弦支穹顶结构体系中拉索的应用

电缆在弦支穹顶结构系统中的应用电缆在弦支穹顶结构系统中的应用连云港建设监理有限公司姬怀军刘家琴【摘要】连云港市体育馆铁制屋顶是一种新型的空间结构体系，结合紧绷的整体、索穹顶等柔性结构的概念和单层网壳而形成。它整体应用张力思想，巧妙地结合单层网壳和预应力索，使弦穹顶的机械性能比单层网壳大幅度改善，结构整体刚度比单层网壳大幅度提高。作为一种新的复合结构体系，由上层单层球面网壳、下部预应力环和斜拉索、连接这两者的支柱组成，与单层网壳和索穹顶结构相比，它更经济、合理、更美观。目前，大跨度空间结构是发展最快的结构类型，大跨度建筑及其核心空间结构技术的发展已经是表示一个国家建筑技术水平的重要标志之一。【关键词】弦穹顶预应力索1项目概述连云港市体育馆的主要结构是钢筋混凝土结构和钢结构的结合，屋顶结构新颖，布置复杂，建筑效果微乎其微。体育馆主楼铁制屋顶形状不规则的圆形，屋顶采用门廊穹顶结构，跨度为90米；该结构系统由上部单层网壳和下部弦支系统组成，建立了六环电缆、构型钢条的局部布置；其中，压杆为圆钢管、上下铰支、环预应力电缆规格分别为 5 * 139、 5 * 85、 5 * 55、电缆材料为包双高强钢丝扭转铰支、单钢丝直径5mm、抗拉强度小于1670Mpa，抗拉强度不小于1410Mpa，电缆拉伸弹性系数该结构具有钢量少、结构轻、钢本体截面类型少的特点。结构如下：2核心施工技术、技术2.1技术路径概述本体六管是上层芒目和悬臂部分的铁制结构全部安装后预应力张力是整体安装顺序。芒目安装完毕后，支架支撑作用形成的结构和设计图纸一致；支撑是径向滑动支撑。应用预应力的方法是将径向电缆张力、张力分为两个阶段，主要通过控制张力，以辅助控制原理监视伸长值。拉伸顺序为外部拉伸设计力的70%，内部拉伸设计力的100%。2.2特定技术路径：2.2.1预应力应用原则预应力钢结构工程，关键技术，应用预应力技术。使用应用预应力的结构中的位作为初始位，建立电缆的预应力。此时，结构的初始位不符合结构的平衡条件，节点产生不平衡力，不平衡力的作用导致结构位移，产生结构的新位，节点不平衡力接近于零。此项目的特定外观查找过程分为四种状态：a，断面混成状态(预应力0状态):没有自身重量和预应力的断面混成状态；b、预应力平衡状态：自重、预应力的自平衡状态；c，均布载荷状态：自重、预应力和均布载荷下的自平衡状态；d，设计负载状态：根据prestressing 0状态，设计负载作用的状态。与放样状态相对应的几何参数是零部件工厂加工的大小基础。与自重状态相对应的状态是整个结构安装结束后取决于自重作用的状态。将预应力设计值应用于安装后的结构，得到预应力平衡状态。其几何图形参数是设计中相应结构的几何图形造型。也就是说，设计者所需的几何形状。此时，电缆内部预应力形成了单层网壳、撑杆和电缆三种共同工作的整体。在此基础上，对结构应用了恒载荷，结构从预应力平衡状态更改为恒载荷状态，应用了设计载荷后，将进入设计载荷状态，如下图所示。为了合理确定电缆的预应力值，首先进行了无预应力张弦单层网壳的静力分析。作为减小或消除弦支系统上弦支穹顶水平推力的基础，在可滑动铰的情况下，为了减小弦支穹顶的水平位移，在索预张力和屋顶荷载的相互作用下，支撑节点的水平半径位移必须接近于0。此外，在应用预应力和载荷时，结构构件应力必须满足，其中应力在设计应力范围内，控制总垂直位移，水平位移必须在设计范围内。2.2.2预应力施工方法本项目的径向电缆使用钢杠杆(可调整)应用预应力时，可以拉动径向电缆，使结构整体应用预应力。2 . 2 . 3 prestressing adjustment method，所有支柱可调整，弥补制作缺陷。为了弥补上网木的制作和安装所造成的误差，在张力之前正确布置网木节点后，调整撑杆以减少误差，在拉环后调整撑杆的方法，调整钢丝的预应力，以便在电缆和整个结构的施工结束后达到设计状态。2.2.4预应力施工保证措施，球面星网壳位置，提高安装精度。要确保无缝电缆安装，应用超长预应力，进而提高上层网壳安装的精度，以便整个结构在工程结束后达到设计要求。本工程在安装芒目网目时，要按球节点三维精确定位，提高网目安装的整体精度。3项目重点，困难3.1项目所需的材料类型很多，数量大，要求高。3.2构件精度控制多，铸钢节点制作精度高，大型构件焊接困难。3.3桁架跨度，构件重，施工高度高。3.4吊装节点设计和加固更加困难。3.5现场组装精度高，高空组装定位困难。3.6随着工作面的分散和每个工作面的同时展开，机器和设备的整体调整更加困难。3.7电缆体安装精度高，电缆体长度的调节量只有3 4厘米，具有更多的环形电缆段。3.8安装过程中，电缆本体比较重，因此PE护套容易损坏。3.9本体育馆的铁制工程电缆头、锚装置较多，而电缆头、锚装置越多，解除锚的危险就越大。4重点和困难的保证措施4.1电缆体安装精度电缆体的安装精度高，电缆体长度的调节量小于4厘米，为了确保整个结构的安装精度，分段制作完成桁架在工厂预组装后到达现场后，上单层网壳的安装精度必须更高。4.2电缆体建设保证为了防止钢结构焊接过程中飞溅的火花烧伤素，一方面在塑料表面缠绕防火布进行保护，另一方面在焊接部位正下方安装防火板，防止火花在焊接部位下方飞过，防止火花直接飞向烧结体。4.3码穹顶结构的拉伸方式主要有张力环电缆和张力径向电缆两种。这两种拉伸方法各有优缺点，应根据工程特性选择适当的拉伸方法。张力环电缆张力点少，设备和人力负载少，环电缆力容易保证，但张力环电缆的最大缺点是环电缆和电缆节点有很大的摩擦力，由于此摩擦，撑杆和径向电缆力严重不均，结构凸轮不均匀。张力径向电缆可以弥补这一缺点。对于完全对称结构，拉伸径向电缆有电缆节点的无切向位移，此项目有一些不对称。在电缆力设计中，一个原则是最小化电缆节点的切向位移。通过调整电缆力，在拉伸期间或张力完成后，电缆节点的切向位移小于2mm。此外，本项目的径向电缆是成对的，调整其中一条径向电缆，调整电缆节点的切向位移和支柱的内力，以确保环形电缆、径向电缆、支柱的内力和结构凸轮分布均匀。张力径向电缆的缺点是张力点很多，设备和人员的需求大，环形电缆力只能被径向电缆力反算。本项目的特点是，在每个环形电缆节点上，对两个支柱和两个径向电缆，环形电缆分为12段，角度为30度，角度大的情况下，安装环形电缆会产生很大的摩擦力，导致两个支柱的内力非常不均匀，部分支柱的内力发生了编号变化，张力完成后，支柱的内力没有调整，因此本项目采用拉伸径向电缆的拉伸方式。4.4电缆头、锚、环电缆连接减少、调整套增加、环电缆和电缆头摩擦装置增加摩擦减少、仅环电缆预拉伸、拉伸过程中稳定环电缆和电缆节点的位置，通过拉伸径向电缆应用预应力。在4.5预应力张拉的其他条件下，必须在模拟计算结果的指导下进行预应力的建立。结构中的其他载荷(例如屋顶载荷、悬挂载荷应用阶段和方法)应尽量均匀、对称、匀速制造，避免过度集中载荷。预应力应用过程的控制，在每个阶段，预应力过程中，结构经过自适应过程，结构通过自身平衡，内力重新分布，形状发生变化，因此预应力过程的监视非常重要。本工程委托专业试验机，采用稳健的监测手段，实时监测钢结构变形及预应力索的应力，确保结构施工期安全，确保结构初始状态与原设计一致。4.6工程工作区分布式区域位置由专业测量工程师负责，以总包为单位接管基线进行检查，然后由两组审核每个轴位置，以确保位置轴和每个开关部件的准确位置。4.7制定好各地区的建设计划，并由相应的劳动力、材料、设备确保计划相应地按照工程的正常计划施工。5施工质量控制措施5.1施工准备过程的质量控制5.1.1优化施工方案，合理安排施工程序，做好各项工程质量标准管理，做好图纸审核和技术传授工作。5.1.2严格控制来料的质量，审查原料的工厂验证等相关保证材料，对需要重新检验的资料进行证据抽样，严禁使用不合格品。5.1.3合理配备工程机械，做好维护工作，使机器处于良好工作状态。5.1.4预应力电缆生产和加工的质量要求a，直电缆暴露后，为了使每条导线或股的力均匀，最近的导线长度必须严格、准确、长。在200300MPa拉伸应力下，通过拉直开口处的导线或链排，可以使用“应力消隐方法”消除某些非弹性元素的影响。b，空白严格控制钢丝或钢绞线的项目。在通道位置板上平行于电缆或链排放置以控制电缆的空白长度，而不相互交叉或扭曲，从而创建一个长、水平、与电缆长度相同的通道。c，切割钢严禁应用切断机切割，弧形切割或奇切，防止钢丝损坏。d，编辑要用孔口在一个方向上梳理，同时编织，用间隔约1米的铁丝拧紧，使钢在电缆上不受到交互压力。用捆绑式编织成圆形截面，以大约1米的间隔再用铁丝捆起来。e，电缆的预张力电缆的预张力旨在消除电缆的非弹性变形，保证使用时的弹性工作。预张力在工厂中执行，通常线材极限强度的50%到55%为预张力，负载时间为0.5到2.0h。f，电缆保护电缆在保护前必须表面处理，并应严重防止污染。电缆保护方法包括：黄油包装布；塑料涂层；多层液体氯丁橡胶保护；表面油漆；电缆用套管；液体氯丁橡胶内部填充；钢丝再加热，硬化形成和PE套管上喷环氧粉末。这种保护方法适用于周围没有严重侵蚀的典型环境。5.2施工过程的质量控制5.2.1组件安装前组件质量检查，批准建设单位质量检查表。5.2.2严格控制各种测量仪器，施工前必须送检验校准，合格后方可使用。5.2.3安装施工时，要在各个工序之间严格执行“3检验系统”，确保各种偏差在规格允许范围内。5.2.4严格要求的工程单位质量检查员必须对每道工序进行严格检查，并在自检合格后进行检查。5.2.5拉伸过程控制施工前，创建仿真拉伸条件，用作引导试验张力的基准。张力分为两个阶段：0.7con，1.0con。张力时服从统一指挥，根据张力给定的控制技术参数精确调整张力。5.2.6拉伸质量控制方法和要求张力时用修正值进行张力，用伸长值和液压传感器值进行检查。仔细检查张力设备和与张力设备接触的电缆，保证张力安全有效。张力严格按照操作规定进行，调节供油速度，供油时间不得小于0.5分钟。拉伸设备中心与预应力电缆位于同一轴上。5.3 prestressed tensioning应急计划Prestressing tension可能会发生多种情况。例如，拉伸过程不同步可能导致结构变形。由于某种原因，短时间停电使张力暂时停止等。在第一个方案中，控制泵液压，使小力提高供油速度，大大提高小力，达到与相同环的圆周小力相同的目的。在第二种情况下，通过在张力的同时拧紧调节套筒，可以使电缆力的变化与拉伸过程同步。在突然停电的情况下，在短时间内，杰克仍然处于通电状态，油泵返回油可能需要一段时间。5.4预应力钢结构施工模拟计算的探讨由于在预应力钢构件张拉完成之前，结构尚未形成，弦穹顶的整体刚度下降，因此，应采用有限元计算理论，利用有限元计算软件进行预应力钢构件施工，确保结构施工期间和结构寿命安全。施工模拟计算实际上是预应力钢结构施工方案及其重要工作。由于构造过程会导致结构取决于初始几何状态和预应力状态，因此实际施工过程必须符合结构设计意图，并且在实际施工中必须严格遵守，充分考虑载荷方法、装载顺序和装载级别。在理论中，概念非常不同的两个阶段或两种状态分别称为初始几何状态和预对应状态，这两种状态的分析理论和方法是不同的。在施工中，严格施工顺序，确定装载方法，正确完成装载数量是必要的。对应于施工过程的施工模拟计算分为上层网壳(包括悬臂部分)、电缆预紧和支撑脚手架拆除、张拉过程三个过程。6电缆力检测的必要性和意义随着电缆结构在建筑结构中的广泛应用，电缆结构的设计计算理论也有了很大的改进和开发。电缆是结构的重要构件，索力是电缆结构的重要参数，施工过程中索力控制是与施工过程中结构内力和结构状态等有关的重要部分。同时使用过程中，结构材料的恶化、缺陷或意外事故造成的结构损伤等多种因素会导致小力的损失和变化。如何确定施工过程和使用过程的结构承载力大小已成为工程设计师面前的一个大问题，也是当前结构无损检测中的一个重要课题。在本项目的弦支穹顶结构中，连续折叠用作下行，电缆和斜顶之间使用滑动支撑。根据设计时的理想滑动条件进行计算和分析，但在实际构造和使用阶段，电缆和斜顶之间存在一定的摩擦力，电缆在使用阶段产生一定的预应力松弛效果。因此，结构的计算设计假定与实际施工和使用情况的必然差异，成为施工完成后电缆力满足设计要求、测量结构是否在设计范围内工作的最重要指标。电缆是此项目中的重要结构构件和力构件，因此需要和重要的电缆力监控。此次