弦支穹顶钢结构施工技术

弦支穹顶钢结构施工技术的浅述关键词：弦支穹顶结构、温度应力、变形监测一、概述因弦支穹顶屋盖钢结构具备自重轻、跨度大、结构可塑性强等技术特点，目前在我国在体育设施、重大公益式建筑和标志性建筑的屋盖系统已经广泛使用。本文拟针对弦支穹顶屋盖钢结构的施工技术、主要施工程序进行探讨。弦支穹顶屋盖钢结构一般由上部单层网壳和下部弦支索杆体系构成。本文介绍的深圳龙岗坪山体育中心的弦支弓顶结构体系钢结构为空间圆形钢结构屋盖，跨度72米，高度28.81米，上部单层网壳网格布置形式为葵花型布置形式。下部弦支索杆体系为肋环型布置，设置二道环索，局部布置构造钢棒。屋盖大部分节点为相贯焊节点，部分采用了铸钢节点。月二锻、桐弦腊支絮穹办顶抗屋根盖是钢谷结赴构刷的岛施霸工载技判术矩方这案家选半型狭和筛相单关栽的捎重筒点墓、蚀难全点轧通萌常抓弦故支瓶穹盘顶柱屋挥盖幻钢喇结倦构贤施薄工晶采忌用那吊哑装蹄、语升询顶鸭和遵常及规蹦脚活手李架亲散怕装析等蜡施疮工软方赶法怀；驳由仪于姿本纯次覆弦倚支甲穹袋顶寨工漏程悼是扯在堡土方建司结当构陪上雷安越装碌，横土肺建棋先旋行维施脊工事后恼，后吊才车盗无佳法盏进裂入编吊怖装述点因，裤故纸吊沟装费方尚案敞不猛可识采龄用禁；震因侵体稳育乱馆售内死土且建件看律台墓及柄相湾关膊设物施含均证施减工品完狭毕职，蔑升示顶粉施鸭工圾需钟搭万设友超祖高汽的虑制孝作盼平肚台叠，贯费诊用战太肆高业，虹故堪采贵取鞠升渗顶颜方跑法良也荷不源可旦；拨因饼此码，在本蒸次熔工志程斜拟埋定抄采勇取稳脚燃手谦架级空喘间够散窄装缓的访施税工锐方木案互。码弦给支滚穹腾顶俱具爱备烟跨践度苦大仙、碌高楼度陶高肥、身焊贼接肿量衔大舰的芒空考间演圆触形拖工斯程叶特速点践，暴采像取蓬脚得手脱架赤空拢间蚀散确装拌的渴施女工石方宵案幼，颠须貌控随制捧如桐下浇主梯要锋重惊点到和衬难译点宴：鼓a楼.穿钢膜结吩构问屋演盖辽弦饰支趣穹恰顶刘焊目接钻温激度眠应瓣力痕和断变酸形腹的爹预勒控申；匙b何.刚钢凡结作构锣屋布盖饰弦烂支赖穹轻顶道下嚷弦玻环什索顿张苹拉视和矮拉咸杆黎张吸紧乒工垒艺博；冬c轨.中张校拉桥过咏程考中搁的然变恒形怪监纷测偶与飘控盆制求；乡d聋.馒超震高彩脚挑手煤架沾的隐安殊装懒与点拆洋除偷施拢工是与这安店全脉防保护档措渗施宇。蜂三础、券弦虽支芽穹割顶那组绩装匪安你装可及植环端索昂张缩拉这施它工唱程声序乘的侵简产述缸1杀、州穹纱顶至安接装霉施帖工交顺裙序甘：么深珍化效设陪计确—朵—缺结象构既施掘工种图侵放引样废—冰—添号竟料与—诸—促调培直每校径正朋—约—旗单色片城支粱架笛组尺装惧焊捎接谣—裳—滥中组间穿检后查妈—未—杨校狐正慈、宋调途直摔构父件午—咽—服安地装煌平晕台秧搭腐设板—可—抓分瞒段版钢陷架篇组寨装校焊棍接机—薪—挺支扯座块、扬联臣结绞座饥焊即接军—第—柳拉居杆遥及垦铸发钢感结涨点部安洽装盛—筝—凯环边索润安调装识张琴拉向—洗—真构秘件惭变氏形赔监殊测肉—妻—父构趋件驻校张正始—译—带中脚间毁检吹查死—慨—俩补施充妇涂活装亦—期—午交图付盐下创道煌工壤序炒施象工班2诵、百结亭点慎、肃拉膨杆雾和致环挨索屑安扒装吃工车序堤：睁外肺环狂竖割杆治焊国接割—冬—宝铸晨钢烈结梅点洗焊钞接套—就—态拉优杆渴安亲装行—钟—波穿征环呆索覆—引—升调龄整堆收糠紧萝环导索添、页拉艘杆浇（滤监糠测冲控焦制华调里整读竖熊向该吊坟杆果的摄垂店直告度平）篇—熔—似中慨环肯竖赔杆着焊单接洞—涌—佣铸害钢刮结洲点圣焊密接遍—挑—壳拉鸭杆极安遇装柏—英—幸穿维环问索避—京—夏调桶整在收矿紧忠环芬索纸、贷拉赞杆泻（谎监俗测志控餐制言调科整起竖姑向耳吊炎杆秘的撒垂退直首度虑）驼—安—吵中容心筝竖绪杆绑焊来接航—逃—瘦铸逮钢苏结喇点宰焊疫接乖—硬—攀拉惕杆阶安祥装螺—晚—颤调尘整阁收剪紧志环乡索犯、脑拉像杆捐（乔监腰测道控感制替调炕整叙竖票向腥吊稼杆壁的卸垂银直槽度碗）爹—浆—斤测衣量定穹肌顶翅结申构旦—总—获拆血除末结漆构哀临背时榜支旷撑凳—梁—洁复吊测下穹曾顶各结舟构刮—私—甘（惠进阀入盘张职拉锁工伤序浑）诉3壤、敢弦财支艳穹壮顶芳拉诉杆等环养索捎施央工免程断序居：供施雹工工模潮拟勉计逃算地（美优习化毯提半供俯控某制隆数匠据融）妙—滔—辛测较量些网积布贯设暗—备—毕弦狸支笛穹走顶蔑网岸架枕安焰装筒阶动段寄监烧测暖、李相巧惯仿线抖量剪测叶—笛—漏结苹点庄和炼拉约杆练安挥装厕—欲—巨穹选顶臭临涝时裤支淹架捉拆沟除深前绩后愈复奥测骄—朝—旗穿请环亦索章—斩—舱外拖环斧对汉称心张类拉更环辞索纤（大2箱0难%吼设伏计饰拉轿力订）定—蛮—特调框匀菌环咳索唉拉疏力列（吴控多制坝点金拉洞力舟形礼状聋测侵量丝）舱—误—气内蚁环茫对拌称身张煮拉齿环钳索不（双2鹿0爆%规设阵计奋拉谢力仓）亚—持—山调涝匀印环与索掘拉扶力背（欺控纽制间点床拉坟力朽形唇状使测秧量危）荣—脏—储第蜡2敌次修对杏称男张想拉孤（编5纱0虽%兔设膨计衔值吨）贡—酸—酒再浙次障调踏匀由环梦索僵拉穴力作（纳控党制建点舟拉叙力猾形杨状支测骗量掠）志—起—梁第浸3较次舟对陡称省张系拉服（恢8烂0脚%丸设恰计刑值嚷）掘—浸—冤再铅次湾调甘匀糕环誉索柏拉原力闹（葱控敢制葱点亭拉岗力醒形芬状柏测搜量烧）较—秧—惯第阿4践次各对旱称批张认拉门（匪1弟0恶0门%穿设半计悔值带）历—疮—妙再字次落调陆匀握环平索绞拉落力淋（椅控木制写点沫拉恭力虚形如状援测谷量汪）犯—俘—违环烤索使拉睁力姥调尊整雨。两四技、购弦呢支值穹能顶栽上茄弦棉杆匪件输组机装羞焊窝接误温军度袄应筐力燥和弯变另形丈的酱控贡制冠弦添支献穹踩顶皱跨健度涌大批、萌焊磁接士量央大穷的蕉空桶间辉圆市形排工肌程序特胞点叉，灿组苏装纽焊祖接无时故必炕然中会贝产巾生股大蹄量成的训温吸度补收萍缩葡变庭形胜；碍因康此傻在叶组潮装圾焊骄接该时坑，尾必倒须洗采超用捷对缘称久跳别跃幸式闸的壮安偏装盈程浴序愈来自控佣制石和兵消拒除拆弦懒支裂穹筒顶冻钢辆结夸构旱安泰装睬焊刷接脏的扬应础力勒变塑形除。圣1万．阿采捷用忙网泥片国对寻称凡跳钳跃辰式露分疏组革组烫装越焊居接主控讨制子温江度近应乘力虫变掌形贸网舞片咳外匹环颜和拔中膜环是带骆各计分辟为呼1屿2辛个蕉区左片妥，震内良穹恩分丝为运6槐个逐区忧片肿进依行赞组俗装瓶（宵如霞下稀图枕示奥）莫；疗按逐照公总闪体灶组侍装嫁顺沈序沸即狭：聋A纳-馋-裕1屿_贼_窗A辽-昌-英2叙_绵_射A之-询-扯3谢_览_奔A抹-输-缎4夏_欺_慕A诚-结-夸5移_星_宪A乖—国6境安郑装喇焊安接厕。讯首作先询安巴装公2犬4史个罢穹叶顶茧网宅架恒支脏座麦，垃拧丛固短紧掩螺财栓副，孟随集后投依纽次遮焊编接卖好盾外撕环搬钢尿管也；靠间解隔盟式喘焊武接该安画装斯A嫂—就1蹄网评片言，眯利鄙用脉脚邮手孝架楼平脏台禾临迈时滋支斩撑务牢猜固斑网乞片挂端陆部市结桶点漆；谁依宰次南间条隔衔式部焊湖接娇安误装既A蛛—智2均网蹄片覆，纹临贤时字支剃撑虹牢绕固叫网季片征端则部干结钟点蛇；谦间跳隔炉跳欧跃垃对士称叙式她焊图接椅A洲—冒3棉网琴片跌，吐临厨时轨支零撑扑和槐校尖正彼网衣片熊端哑部词结怪点奔；劣对忌称罪式酷焊遗接漆A蜂—少4泥网婶片泥，裹临兽时昆支曾撑租和西校泻正笼牢村固玉网坝片诚端啄部蝇结蛾点床；且跳卧跃膛对遍称攀式样焊聚接本组绸装屡A活-创-沫5末_世_洪A庸—膜6秆网组片撕，宇总桃体君校俊正期上桌弦屿穹社顶静；雷由顷外君向骂内昏安凝装霜吊娃杆揪和测拉讯杆国，等穿素预熄应丢力厉钢孕绞就线与；氏待吼穹追顶轿弦晋支塘架告施啊工慢和记检里验范完宴毕棒，凡进束行却环虫索译张超拉累工急艺康。握弦轰支丝穹牲顶奔上是弦倾网客壳贸效孙果竭模央型运图龙如干下双：旗2块．越网兼片面及咬拉图杆宿、敏环舰索夸制侨作今安拴装迷的她质挥量哲控喘制若要崖点川：塞a袜.缎完零舍部窑件剪采汁用众数难控颜切止割燥机止进访行雾无早余宪量苍一愈次桌下验料谎（骨零若件妖加螺放匹焊振接右补昼偿莫量削）不，蒙坡讨口酬采装用傻三允维绒切手割搭设诱备蛛开称制冒，革保杂证矮坡捉口田开嫁制罚质某量款和援板梨材纠外含形筒尺迟寸贞。梨b热.贫北规宿范搏制铅造冈工弊序厉、容焊电接矮程浩序悼及舒参盐数乌，娇控羞制勺焊滔接照变色形搅进丘而脊减长少锻矫李正沟工牵作慎。暖采积用型C见O就2誓气爆体捷保态护湖半谅自挠动生焊敞对玩称间施合焊研，尘控环制俭焊浇接坡变之形肃。c.乖采触用策先贤装暮单疾片介支握架谁主谋杆躲和爷斜惩向腿杆怖件埋，爽对辫称床点剂焊超接交后赞依叙次耻对雨称阵焊啄接氏的些装污焊君程暂序救，杯保棵证线焊遥接纽质坝量赌。舒制燥作靠专据用走组秀装蒸胎挎具见和柜焊敲装掌胎近具奉，睁提难供里良助好芳施鼓工嫂条毙件悄。d.弦支穹顶下部索杆体系的各构件的制作和加工应满足《建筑结构用索应用技术规程》(DG/TJ08-019-2005)和《船坞钢拉杆》(GB/T3957-2004)的要求。环索钢丝束索体采用∅5mm高强度钢丝，其质量和性能应满足国家标准《桥梁缆索用热镀锌钢丝》(GB/T17101)中的有关规定。拉索抗拉强度不小于1670MPa，弹性模量不小于1.90X10MPa。e.钢丝束索体应根据设计要求在工厂对索体进行测长，标记和下料,索长下料应考虑预应力和温度。所有张拉及测长仪器使用前应进行检测和标定。f.拉棒直径偏差直线度不得大于2mm/m,杆件下料长度允许偏差：钢棒长度>5000~10000mm,允许偏差±15mm,钢棒长度>10000mm，允许偏差±25mm。g.钢拉棒的表面应光滑，不允许有裂纹，折迭，分层，结疤和锈蚀等缺陷。经机加工的零部件表面粗糙度不应低于Ra12.5。h.弦支网壳的安装，必须在下部砼结构满足设计要求，并检测支座位置、标高后进行。对钢拉棒施加张力时，应辅以应力和变形监测，最终满足设计要求。3．焊缝类型及控制要求铸钢件与所有杆件的连接焊缝采用带衬板的坡口全熔透焊缝；次杆件与主杆件的连接焊缝采用带衬板的坡口全熔透焊缝；全熔透焊缝如不设衬板，则必须反面清根；所有纵向对接焊缝采用坡口全熔透焊缝；全熔透焊缝（一级）的强度同材料本体，部分熔透焊缝的强度按角焊缝计算。各级焊缝检测的要求及标准以《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81--2002）为准；Q345B钢材同一部位返修次数不得超过两次。4．钢结构安装偏差和焊缝控制a.下料拼接控制直焊缝对接错口必须小于2毫米；焊缝三道，打底焊接必须成型良好，盖封宽窄一致；焊接时，利用拉码随时校正错口，及时点焊固定，焊缝间距300，焊缝长度约30毫米，清除熔渣，修复缺陷。下料制作必须控制好管口圆度；焊接组装控制管中心线和网片的对角线，一般不得超过3毫米；结点管口因相惯形状不同，必须分别放样做样板或者进行计算机数据处理后下料；切割下料应预留2毫米进行磨光修整。b.焊缝控制尽量采用对称施焊；采取跳跃间隔组装焊接的措施减少结构的焊接变形和焊接残余应力。收缩量大的部分先焊，收缩量小的部分后焊；控制焊接过程加热量平衡；焊接过程及时清渣，清除焊根缺陷。全熔透K型坡口单面施焊后，需在焊缝背面清根后再焊另外一侧，以保证焊接质量。针对焊接过程中，焊接量大，焊接中发热量大，引起母材变形和穹架组装标高差异，虽在规范允许范围，多片组装后累计误差偏大的问题；应采取预留焊接变形量，间距适量放大，利用预留量补偿变形和组装标高偏差，利用前期标高实测调整，最大限度减小投影点误差以及适量加强支台刚度，减少变形等对策措施。四、弦支穹顶环索张拉、拉杆张紧、变形监测、控制索杆及拉杆制作安装弦支穹顶下部索杆体系的张拉施工应在上部单层网壳及其支座节点、钢筋混凝土环梁达到设计要求和施工精度和强度要求后进行。钢拉杆施加张力时，应辅以应力和变形监测，最终满足设计要求。采取有效措施确保竖杆在环索受力后仍能保持竖直。下部索杆体系的安装、张拉的次序、分级、标高的控制、索力的大小应按照工艺示意图的顺序进行（如下图）。下弦拉杆环索效果模型图如下：拉杆、环索对称张拉和调节的程序：a.本次张拉采用以控制位移为主，应力控制为辅的控制方法；环索张拉按照前述施工顺序进行，尽量采取外环-内环—对称张拉；为防止预应力损失，预定超张5%设计拉力。b.拟定张拉分步进行，依次张拉的设计值分别为20%、50%、80%、100%。c.张拉步骤为：外环20%——内环20%——监测——外环50%——内环50%——监测——外环80%——内环80%——监测——外环100%——内环100%——监测——调整处理。各个阶段的对称张拉、调节具体步骤：安装外、内环拉杆和穿环索——收紧拉杆调节螺栓（先外环后内环）——外环环索H-1对称张拉20%——依次对称调节Ⅰ-01、Ⅰ-02、Ⅰ-03拉杆——外环环索H-2对称张拉20%——依次对称调节Ⅰ-01、Ⅰ-02、Ⅰ-03拉杆——内环环索h-1对称张拉20%——依次对称调节Ⅱ-1、Ⅱ-2拉杆——内环环索h-2对称张拉20%——依次对称调节Ⅱ-1、Ⅱ-2拉杆——最后调节穹顶部Ⅲ-1、Ⅲ-2拉杆——……后续分级张拉调节以此类推——张拉到设计值后——总体调节拉杆——监测杆件应力和构件变形。2、弦支穹顶结点、拉杆及环索的监测控制在弦支穹顶上弦支架焊接施工和检验完毕，进行环索张拉工艺施工；首先焊接竖向吊杆和铸钢结点，随后安装拉杆及穿环索。施工前必须对穹顶结构进行全面复测，同时布置张拉的检测控制网（外形变形和应力控制点）。测量监控网布置一般取中心结点、支座结点、中环结点、竖向吊杆和环索等部位。检测位移、标高和垂直度及拉力值等；检测控制一般采用投影法和轴线替代法等。环索调整采用传力装置千斤顶调整；每分次张拉后，持荷30分钟，采用全站仪和水准仪及传力感应器进行位移、受力监测，记录数据。竖向吊杆的垂直度主要依靠拉杆螺栓来进行调节。预应力环索是属于持续永久受力状态，为减少钢绞索的应力松弛，也为了使张拉过程保持应力与应变的线性关系；因此，在环索制作前必须进行预张处理；一般取钢绞线50%的破断力，经3次反复张拉，持续90分钟。弦支穹顶结点、拉杆及环索的张拉注意事项：张拉环索下料、编束时应控制不受划伤，运输和穿索过程应采取相应措施予以保护。环索安装：主要为结点夹具、锚具和穿装环索等。安装前，对环索、夹具、索绞等型号、规格、数量进行编号和登记。穿索顺序应从环结点一端开始，环形逐步穿索，同时拧紧索绞；调整环索两端索具，达到设计的长度值。安装索具后，稍锁紧锚具螺栓初步定位；当确认位置无误后拧紧螺栓达到设计的扭矩。环索安装时，不得有任何碰伤和划伤。环索张拉一般采用1860高强低松弛钢绞线、夹片式锚具和承压钢构；张拉采用手提式液压千斤顶。五、超高脚手架的施工与安全防护措施弦支穹顶结构的施工区域在土建结构层的19.500米结构上，外挑部分为7.400米，位于土建脚手架上方和外侧；施工需在弦支穹顶结构区域搭设满堂红脚手架，每隔三步脚手设置一道安全兜网；脚手架低端采用木板或槽钢作支垫；脚手架每搁一个步距与砼柱梁拉结。外围采用双排脚手架，9米上方采用斜挑脚手；外部采用密目安全网封闭，6米下方采用安全兜网和防护板维护封闭；外挑部分，搭设临时悬挑脚手架，并与平台脚手架牢固拉结。脚手架顶部设置吊装桅杆6--8部；设置吊装井口10处，贯通式安全运输通道四条，上部采用木板作防护棚。如下图示：立杆：纵横向立杆间距≯2m，步距≯1.8m地面应整平夯实，立杆埋入地上30～50cm，不能埋地时，立杆下应垫枕木并加设扫地杆。横杆：纵横向水平拉杆步距≯1.8m，操作层大横杆间距≯40cm。剪刀撑