浅谈体育馆悬索膜屋面的索张拉施工控制葛华龙

浅谈体育馆悬索膜屋面的索张拉施工控制葛华龙

葛华龙

浙江处州建设管理有限公司浙江省丽水市323000

摘要：当前人们对建筑的外形、跨度、构造结构等参数上要求越来越高，建筑行业正在不断的改进、创新施工技术，一些新的建筑材料和施工设备、施工技术也得到开发和应用，本文就介绍悬索膜屋面索张拉施工的实际控制措施经验，以供参考。

关键词：悬索膜屋面；索张拉施工；控制要求

1、工程概况

某市体育馆工程结构以单层空间网格做支撑的球面形状为外立面，采用轮辐式悬索膜结构为屋面，整体建筑外观菀似一朵盛开的莲花，成为该市城区的标志性建筑物。该工程建筑面积21252.39㎡，建筑高度31.05m，工程2012年11月28日开工，2017年4月14日竣工备案。

该工程轮辐式悬索膜结构屋面体系由800*500*20钢箱型构件组成的网格为外立面（外环），圆中央有一环状钢桁架（内环），内外环各用36根承重索（也称脊索）与稳定索（也称谷索）上下共72根直径为80mm的1670级高钒索拉结起来，屋面采用双层PTFE膜张拉覆盖，形成一个轮辐式悬索膜屋面。该工程屋面采用的轮辐式悬索膜结构为设计者独创的结构组合体系，以105.54m跨度成为目前国内最大跨、国际领先水平。

2、轮辐式悬索张拉的质量控制

（1）拉索张拉准备阶段

当索体安装就位后，进行张拉前准备工作即对张拉设备进行标定，根据标定资料上的张拉油表上的读数与实际张拉力的关系，换算出本工程需要张拉的仪表读数，并将此读数对工人详细交底，以保证张拉力的准确性，标定后可以进行张拉工装的组装。

（2）索的张拉施工

整个钢结构安装完成，焊缝探伤达到设计要求后开始张拉；针对该工程的具体情况，单根拉索最大张拉力约为100吨，采用两台60吨的千斤顶张拉，分两次张拉的方法进行拉索的张拉，张拉时，先张拉上弦承重索，后张拉下弦稳定索，并采用一端张拉的施工方法，张拉端设于中央环状桁架处。上下弦索各分两次张拉，具体施工顺序：①先进行上弦承重索第一次张拉。分六组进行，每组六根，均匀对称分布，同步张拉至第一次预定值；②再进行下弦稳定索第一次张拉。也分六组进行，每组六根，均匀对称分布，同步张拉至第一次预定值；③第二次对上弦承重索张拉（张拉至设计值）。分六组进行，每组六根，均匀对称分布，同步张拉；此时中间圆环桁架脱离支撑；④第二次对下弦稳定索张拉（张拉至设计值）。分六组进行，每组六根，均匀对称分布，同步张拉。根据设计要求的预应力钢索张拉控制应力取值。预应力钢索张拉采用双控，即预应力钢索的拉力、变形值及钢结构变形。预应力钢索张拉完成后，立即测量校对。

张拉操作要点：

1)张拉设备安装。由于工程张拉设备组件较多，因此在进行安装时必须小心安放，使张拉设备形心与钢索重合，以保证预应力钢索在进行张拉时不产生偏心。

2)预应力钢索张拉。油泵启动供油正常后，开始加压，当压力达到钢索设计拉力时，超张拉5％左右，然后停止加压，完成预应力钢索张拉。

3)张拉控制。张拉严格按照操作规程进行，控制给油速度，给油时间不应低于0.5min。

4)张拉数值校核。采用张拉时张拉力按标定的数值进行，用伸长值和压力传感器数值进行校核。

5)张拉检查。认真检查张拉设备和与张拉设备相接的钢索，以保证张拉安全、有效。检查张拉设备形心与预应力钢索在同一轴线上。

（3）张拉过程监测：

张拉时对压力传感器测得压力和全站仪测得钢结构变形记录下来，以对结构体系进行监测。

①预应力拉索工程施工监测归结起来主要有以下几个目的：

1)监测结构响应信息，为结构的安全、精确成形服务；

2)通过实际监测结果与仿真计算结果的比较，验证仿真计算的准确性，从而保证施工仿真计算结果有效的指导施工；

3)由于在未施工完成之前，结构刚度较小，结构竖向挠度变化比较大，因此在张拉过程中一定要进行施工监测，防止出现张拉不同步，因此结构受力和变形不均匀，甚至出现整体结构受到很大的影响后果，以保证张拉过程的安全进行。

②预应力拉索监测内容

1)、拉索索力监测

工程施工过程中，索力的监测采用压力表测定法。拉索结构通常使用液压千斤顶张拉，由于千斤顶张拉油缸的液压和张拉力有直接关系，所以，只要测定张拉油缸的压力就可以求得拉索索力。使用精密压力表，并事先通过标定，根据压力表所示液压值和千斤顶张拉力之间的关系，测定的索力的精度可达到1%~2%。千斤顶的液压也可用液压传感器来测定，液压传感器受液压后输出相应电讯号，显示仪表在接收到讯号后即显示出压强或换算后直接显示张拉力。该工程采用改装后的专用压力表测定装置测量张拉过程中的拉索索力，其精度可以控制在0.1KN。

2)、位移监测

在预应力钢索张拉过程中，拉索标高位置会随之变化，而且结构变形跟张拉力是相辅相成的。因此，结合施工仿真计算结果，对钢结构的变形监测可以保证预应力施工安全、有效。对变形的监测采用全站仪，在张拉前测量一个初始值，然后每次张拉完成后测量一次。

悬索通过分次、分组张拉，各监测数据也在控制值范围内，中间钢桁架圆环脱离支撑架到达指定标高。

3、结束语

该工程通过上述施工控制措施，轮辐式悬索膜屋面整体稳定、可靠，达到预期效果，经现场检测都符合质量标准，满足设计要求，取得了圆满的效果。并以建筑形态的独特和结构形态的创新赢得业内及多国专家学者的广泛赞誉。该工程钢结构获得“2015年中国钢结构金奖（国家优质工程）”、获该省2016年度建筑安全文明施工标准化工地奖、拟参加该省建筑优质工程奖评选。