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體育館游泳館鋼結構概況與施工要點論文
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。總用地面積211 177m2,總建筑面積156 170m2.
體育館、游泳館均由混凝土結構部分（ 下部看臺） 和鋼結構外罩部分（ 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，不設永久變形縫；2層以上為2個獨立的結構單體。如圖1所示。
2 鋼結構概況
體育館、游泳館結構形式相似，包含下部混凝土結構和上部外罩鋼結構，整體呈橢圓形布置。外罩鋼結構主要由鋼斜柱結構、屋蓋環梁、屋蓋張弦梁及水平支撐、系桿、柱間交叉支撐、箱形檁條等結構體系組成。
鋼斜柱結構由弧形箱形結構組成，下端連接于混凝土結構樓層及混凝土柱，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構，張弦梁弦桿為“日”字形箱形截面形式，張弦撐桿為鋼管結構，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。張弦梁結構整體兩端通過支座節點連接于主體結構柱頂埋件上，兩端采用抗震球形鋼支座。
屋蓋環梁為箱形截面結構，直接與張弦梁兩端進行剛接連接。
水平支撐、系桿等結構亦為箱形截面，與主結構之間通過剛接連接固定。如圖2所示。
3 現場施工難點
3. 1現場施工條件限制
土建主體結構已基本施工完成，鋼結構施工已經無法采用起重機進入體育館與游泳館兩館館內進行吊裝，只能站位于館外吊裝。
體育館與游泳館的地下室結構與地上1層連成一個整體。兩館間連接體頂標高為5. 950m,起重機無法從此之間通行行走。
3. 2工程鋼結構結構特殊
本工程結構比較特殊，構件數量多，吊裝質量大，高空焊接工作量大，且焊接要求較高，較多構件鋼板較厚，高空焊接變形大，應力集中，另外構件安裝高度高，定位精度要求高，如何采取措施保證吊裝質量、控制應力應變、減小結構變形是本工程鋼結構安裝的控制重點與難點。
3. 3雙索施工
體育館、游泳館均采用張弦梁雙拉索結構，拉索和鋼構件都是結構中重要的組成部分。由于張拉整體索結構中的鋼索及撐桿為一有機整體，索力與撐桿內力是密切相關的，相互影響、互為依托，其張拉施工方案的選擇是保證整個屋蓋結構施工的安全，并使施工完成后的預應力狀態滿足結構設計的要求是重點也是難點。
3. 4張弦梁施工及掛索用臨時支撐設置
根據現場施工條件，體育館、游泳館雙拉索張弦梁采用臨時支撐輔助、分段吊裝的方法進行安裝。設置一種同時滿足張弦梁分段與雙索安裝的臨時支撐是施工難點之一。
3. 5鋼結構施工測量、校正和定位
曲面形屋蓋的安裝測量、校正和定位不同于其他結構。選擇測量控制點亦較為困難。
4 鋼結構施工關鍵技術
4. 1壓重式塔式起重機應用技術
根據項目結構特征以及實際進度，考慮到兩館間的連接體結構阻礙了起重機通行。另外，土建主體結構已基本施工完成，常規塔式起重機的基礎（ 樁基） 無法設置在連接體結構上。因此，采用壓重式塔式起重機后問題就迎刃而解。
壓重式塔式起重機布置在兩館間2層（ 標高5. 950m） 結構樓面上，利用既有的4根混凝土柱作為塔式起重機基礎的支承結構，在混凝土柱柱頂設置鋼埋件。上面設置相關的塔式起重機基座，豎立塔式起重機。塔式起重機要求： 吊裝最大半徑為60m; 立塔高度為30m.如圖3所示。
根據壓重式塔式起重機位置、4根混凝土柱及周邊結構、塔式起重機工作荷載等，進行仿真模擬計算，驗算結果均能滿足施工要求。
4. 2張弦梁施工及掛索用臨時支撐設計
體育館、游泳館均為張弦梁雙拉索結構，張弦梁分段安裝成整體后才開始安裝拉索。因此，需要設計一種同時滿足張弦梁分段與雙索安裝的臨時支撐。
根據計算機仿真模擬分析結果，設計成雙單片形式的臨時支撐，兩立面單片之間設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。
臨時支撐截面為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。材質均為Q235B.如圖4所示。
4. 3張弦梁安裝技術
由于體育館、游泳館混凝土結構已經完成，起重機無法進入館內安裝鋼結構。因此，張弦梁只能采取分段吊裝。
事先根據分段空間位置，計算好分段吊點位置，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出張弦梁中線，便于張弦梁就位時，張弦梁中心線對齊支座上的軸線。
撐桿與張弦梁之間采用銷軸與向心關節軸承結合的節點形式。當張弦梁分段起吊離開地面約1. 5m時，起重機停止上升。將拉索撐桿組裝到張弦梁上，觀察此時分段的空間角度是否符合其實際空間角度。若不符合，則經調整符合要求后正式起吊。
當張弦梁分段徐徐下落到接近安裝部位時，起重工方可伸手去觸及梁，并利用臨時支撐輔助安裝，吊裝就位后用卡板固定以防端部移位。
就位后根據柱頂和臨時支撐頂部的測量定位軸線及時找正，接口部位與胎架臨時固定，進行對接口焊接。如圖5所示。
4. 4掛索安裝技術
體育館、游泳館均采用張弦梁雙拉索結構，雙索正好懸掛在張弦梁正下方。張弦梁為分段安裝，拉索無法預先組掛在張弦梁上一起安裝。
首先，根據拉索空間位置投影，將拉索的索盤就位后，利用卷揚機將索沿其投影位置慢慢展開。在展索過程中，因拉索是穿過臨時支撐的，需密切注意不得碰撞臨時支撐。安裝系桿、水平支撐等屋蓋次結構。
拉索采用三點起吊，使拉索平緩上升。拉索上升過程中，臨時支撐上的活動聯桿亦相應隨之復位固定。
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點接觸。將拉索兩端穿入節點孔并初步固定。從中間向兩側進行拉索與索夾連接。如圖6所示。
4. 5張拉施工技術
4. 5. 1張弦梁張拉的總體施工流程
待全部鋼結構部分（ 外圍結構、張弦梁主梁、次梁、撐桿、支座固定） 安裝完畢后，開始進行拉索的安裝，待鋼結構焊接完畢并檢驗合格以后開始進行屋蓋張弦梁的張拉，張拉分2級完成，最后安裝屋面檁條。
由于拉索數量比較多，因此需要分批對拉索進行張拉，由于所有拉索不是一級直接張拉到位，根據全過程仿真計算結果，分2級對結構進行張拉，第1級張拉至設計張拉值的70%,該狀態下張弦梁基本脫離胎架，然后對張弦梁進行第2級張拉，在每一級張拉時，一次同時對稱張拉2榀張弦梁。如圖7所示。
4. 5. 2張拉注意事項
1） 在張拉之前，應提供桁架、支座、次梁等的焊接檢測報告，在保證焊接質量合格的前提下，方可進行拉索的安裝、張拉和卸載。
2） 張拉設備安裝 由于本工程張拉設備組件較多，因此在進行安裝時必須小心安放，使張拉設備形心與鋼索重合，以保證預應力鋼索在進行張拉時不產生偏心。
3） 預應力鋼索張拉 油泵啟動供油正常后，開始加壓，當壓力達到鋼索設計拉力時，超張拉5%左右，然后停止加壓，完成預應力鋼索張拉。張拉時，要控制給油速度，給油時間不應低于0. 5min.
4） 在預應力拉索張拉過程中，為防止U形卡受力后脫落傷人，張拉之前應預先用吊裝帶將同一根拉索對應的2個U形卡環繞綁緊，以防止在承受較大拉力時從索頭耳板上側向脫落。
4. 5. 3預應力補償措施
結構全部張拉完成后，根據實測的索力值，確定是否進行索力的調整。若需調整，應根據實測的拉索拉力值建立結構計算模型，通過仿真計算確定索力的調整順序和調整值，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
張拉以結構索力控制為主、變形控制為輔。某根索張拉結束后未達到索力要求，可以通過個別施加預應力進行補償的方法，張拉力控制范圍是±5% .
如果結構變形與設計計算不符，出現較大異常，應立即停止張拉，同時報請業主、監理及設計院，找出原因后再重新進行預應力張拉。
5 結語
通過壓重式塔式起重機應用技術、張弦梁施工及掛索用臨時支撐的設計、張弦梁安裝、掛索安裝、拉索張拉等各項關鍵性技術及相應的措施，高質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。其中無基礎、不打樁的壓重式塔式起重機在棗莊市體育中心體育館、游泳館鋼結構工程施工中成功應用，以及張弦梁分段安裝后拉索掛索安裝技術等為類似工程提供了借鑒。
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