體育館游泳館鋼結(jié)構(gòu)概況與施工要點(diǎn)論文
1 工程概況
棗莊市體育中心體育館、游泳館位于棗莊文體中心的東北側(cè)�？傆玫孛娣e211 177m2,總建筑面積156 170m2.
體育館、游泳館均由混凝土結(jié)構(gòu)部分（ 下部看臺(tái)） 和鋼結(jié)構(gòu)外罩部分（ 屋蓋和四周幕墻龍骨） 組成。兩館在地下室和地上1層連為整體，不設(shè)永久變形縫；2層以上為2個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單體。如圖1所示。
2 鋼結(jié)構(gòu)概況
體育館、游泳館結(jié)構(gòu)形式相似，包含下部混凝土結(jié)構(gòu)和上部外罩鋼結(jié)構(gòu)，整體呈橢圓形布置。外罩鋼結(jié)構(gòu)主要由鋼斜柱結(jié)構(gòu)、屋蓋環(huán)梁、屋蓋張弦梁及水平支撐、系桿、柱間交叉支撐、箱形檁條等結(jié)構(gòu)體系組成。
鋼斜柱結(jié)構(gòu)由弧形箱形結(jié)構(gòu)組成，下端連接于混凝土結(jié)構(gòu)樓層及混凝土柱，上端與屋蓋張弦梁連接固定，鋼斜柱下端與上端均通過銷軸鉸接連接柱底埋件和柱頂張弦梁梁端。
屋蓋張弦梁為弧形箱形拱架結(jié)構(gòu)，張弦梁弦桿為“日”字形箱形截面形式，張弦撐桿為鋼管結(jié)構(gòu)，上端均鉸接連接固定。拉索為雙索，由2根80mm或90mm的高釩索組成。張弦梁結(jié)構(gòu)整體兩端通過支座節(jié)點(diǎn)連接于主體結(jié)構(gòu)柱頂埋件上，兩端采用抗震球形鋼支座。
屋蓋環(huán)梁為箱形截面結(jié)構(gòu)，直接與張弦梁兩端進(jìn)行剛接連接。
水平支撐、系桿等結(jié)構(gòu)亦為箱形截面，與主結(jié)構(gòu)之間通過剛接連接固定。如圖2所示。
3 現(xiàn)場(chǎng)施工難點(diǎn)
3. 1現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制
土建主體結(jié)構(gòu)已基本施工完成，鋼結(jié)構(gòu)施工已經(jīng)無法采用起重機(jī)進(jìn)入體育館與游泳館兩館館內(nèi)進(jìn)行吊裝，只能站位于館外吊裝。
體育館與游泳館的地下室結(jié)構(gòu)與地上1層連成一個(gè)整體。兩館間連接體頂標(biāo)高為5. 950m,起重機(jī)無法從此之間通行行走。
3. 2工程鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特殊
本工程結(jié)構(gòu)比較特殊，構(gòu)件數(shù)量多，吊裝質(zhì)量大，高空焊接工作量大，且焊接要求較高，較多構(gòu)件鋼板較厚，高空焊接變形大，應(yīng)力集中，另外構(gòu)件安裝高度高，定位精度要求高，如何采取措施保證吊裝質(zhì)量、控制應(yīng)力應(yīng)變、減小結(jié)構(gòu)變形是本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝的控制重點(diǎn)與難點(diǎn)。
3. 3雙索施工
體育館、游泳館均采用張弦梁雙拉索結(jié)構(gòu)，拉索和鋼構(gòu)件都是結(jié)構(gòu)中重要的組成部分。由于張拉整體索結(jié)構(gòu)中的鋼索及撐桿為一有機(jī)整體，索力與撐桿內(nèi)力是密切相關(guān)的，相互影響、互為依托，其張拉施工方案的選擇是保證整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)施工的安全，并使施工完成后的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。
3. 4張弦梁施工及掛索用臨時(shí)支撐設(shè)置
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，體育館、游泳館雙拉索張弦梁采用臨時(shí)支撐輔助、分段吊裝的方法進(jìn)行安裝。設(shè)置一種同時(shí)滿足張弦梁分段與雙索安裝的臨時(shí)支撐是施工難點(diǎn)之一。
3. 5鋼結(jié)構(gòu)施工測(cè)量、校正和定位
曲面形屋蓋的安裝測(cè)量、校正和定位不同于其他結(jié)構(gòu)。選擇測(cè)量控制點(diǎn)亦較為困難。
4 鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)
4. 1壓重式塔式起重機(jī)應(yīng)用技術(shù)
根據(jù)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)特征以及實(shí)際進(jìn)度，考慮到兩館間的連接體結(jié)構(gòu)阻礙了起重機(jī)通行。另外，土建主體結(jié)構(gòu)已基本施工完成，常規(guī)塔式起重機(jī)的基礎(chǔ)（ 樁基） 無法設(shè)置在連接體結(jié)構(gòu)上。因此，采用壓重式塔式起重機(jī)后問題就迎刃而解。
壓重式塔式起重機(jī)布置在兩館間2層（ 標(biāo)高5. 950m） 結(jié)構(gòu)樓面上，利用既有的4根混凝土柱作為塔式起重機(jī)基礎(chǔ)的支承結(jié)構(gòu)，在混凝土柱柱頂設(shè)置鋼埋件。上面設(shè)置相關(guān)的塔式起重機(jī)基座，豎立塔式起重機(jī)。塔式起重機(jī)要求： 吊裝最大半徑為60m; 立塔高度為30m.如圖3所示。
根據(jù)壓重式塔式起重機(jī)位置、4根混凝土柱及周邊結(jié)構(gòu)、塔式起重機(jī)工作荷載等，進(jìn)行仿真模擬計(jì)算，驗(yàn)算結(jié)果均能滿足施工要求。
4. 2張弦梁施工及掛索用臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)
體育館、游泳館均為張弦梁雙拉索結(jié)構(gòu)，張弦梁分段安裝成整體后才開始安裝拉索。因此，需要設(shè)計(jì)一種同時(shí)滿足張弦梁分段與雙索安裝的臨時(shí)支撐。
根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真模擬分析結(jié)果，設(shè)計(jì)成雙單片形式的臨時(shí)支撐，兩立面單片之間設(shè)置若干可拆裝的橫向系桿。橫向系桿隨拉索安裝提升而拆除與恢復(fù)。
臨時(shí)支撐截面為1. 5m × 1. 5m,立 桿 為 鋼 管180 × 8,腹桿為鋼管89 × 6,橫向系桿采用角鐵或鋼管。材質(zhì)均為Q235B.如圖4所示。
4. 3張弦梁安裝技術(shù)
由于體育館、游泳館混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，起重機(jī)無法進(jìn)入館內(nèi)安裝鋼結(jié)構(gòu)。因此，張弦梁只能采取分段吊裝。
事先根據(jù)分段空間位置，計(jì)算好分段吊點(diǎn)位置，并裝焊好吊耳。吊裝前，在張弦梁兩端拴棕繩作溜繩。并在張弦梁分段兩端標(biāo)出張弦梁中線，便于張弦梁就位時(shí)，張弦梁中心線對(duì)齊支座上的軸線。
撐桿與張弦梁之間采用銷軸與向心關(guān)節(jié)軸承結(jié)合的節(jié)點(diǎn)形式。當(dāng)張弦梁分段起吊離開地面約1. 5m時(shí)，起重機(jī)停止上升。將拉索撐桿組裝到張弦梁上，觀察此時(shí)分段的空間角度是否符合其實(shí)際空間角度。若不符合，則經(jīng)調(diào)整符合要求后正式起吊。
當(dāng)張弦梁分段徐徐下落到接近安裝部位時(shí)，起重工方可伸手去觸及梁，并利用臨時(shí)支撐輔助安裝，吊裝就位后用卡板固定以防端部移位。
就位后根據(jù)柱頂和臨時(shí)支撐頂部的測(cè)量定位軸線及時(shí)找正，接口部位與胎架臨時(shí)固定，進(jìn)行對(duì)接口焊接。如圖5所示。
4. 4掛索安裝技術(shù)
體育館、游泳館均采用張弦梁雙拉索結(jié)構(gòu)，雙索正好懸掛在張弦梁正下方。張弦梁為分段安裝，拉索無法預(yù)先組掛在張弦梁上一起安裝。
首先，根據(jù)拉索空間位置投影，將拉索的索盤就位后，利用卷揚(yáng)機(jī)將索沿其投影位置慢慢展開。在展索過程中，因拉索是穿過臨時(shí)支撐的，需密切注意不得碰撞臨時(shí)支撐。安裝系桿、水平支撐等屋蓋次結(jié)構(gòu)。
拉索采用三點(diǎn)起吊，使拉索平緩上升。拉索上升過程中，臨時(shí)支撐上的活動(dòng)聯(lián)桿亦相應(yīng)隨之復(fù)位固定。
拉索提升過程中，拉索中間部分先與索夾接觸。最后拉索兩端與張弦梁端索固定節(jié)點(diǎn)接觸。將拉索兩端穿入節(jié)點(diǎn)孔并初步固定。從中間向兩側(cè)進(jìn)行拉索與索夾連接。如圖6所示。
4. 5張拉施工技術(shù)
4. 5. 1張弦梁張拉的總體施工流程
待全部鋼結(jié)構(gòu)部分（ 外圍結(jié)構(gòu)、張弦梁主梁、次梁、撐桿、支座固定） 安裝完畢后，開始進(jìn)行拉索的安裝，待鋼結(jié)構(gòu)焊接完畢并檢驗(yàn)合格以后開始進(jìn)行屋蓋張弦梁的張拉，張拉分2級(jí)完成，最后安裝屋面檁條。
由于拉索數(shù)量比較多，因此需要分批對(duì)拉索進(jìn)行張拉，由于所有拉索不是一級(jí)直接張拉到位，根據(jù)全過程仿真計(jì)算結(jié)果，分2級(jí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行張拉，第1級(jí)張拉至設(shè)計(jì)張拉值的70%,該狀態(tài)下張弦梁基本脫離胎架，然后對(duì)張弦梁進(jìn)行第2級(jí)張拉，在每一級(jí)張拉時(shí)，一次同時(shí)對(duì)稱張拉2榀張弦梁。如圖7所示。
4. 5. 2張拉注意事項(xiàng)
1） 在張拉之前，應(yīng)提供桁架、支座、次梁等的焊接檢測(cè)報(bào)告，在保證焊接質(zhì)量合格的前提下，方可進(jìn)行拉索的安裝、張拉和卸載。
2） 張拉設(shè)備安裝 由于本工程張拉設(shè)備組件較多，因此在進(jìn)行安裝時(shí)必須小心安放，使張拉設(shè)備形心與鋼索重合，以保證預(yù)應(yīng)力鋼索在進(jìn)行張拉時(shí)不產(chǎn)生偏心。
3） 預(yù)應(yīng)力鋼索張拉 油泵啟動(dòng)供油正常后，開始加壓，當(dāng)壓力達(dá)到鋼索設(shè)計(jì)拉力時(shí)，超張拉5%左右，然后停止加壓，完成預(yù)應(yīng)力鋼索張拉。張拉時(shí)，要控制給油速度，給油時(shí)間不應(yīng)低于0. 5min.
4） 在預(yù)應(yīng)力拉索張拉過程中，為防止U形卡受力后脫落傷人，張拉之前應(yīng)預(yù)先用吊裝帶將同一根拉索對(duì)應(yīng)的.2個(gè)U形卡環(huán)繞綁緊，以防止在承受較大拉力時(shí)從索頭耳板上側(cè)向脫落。
4. 5. 3預(yù)應(yīng)力補(bǔ)償措施
結(jié)構(gòu)全部張拉完成后，根據(jù)實(shí)測(cè)的索力值，確定是否進(jìn)行索力的調(diào)整。若需調(diào)整，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)的拉索拉力值建立結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，通過仿真計(jì)算確定索力的調(diào)整順序和調(diào)整值，以避免相鄰各榀張弦梁拉索索力的相互影響。
4. 5. 4張拉過程中的控制措施
張拉以結(jié)構(gòu)索力控制為主、變形控制為輔。某根索張拉結(jié)束后未達(dá)到索力要求，可以通過個(gè)別施加預(yù)應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒�，張拉力控制范圍是�?% .
如果結(jié)構(gòu)變形與設(shè)計(jì)計(jì)算不符，出現(xiàn)較大異常，應(yīng)立即停止張拉，同時(shí)報(bào)請(qǐng)業(yè)主、監(jiān)理及設(shè)計(jì)院，找出原因后再重新進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。
5 結(jié)語
通過壓重式塔式起重機(jī)應(yīng)用技術(shù)、張弦梁施工及掛索用臨時(shí)支撐的設(shè)計(jì)、張弦梁安裝、掛索安裝、拉索張拉等各項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)及相應(yīng)的措施，高質(zhì)量完成了棗莊市體育中心體育館、游泳館鋼工程的安裝任務(wù)。其中無基礎(chǔ)、不打樁的壓重式塔式起重機(jī)在棗莊市體育中心體育館、游泳館鋼結(jié)構(gòu)工程施工中成功應(yīng)用，以及張弦梁分段安裝后拉索掛索安裝技術(shù)等為類似工程提供了借鑒。
參考文獻(xiàn)：
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