法名称弦支穹顶结构环向索张拉施工工法主 要 完 成 单 位武汉建工集团股份有限公司通讯地址湖北省武汉市汉口火车站金墩街武汉建工大楼邮 编430023联系人夏文才电 话办:027-85878866-6074:13419674918主要完成人姓 名职 务职 称工作单位本工法应用的工程名称及时间三亚市体育中心体育馆 2010年~2011年本工法关键技术名称、企业审定时间1.弦支穹顶结构的深化设计和施工仿真计算技术;2.环向索张拉法建立弦支穹顶预应力技术;3.柔性形态控制技术—预应力索张拉过程中施工监测技术。
企业审定时间:2014年3月本工法关键技术获得成果奖励的情况注:表中通讯地址及联系人指第一完成单位;主要完成人数最多不得超过5人表中内容填写可另加附页工法内容简述: 本工法《弦支穹顶结构环向索张拉施工工法》在工程实践的基础上,主要从工法特点、工艺原理、流程、操作要点、质量控制、安全环保措施及效益分析等11个方面进行了完整的叙述 弦支穹顶结构网架屋盖是由径向索、环向索及撑杆等组成的弦支形穹顶结构体系,通过对其体系中的径向索、环向索或撑杆建立预应力,使整个结构处于预应力状态,从而改善结构的内部受力状态,实现安全、大空间、轻量化的钢结构建筑屋盖工法概括了形成的原因和形成过程,针对本工法的特点,明确了工法适用范围:适用体育设施、机场建筑、会展中心、重大公益式建筑等大型屋面系统施工;从工艺原理,以单层网壳空间结构结合索穹顶,对索结构建立预应力,减小屋面结构对水平支座的推力,实现大跨大空间;通过对环向拉索的张拉使弦支结构建立预应力,总结出施工工艺流程及操作要点;介绍了使用的材料与设备;并分别从质量、安全、环保方面制定出相应的措施,确保技术组织措施的落实到位;进行了效益分析和工程应用实例。
关键技术及保密点(有专利权的,请注明专利号):关键技术:1.弦支穹顶结构的深化设计和施工仿真计算技术;2.环向索张拉法建立弦支穹顶预应力技术;3.柔性形态控制技术—预应力索张拉过程中施工监测技术保密点:无技术水平和技术难度(包括国内外同类技术水平比较):技术水平:海南省首次采用该技术,达到国内领先;技术难度:1、深化设计和施工仿真分析难度大;2、单层网壳施工焊接工作量大,杆件定位精度要求高;3、预应力拉索张拉同步控制和张拉力值确定难度大,张拉设备要求高;4、张拉施工监测难度大,张拉后撑杆保持垂直控制难度大;5、撑杆下节点预应力损失补偿控制技术要求高工程应用情况及推广应用前景:本工法应用在三亚体育中心,为海南省首次采用推广应用前景弦支穹顶结构式空间网壳结构与索穹顶结构的组合,既具备了网壳结构的造型优美、结构可塑性强,又具备索结构的大跨、大空间,而且单位面积用钢量是钢结构的1/3~1/2,稳定性较高,大大减轻了下部结构的荷载,且造价降低,可谓刚柔并济,相得益彰目前我国的钢结构施工技术已日趋成熟,这种新兴的结构形式必将成为体育场馆、机场建筑、会展中心、大型机库等大型建筑的首选结构形式推广应用前景良好。
经济效益和社会效益:经济效益:减少屋盖建筑用钢量和建筑下部结构截面,节约综合造价200万元,节约施工人工、机械周转材料等综合费用50万元社会效益:该项施工工法已成功应用于三亚体育中心弦支穹顶屋盖施工,为海南省首个大型室内体育健身场所,对增加现代体育公共建筑的使用功能,以及更加独特、新颖的建筑造型,创造了可行性该工程的顺利完工,获得了社会各界的好评市管州部建门设审行查政意主见年 月 日(公 章)评审委员会成员姓 名性别工作单位专 业职务职称专家评审意见 主任/组长(签字):2014年 月 日省审住查建意厅见2014年 月 日(公 章)附 件 目 录 一、工法文本和电子版二、关键技术的鉴定、评估证书复印件三、工程应用证明四、经济效益证明五、关键技术获科技成果奖励的证明弦支穹顶结构环向索张拉施工工法完成单位:武汉建工集团股份有限公司 主要完成人:马光华 杜峰 夏文才 田为 喻文俊1 前言近年来弦支穹顶结构作为一种高效的预应力空间结构形式,以其自重轻、跨度大、结构可塑性强等技术特点,在我国体育设施、机场建筑、会展中心等大型标志性公共建筑的屋盖系统中得到较广泛使用。
弦支穹顶结构下部预应力索杆体系的成型是一项非常关键的技术由我公司承建的海南三亚市体育中心体育馆屋盖为球壳形,屋盖主体钢结构采用弦支穹顶结构(图1),外挑部分采用钢管桁架整个屋盖的投影为圆形,其跨度为76m,悬挑桁架为7m,上部单层网壳的网格布置形式主要为联方型,内圈凯威特型,下部索杆体系采用levy型索系,由环索、径向索和撑杆构成,共设3环,每环20根撑杆,40根径向索弦支穹顶部分通过环形桁架与下部混凝土柱相连,弦支穹顶的边界节点与环形桁架的上弦节点通过铸钢节点连接,环形桁架的下弦节点与混凝土柱的连接采用焊接球支座形式,共设40个支座,且均为固定支座在经过多种方案的分析和对比后,采用环向拉索张拉法完成下部预应力索杆体系的成型,张拉完成后结构受力和变形状态与设计状态基本一致,满足设计要求通过该工程实践,总结形成本工法2 工法特点2.1对弦支穹顶结构进行深化设计,采用有限元软件ANSYS对张拉施工进行仿真分析,保证撑杆的垂直度及施工完成后结构达到设计状态2.2结合工程实际,通过分析比较后选择环向索张拉方法,在满足在结构中建立设计所要求的预应力的基础上,做到施工方便、节点构造简单、美观、容易控制误差和环索线形,保证预应力的有效建立。
3 适用范围体育设施、机场建筑、会展中心等大型标志性公共建筑中大跨、大空间钢屋盖弦支穹顶结构预应力拉索施工=拉索索系单层网壳弦支穹顶++弦支穹顶环形桁架悬挑桁架=体育馆结构整体图 Error! No text of specified style in document. 屋盖结构构成图4 工艺原理4.1弦支结构预应力建立通常有3种基本方法(如图4. 1),即: 1 环向索张拉法:对分节环向索施加作用力使其环向伸长建立预应力2 径向索张拉法:在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3 撑杆调节法:通过调节撑杆长度来建立预应力的一种间接施加预应力的方法图4.1弦支预应力三种张拉方式示意4.2根据工程设计结构特点(径向索(杆)、环向索、撑杆的布置及造型、受力)、施工操作难易程度、张拉设备等实际情况选用环向拉索张拉法(图4.2)完成下部预应力索杆体系的成型该方法要求环向索与径向索预先精确定出初始索长,即通过计算机进行虚拟张拉分析、并根据现场钢结构安装误差,调整拉索初始长度,做到预控在先图4.2 环索张拉示意5 工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.1.1 结构总体施工流程1 搭设满堂脚手架至单层网壳位置,外悬挑端节点采用枕木支撑于混凝土平台板上。
2 先同时安装环形桁架,然后对称安装网壳环向与径向杆件,最后安装外围悬挑3 随网壳拼装过程,逐环从内向外安装撑杆和拉索4 网壳拼装成形后,从外圈向内圈张拉拉索第一阶段:90%初始预张力5 拉索第一阶段张拉结束后,将所有支架主动脱离钢屋盖结构6 由内圈到外圈逐环张拉拉索至100%初始预张力7 拉索张拉完毕后,安装屋面材料等5.1.2 拉索安装和张拉流程安装撑杆→安装径向钢拉杆→安装环索和索夹并预紧环索→同环环索各张拉点同步分级张拉5.2施工操作要点5.2.1安装撑杆搭设拉索临时安装支撑架,用吊机或手动葫芦将地面编好号的撑杆逐根吊起,将撑杆上节点与网壳通过上索夹相连图5.2.1 撑杆上节点5.2.2安装径向钢拉杆首先将径向钢拉杆中间的调节套筒调至合适长度,将钢拉杆上端与网壳节点耳板相连将径向钢拉杆下端与撑杆下端节点连接好再通过调节套筒调节径向钢拉杆长度,使撑杆偏摆量与理论分析值一致径向钢拉杆的安装应保证同环撑杆偏摆方向和偏摆量的一致性5.2.3安装环索和索夹并预紧环索1 在临时支撑架上设置滚轴,并在支撑上测量定位,确定拉索位置2 环向拉索因直径较大,重量较重,可采用牵引的方法,让拉索尽量水平平铺在临时支撑架上,再安装连接螺杆。
3 用多台葫芦提升环索,将环索与撑杆下端的索夹相连根据索皮表面的索夹标记,初步确定索夹与拉索相连的位置,并初步安装好索夹,此时索夹不应拧紧,保证环索和索夹之间可滑动4 通过在张拉点设置张拉设备,对环索预紧要保证同环的各环索段的预紧力基本一致,垂度基本一致5.2.3 弦支穹顶下部索杆体系各部件三维视图5.2.4拉索及撑杆安装注意事项1 撑杆下料时严格控制精度,安装前按实际位置对每根撑杆编号2 在工厂里对拉索进行严格编号和精确标记按照初始预张力和各索段长度,在索皮上标记索夹的位置以及索头螺杆的位置根据这些标记,在现场进行拉索及索夹的安装,并调节索长这样既便于实际安装,更重要的是为了撑杆下节点索夹的精确定位和拉索初始态索长的确定3 拉索安装前,需对径向钢拉杆的调节套筒、环索的正反牙连接棒等涂适量黄油润滑,以便于拧动4 径向钢拉杆安装前应测定钢拉杆长的生产误差以及撑杆上节点的安装误差,根据这些误差值,调整拉杆长,确保撑杆下节点位置的准确。
