工业园区体育中心体育场拉索施工方案

1、苏州工业园区体育中心（二标段）体育场拉索施工方案苏州工业园区体育中心（二标段）体育场拉索施工方案方 案 阶 段： 施工方案 专项施工单位：南京东大现代预应力工程有限责任公司总包施工单位： 中建钢构 编 制 日 期： 2015-10 目录目录2苏州工业园区体育中心（二标段）体育场拉索施工方案51工程概况51.1屋盖几何尺寸51.2结构特点71.3钢结构和拉索材料和规格91.4环索连接夹具102方案编制依据113结构设计对拉索及其相关施工的要求113.1钢索的种类与规格113.2索体及索头材料123.3拉索的加工及运输123.4索结构的安装124工程特点和施工难点及对策134.1工程特点134.2

2、工程施工难点和对策134.2.1索网施工方法134.2.2索网施工分析134.2.3结构施工误差控制144.2.4索力监测144.2.5索夹抗滑155预应力施工实施的思路166结构施工总体方案166.1全结构总体施工方案166.2索网总体施工方案166.2.1索网施工顺序176.2.2索网施工控制原则217施工现场平面布置217.1拉索进场场内平面布置217.2拉索地面安装场内平面布置247.3操作平台验算258结构拉索材料和制作278.1结构设计对拉索及其相关施工的要求278.1.1钢索的种类与规格278.1.2索体及索头材料278.1.3拉索的加工及运输278.1.4钢索的锚具及夹具288

3、.1.5索结构的安装288.2结构拉索规格和索头形式298.2.1热铸锚材料308.2.2Galfan光面索制作流程308.2.3Galfan光面索制作要求319工装索的材料3110拉索施工3310.1索网的低空组装3310.1.1拉索安装前的先序工作3310.1.2索网低空组装总体原则3410.1.3索网组装施工顺序3410.2索网的牵引提升4010.2.1索网牵引提升的先序工作4010.2.2索网牵引提升施工原则4110.2.3索网牵引提升施工工序4110.2.4索网牵引提升机具5010.2.5提升张拉施工要点及注意事项5110.2.6提升张拉设备使用5110.2.7提升张拉调整措施521

4、0.2.8提升张拉应急措施5211索夹抗滑移能力试验5312施工组织5312.1预应力工程施工总体设想5312.2工程组织管理的设想5312.3工程进度的设想5312.4管理组织5412.4.1劳动力安排5412.4.2设备安排5412.5预应力施工与其它专业施工的协作配合5413预应力施工质量管理5513.1质量方针5513.2质量目标5513.3质量管理组织机构5513.4质量控制程序5613.4.1质量检查程序5613.4.2质量保证程序5613.5质量保证措施5613.5.1切实可行的施工方案保证5613.5.2工艺施工保证5713.5.3劳务素质保证5713.5.4成品保护5713.

5、5.5经济保证5714预应力施工安全生产5714.1安全管理的方针5714.2安全生产目标5714.3安全组织保证体系5814.4安全教育程序5814.5安全管理制度5914.6安全措施5915文明施工6015.1文明施工目标6015.2文明施工措施6015.3文明施工管理机制6016预应力工程分项验收资料6017预应力施工全过程分析6017.1施工分析内容6017.2分析软件和方法6117.2.1分析方法6117.2.2分析软件6117.2.3单元类型6117.2.4材性6117.2.5荷载6117.2.6结构建模6117.3结构自重下初始态分析6217.4钢结构安装分析6517.4.1恒载

6、态找形分析目标6617.4.2零状态找形分析6617.4.3环境温度对钢结构安装位置的影响分析7017.4.4单根不承受竖向荷载立柱连接套筒分析7617.5索网施工过程分析7717.5.1索网牵引提升和张拉顺序7717.5.2索网牵引提升和张拉过程位形变化8117.5.3索网牵引提升和张拉过程索力变化8617.6索网牵引提升过程对周边钢结构影响9117.6.1钢结构在索张拉过程中各工况应力分析9117.6.2钢环梁在索张拉过程中各工况位移分析9617.6.3支撑胎架在索张拉过程中受力分析10217.7索长误差和周边节点安装误差的影响分析10417.7.1径向索索长误差分布模型10417.7.2

7、径向索索长误差下拉索应力统计10617.7.3径向索节间长度允许误差10717.7.4径向索外联节点安装允许误差10817.7.5结论109苏州工业园区体育中心（二标段）体育场拉索施工方案1 工程概况苏州工业园区体育中心位于苏州工业园区内，基地西距金鸡湖2.5公里，北部靠近中央文化区和湖东核心区，南部与斜塘河景观相邻。项目占地47.25公顷，总建筑面积约35万平方米。体育场建筑面积81,000平方米，为地上五层混凝土结构加钢结构屋面，钢结构除在混凝土结构三层设置铰接柱脚及于上层看台侧向设置连杆外，自成平衡体系。混凝土看台高度31.8米，钢结构屋面高度52.0米。体育场无地下室，仅有局部地下通道

8、与车库相连。体育场的屋面结构体系是中间开孔的单层索网体系，设计思路来自于预张拉钢条的自行车车轮，主要包括结构柱、外压环、径向索以及内环索。屋盖外边缘压环几何尺寸为260m230m，马鞍形的高差为25m，整个屋盖的展开面积达到31600m2。外圈的倾斜V型柱在空间上形成了一个圆锥形空间壳体结构，从而形成刚性良好的屋盖支承结构，直接支撑顶部的外侧受压环。体育场主体结构体系包括结构柱、受压环梁、径向索与内环索，全封闭索网屋面支撑于外侧的受压环梁与内侧受拉环之间，索网结构屋面采用上覆膜结构，上覆膜结构是基于轮辐的原理发展而来的，结构的外侧为整个体育场的幕墙。体育场结构模型图如下图。图11 体育场结构模

9、型简图1.1 屋盖几何尺寸体育场屋盖外边缘压环几何尺寸为：长轴260m，短轴230m；马鞍形屋面的高差25m，其中压环梁低点标高+27m，压环梁高点处标高+52m，体育场的立面高度在27到52m间变化，形成了轻微起伏变换的马鞍形内环，屋盖上的轴线是基于体育场看台的轴线而相应布置的。体育场平立面尺寸示意图及屋盖平面轴线分布图如下。230m260m54m51m25m25m40m图12 体育场平立面尺寸示意图图13 体育场屋盖平面轴线分布图1.2 结构特点本工程预应力钢结构为单层索网结构，属于预应力自平衡的全张力结构体系，全张力结构体系必须通过张拉，在结构中建立必要的预应力，才具有结构刚度，以承受荷

10、载和维持形状。1)体育场的屋面结构体系设计原理是全封闭索网体系，也称轮辐式结构体系，内部的受拉环以及外侧的受压环通过对径向索施加预应力而形成预应力态。屋盖结构简图如下图。图14 体育场屋盖结构简图2)主要的结构体系包括结构柱、外压环、径向索以及内环索。施加在屋盖上的荷载，通过径向索传递到外压环上。如果径向索的拉力增大，则意味着外压环的压力和内拉环的拉力均会增加。3)外圈倾斜的V型柱在空间上形成了一个圆锥形的空间壳体结构，从而形成刚度良好的支撑结构，直接支撑设置于顶部的外侧受压环。所有的屋盖结构柱支承在混凝土结构上，屋盖结构柱下同时设置有混凝土柱，如下图所示。图15 体育场结构柱及环梁简图设置的

11、V型立柱对于基础沉降较为敏感，为了减小基础沉降差的影响，对于结构柱的设置进行了方案优化的比较，且为了节约钢材，让特定部位的立柱承受指定的荷载。其中，红色的立柱为承重及抗侧力体系柱，承受结构整体荷载；绿色的立柱为抗侧力体系柱，不承受竖向荷载；蓝色的立柱为幕墙立柱，只承受径向荷载。下图为1/4局部的不同类型立柱布置图。图16 1/4局部的不同类型立柱布置图为了实现结构柱的特定受力，在相应铰支柱底设置相关销轴来实现。体育场用了关节轴承铰支座、可以上下滑动的关节轴承铰支座、可以上下左右滑动的关节轴承铰支座、V形柱其中一根柱的套筒滑动支座。具体柱脚节点示意图如下。 图17 固定双向铰接柱脚节点示意图 图

12、18 双向铰接+竖向滑动柱脚节点示意图 图19 双向铰接+竖向滑动+切向滑动柱脚节点示意图1.3 钢结构和拉索材料和规格钢结构材料及规格：钢柱和受压外环梁主要采用圆钢管截面，部分柱采用圆钢管和方钢管组合截面。拉索材料和规格：共有40榀径向索，内侧受拉环由8根环向索组成，所有索均采用全封闭索，对钢索进行防腐处理，内层采用热镀锌连同内部填充，外层采用锌-5%-铝混合稀土合金镀层。径向索根据不同的受力部位共有三种直径：100mm，110mm，120mm（内环曲率大的地方预应力大，故采用索直径大），内环索采用8根直径为100mm的全封闭索。表11 拉索、索头材料和规格表拉索索体索头级别/MPa规格索体

13、防护锚具/固定端连接件(固定端)调节装置索网结构径向索9/10/11/12/1329/30/31/32/33轴1670100mmGALFAN热铸锚叉耳式无5/6/7/814/15/16/1725/26/27/2834/35/36/37轴1670110mmGALFAN热铸锚叉耳式无1/2/3/418/19/20/2122/23/2438/39/40轴1670120mmGALFAN热铸锚叉耳式无环索16708*100mmGALFAN热铸锚叉耳式无图110 索端节点构造图1.4 环索连接夹具索夹径向索和环向索的铸钢节点，8根环向通过环索索夹与径向索相连；为减小铸钢重量、减少铸钢模具，降低造价，本工程

14、环索径向索连接节点中间耳板与加强板采用钢材焊接，再将铸钢索夹节点焊在其上环索连接夹具（铸钢节点）材料选用GS20Mn5V，其化学性能及力学指标参照欧洲及德国标准DIN EN 10213的规定，具体见表1-2，且索夹铸造后须对索孔等位置进行二次机械加工打磨，以满足精度要求。表 12 GS20Mn5V化学性能及力学指标铸钢件Q390C图 111 环索连接夹具构造图2 方案编制依据1) 本工程设计施工图纸以及相关技术文件。2) 拉索材料：建筑工程用索（1） Galfan涂层拉索a 锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线GB/T 20492-2006b 德国规范DIN EN 10213（2） 工装索

15、a 预应力混凝土用钢绞线GB/T 5224-2003b 预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T 14370-2007c 预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ 85-20023) 铸钢件：铸钢节点应用技术规程CECS 235：20084) 设计、施工、验收规范a 建筑结构荷载规范GB 50009-2012b 钢结构设计规范GB 50017-2003c 预应力钢结构技术规程CECS 212：2006d 建筑结构用索应用技术规程DG/TJ 08-019-2005e 建筑工程预应力施工规程CECS 180：2005f 钢结构焊接规范GB 50661-2011g 建筑工程施工质量验收统一标准GB

16、 50300-2013h 钢结构工程施工质量验收规范GB 50205-2011i 重型结构(设备)整体提升技术规程DG/TJ08-2056-20095) 张拉设备a 预应力用液压千斤顶JG/T 5028-93b 预应力张拉机械用电动油泵JG/T5029-19936) 有关厂家产品说明书3 结构设计对拉索及其相关施工的要求3.1 钢索的种类与规格体育场拉索分为径向索与环向索，且所有拉索均采用定长索，规格为100、110和120，要求布鲁克拉索。3.2 索体及索头材料体育场拉索采用全封闭锁紧钢丝束，弹性模量1.60105Mpa，公称抗拉强度为1670Mpa，索体防腐形式采用锌-5%铝-混合稀土合金

17、镀层。拉索的索头采用热铸锚具，叉耳式连接件，索头承载能力应不低于索体承载力。所有销轴采用40Cr，标准参考合金结构钢（GB/T 3077-1999），直径大于120mm的销轴应采用锻造加工工艺。3.3 拉索的加工及运输拉索出厂前必须进行超张拉，钢索张拉值分别达到其破断强度的50%-55%，并维持1.5h，消除拉索的非弹性变形。超张拉检验后的成品拉索的弹性模量：Galfan拉索为1605KN.m2。拉索安装前周边钢结构必须安装完毕，并形成可靠体系，所有与拉索相连接的支座都与主体可靠连接。成品拉索的静载破断力应不低于索体标称破断力的95%。拉索的外径允许偏差：正偏差为1mm，无负偏差。拉索的切割长

18、度由承包者根据设计提供的系统长度、安装阶段的应力、拉伸试验的结果，并考虑温度的影响和拉索的塑性变形等因素计算并经设计认可后确定。钢索的总长度应准确，容差范围为1：10000（0.01%）。当在索体上标记索夹位置时，对不可调的拉索，应将索长制作误差根据每段索段长度按比例分配至各索段上；标记应在工厂完成并在现场由张拉单位进行复核；应对拉索进行唯一编号，且对每根索做好醒目标识，按照索制作单位给定总长度制作索编号列表。在拉索进场时对拉索长度和外径进行复核，复核措施为量取每根索索长和索体外径，当索总长偏差小于0.01%，且索体外径偏差小于+1mm时，即确保该索为合格产品。钢索在运输和装配过程中都应避免对

19、涂层造成的较大损害。护层小面积的损害（单独的破损面积不大于0.2cm2）应马上用无机锌涂料进行修补。拉索出厂卷盘时，索盘直径应大于30倍索体直径。运到工地的钢索应在展开后进行一次预张拉，张拉力的大小以能消除由盘旋运输造成的变形原则，在拉直后应重新复核拉索的索长。3.4 索结构的安装整个索结构将由提升机械从组装地点或看台的上部结构提升，固定于压力环上，直到索结构达到它的最终位置，并锚固于位于压力环处的耳板上。索网结构安装施工前，应对周圈钢结构进行检验，检验钢压环上拉索耳板定位是否满足设计要求，检验完毕后方能进行索网结构施工。索结构安装时通过控制系统节点，观测各阶段结构的形态。在索结构施工过程中须

20、对所有看台表面和索的外表进行保护。索网施工前，应进行施工模拟计算，保证索网施工过程中周圈钢结构的安全性及索网结构施工过程中的可控性。在拉索施工中每一步应观察周围钢结构变化情况，并做好记录。如有因拉索施工导致周圈钢结构变形过大等不良情况，应及时通知设计负责人予以处理。施工中应进行索力检测，位形检测，检测结果至少应包含拉索施工完毕与屋面安装完毕后的相应结果，检测时各责任主题需到场。4 工程特点和施工难点及对策4.1 工程特点本工程索网结构具有以下特点：1) 整个屋面曲面为马鞍形单层轮辐式索网结构。索网结构施加预应力张拉的过程是结构施工中非常重要的环节，不仅直接决定了结构施工成型状态的内力和位形，而

21、且关系到结构基于实际施工成型状态条件在使用过程中的受力性能。2) 拉索规格尺寸大，索力大，数量多，径向索共40根，环索共8根。为节省拉索费用，本工程采用定长索（索头不设调节量），降低了结构施工的容差性，必然对施工精度提出了高要求。实际施工中一旦出现问题，这对工期和经济的影响都是非常大的。3) 不同于国内其它大型工程的双层索网（承重索和稳定索位于同一竖向平面或交替布置），本工程轮辐式单层索网的构形具有独特性（承重索和稳定索分别位于高区和低区），这必然导致索网安装和张拉过程中的几何位形和索力分布也具有不同以往的独特性。4.2 工程施工难点和对策4.2.1 索网施工方法1) 难点本工程单层索网的形式

22、特殊、空间规模大、索段数量多、索力大，因此必须根据工程特点和条件，采取安全合理、先进科学的施工方法。常规工程中，一般搭设满堂支架，在支架上组装索网，然后进行各索的张拉。但本工程空间规模尺寸大，显然搭设满堂脚手架的施工措施费用很高，工期长，而且将长索吊运至支架平台上展开和组装的难度也非常大。2) 对策采用地面组装和空中牵引提升的方法将索网安装至高空，即整体牵引提升，分批锚固连接就位的方法：所有的径向索与环向索在看台内侧地面上组装，然后利用液压千斤顶对若干径向索进行连续牵引提升，在索头到达环梁锚固点时进行锚固，然后再进行第二批牵引、张拉、锚固，直至拉索全部锚固完成，结构成型。低空组装和空中牵引提升

23、的方法，本单位已经多次在大型、复杂的全张力结构工程中成功应用。该方法避免了大量满堂支架的搭设，大大节省了施工费用，且低空组装提高了组装质量，高空作业量少，施工安全；速度快，节省工期，是安全合理、先进科学的安装方法。4.2.2 索网施工分析1) 难点为使结构成型满足设计要求（如内力和位形等），在现场施工前，需要先进行索网施工过程的数值模拟分析（主要是针对牵引安装和张拉成型两个过程），以掌握关键施工阶段的索网的状态，验证施工过程中索网的稳定性，为施工、监测提供参数和依据。施工阶段静力平衡态下的索网位形与结构成形状态差异较大，特别是在早期施工阶段的差异非常大，而随着牵引安装和张拉成形，索网位形逐渐趋

24、向、接近和达到成形状态。在未张拉前索网为机构，必须通过张拉建立预应力，方可具有结构刚度和形成结构。将设计要求的结构成形状态的位形作为初始位形建立模型，由此通过找形分析来确定某个施工阶段的索网静力平衡状态时，索网主要呈现的是机构位移，而弹性位移是小量。另外，由于柔性拉索（如钢丝束索、钢绞线、钢丝绳等）仅能受拉，不能受压和受弯，因此施工过程中部分拉索还会处于松弛状态。由于存在超大位移且包含机构位移和拉索松弛，采用针对常规结构的线性静力有限元方法已无法解决。2) 对策采用发明专利分析方法“确定索网静力平衡状态的非线性动力有限元法”（发明专利号：ZL200910032743.6）。通过引入虚拟的惯性力

25、和粘滞阻尼力以及系列分析技术，建立整体结构的非线性动力有限元方程，将难以求解的静力问题转为易于求解的动力问题，并通过迭代更新索网位形，使动力平衡状态逐渐收敛于静力平衡状态。索网在分析前处于静力不平衡状态，在分析中处于动力平衡状态，在收敛后达到静力平衡状态，即索网由初始的静力不平衡状态间断地运动（非连续运动）至稳定的静力平衡状态。该方法很好地解决了存在超大位移和机构位移的索网施工全过程跟踪分析技术难题，通过多个索网、索网以及索穹顶工程的实践验证了其适用性和实用性。4.2.3 结构施工误差控制1) 难点索结构施工误差包括：钢构制作和安装误差、拉索制作长度误差、拉索组装误差、拉索张拉力误差、分析误差

26、等。且本工程拉索要求索头不设置调节量，拉索为定长索，对结构施工的精度提出了更高的要求。因此为保证张拉成型质量，需要采取系列措施尽量减少误差，控制精度。2) 对策针对拉索施工，为减小误差对索网施工质量的影响，须采取以下主要措施：a 所有拉索均在制作单位，进行预张拉，以消除拉索自身的非弹性变形；b 所有拉索均在制作单位，按照设计预张力，在有应力条件下确定索长和标记索夹位置；c 严格控制外环刚构的安装质量，特别是连接节点的空间坐标和方向；d 在外环刚构安装完毕后，精确测量刚构的安装误差，通过耳板后焊等方法消除刚构安装误差对索长的影响；e 在施工现场，被动张拉索均严格按照在制作单位标记的长度和位置进行

27、索杆的组装；f 所有液压提升和张拉的千斤顶和油压表在有资质的实验室进行配套标定，现场严格按照标定记录进行千斤顶和油压表的配套使用和施工张拉。4.2.4 索力监测1) 难点索结构中的拉索是结构的重要组成部分，其索力变化不仅影响整个结构的位形，还影响结构内力状况，其失效导致结构刚度的严重退化，常常引起整个结构的失效。因此，索结构的索力测试，是保证施工阶段预应力状态达到设计目标和使用阶段结构安全性的重要内容之一。目前建筑索力测试的主要方法有频率法、磁通量法、千斤顶法、压力传感器等。压力传感器安装在索头调节螺母和承压件之间，安装后不能移动，价格相对便宜，适用于支承式锚具（如冷铸锚），但本工程全封闭索均

28、采用热铸锚，难以适用；千斤顶法是直接采用千斤顶和工装对拉索进行复拉，该方法张拉设备移动困难，效率低，且在测试位置需要操作平台。2) 对策按照设计院图纸要求，本工程宜采用磁通量法对索力进行测试。磁通量法需要在拉索制作时安装固定在索体上，需要在实验室标定，适用于监测结构中少量关键索的索力。4.2.5 索夹抗滑1) 难点 拉索在张拉过程中，索长边长，索径变细，会导致索夹的夹紧力降低，很容易造成索夹滑移，从而发生事故。因此，高强螺栓副的扭矩系数的确定，拉索在受力状态下的索夹抗滑移承载力，以及二次拧紧的施工工艺等关键因素都需要确定。图 41 环索索夹示意图图 42 径向索索夹示意图2) 对策进行索夹抗滑

29、试验，以确定高强螺栓副的扭矩系数，拉索在受力状态下的索夹抗滑移承载力，以及二次拧紧的施工工艺等关键因素，具体见索夹抗滑移试验章节12。5 预应力施工实施的思路1) 在对该结构充分理解的前提下提出合理的实施方案我们在多年从事预应力专项施工工作中，十分重视对所施工结构特点的充分理解。预应力施工绝不仅仅是张拉，因为预应力钢结构与普通钢结构的重要区别是预应力张拉对结构状况影响大，在对结构特点不十分了解的情况下张拉可能引起灾难性的后果，或者精度不高，给钢结构安装带来麻烦。对本工程这样复杂结构，我们采用大型有限元分析软件进行分析计算，首先从全面的结构分析入手，充分了解该结构的受力特点，再具体模拟各种工况进

30、行施工阶段的分析，确保施工之前可能出现的情况分析透彻。根据分析结果提出合理、经济的预应力张拉方案。2) 分析、深化设计、测试、施工一体化现场的情况瞬息万变，出现意料之外的情况时预应力施工单位应能及时分析出原因，必要时施工方法应作必要的调整。紧张的工期要求预应力施工单位能够及时提供与预应力有关的构造处理措施（以详尽的分析为基础），供设计人员参考。复杂结构的施工监测是必须的。检测可以及时了解施工情况，为工程的顺利实施提供必要的保障。预应力施工必须采用最先进、合理的施工工艺，同时具备设备开发能力，能够及时解决现场出现的各种问题。我们具备上述的综合实力，准备在本工程的实施中采用分析、深化设计、测试、施

31、工一体化服务，为本工程的顺利实施做出贡献。3) 加强监控、重视协作、注重质量及安全加强监控、重视协作、注重质量和安全一直是本公司的宗旨。我们在本工程的实施中将继续保持、发扬这一传统。6 结构施工总体方案6.1 全结构总体施工方案全结构包括：外环钢构（V型柱和环梁等）、索网结构和屋面膜结构。总体施工方案如下：1) 外环钢构安装在支撑架上拼装外环钢构，包括V型柱和环梁等。2) 索网施工a 索网低空组装：在地面进行拉索的组装。 b 索网空中牵引提升：通过工装索分批牵引径向索，使整个索网面向上抬起。c 索网张拉：在拉索提升过程中，索头达到锚固点时进行索的锚固。3) 屋面膜结构施工4) 其它附属设施的安

32、装。6.2 索网总体施工方案索网总体施工方案为：低空无应力组装、整体牵引提升、高空分批锚固。6.2.1 索网施工顺序根据本工程索网特点，采用索网整体张拉提升，端头分批连接固定的施工方案。根据施工方法，将牵引工装索分成三部分：QYS1、QYS2和QYS3，索网结构和牵引工装索布置见下图： 图 61 索网结构示意图图 62 牵引工装索布置示意图索网结构预应力施工步骤如下：1) 结构索网和工装索在低空组装，QYS1、QYS2、QYS3整体同步提升；2) QYS1提升到位、固定，并撤去该位置提升设备，QYS2和QYS3继续提升；3) QYS2提升到位、固定，并撤去该位置提升设备，QYS3继续提升；4)

33、 QYS3提升到位、固定。索网施工步骤示意图如下：图 63 施工阶段一：QYS1、QYS2、QYS3整体同步提升图 64 施工阶段二：QYS1提升到位、固定，QYS2、QYS3继续提升图 65 施工阶段三：QYS2提升到位、固定，QYS3继续提升图 66 施工阶段三：QYS3提升到位、固定6.2.2 索网施工控制原则为保证索网最终成型状态的质量，必须在拉索制作、组装、提升和张拉各阶段进行有效控制，各阶段关键控制原则如下：1) 拉索制作a 控制拉索制作长度和索夹位置：在设计预应力条件下，并考虑制作时和现场组装时的环境温度差，进行拉索下料制作和索夹位置标记。b 控制拉索自身的非弹性变形：在制作厂内

34、进行拉索预张拉，消减拉索非弹性变形。c 消减拉索制作长度误差：设置调节装置，在张力条件下在调节装置上标记设计长度。2) 拉索组装a 控制拉索组装连接长度和索夹安装位置：实测相关连接刚构的安装误差，并根据拉索制作误差，通过索头调节装置调整拉索组装长度；严格按照索体表面的索夹标记位置安装索夹，且及时拧紧索夹。b 控制索体扭转：在制作单位预张拉时，在索体平直状态下，在索体表面标记顺直线；现场拉索组装时，将拉索按照顺直线展开，避免拉索张拉后索体过大扭转。3) 牵引提升张拉a 张拉控制原则：以控制索网位形为主，以控制拉索索力为辅。b 分级张拉过程中，由于拉索为定长索，故每级控制主动张拉索的缩短量。7 施

35、工现场平面布置7.1 拉索进场场内平面布置在体育场内部预留约6m宽的环道做硬化处理，以方便设备和索体材料运输与堆放，如下图所示。通过体育场西侧两条进出场通道将径向索索盘与环索索盘运输至场地内，并利用一台150T履带吊和一台70T汽车吊将各索盘摆放至指定位置以便展开。图 71 拉索进场场内平面布置图其中150T履带吊和70T汽车吊详细参数如下：图 72 150T履带吊基本尺寸示意图表 71 150T履带吊基本参数表图 73 70T汽车吊基本尺寸示意图表 72 70T汽车吊基本参数表7.2 拉索地面安装场内平面布置用吊机分别将各索盘的拉索在看台及场地内展开，其中各径向索在看台上沿径向展开，并用护板

36、垫在索体与看台之间以保护混凝土看台；环索在场内铺开，并与径向索通过索夹相连。图 74 拉索进场场内平面布置图耳板处采用脚手架吊挂架作为操作平台，钢结构施工时，本吊挂架已经搭设。操作平台搭设时在环梁上对应位置外包布条，放置对环梁产生磨损。参考图如下： 图 75 操作平台与张拉设备示意图8 结构拉索材料和制作8.1 结构设计对拉索及其相关施工的要求8.1.1 钢索的种类与规格体育场拉索分为径向索与环向索，且所有拉索均采用定长索，规格为100、110和120。8.1.2 索体及索头材料由优质高强碳素盘条制造，其性能参照德国及欧洲标准DIN EN10016；拉索要有防紫外线措施。Z形钢丝用Galfan

37、镀层或同类镀层防腐，最小镀锌量为300g/m2，镀层的质量参照EN 10264-2及EN 10264-3标准；圆钢丝用热镀锌防腐，最小镀锌量为300g/m2。全封闭钢索中采用的钢丝的抗拉强度标准值fu,k1570N/mm2，内环索内部采用填料填充时，应避免其受索夹夹紧时内部有油性物漏出，以免影响索夹和内环索的摩擦力。拉索的索头采用热铸锚具，叉耳式连接件，索头承载能力应不低于索体承载力。采用GS-18NiMoCr36，其化学成分与力学性能指标参照德国标准SEW520。8.1.3 拉索的加工及运输a） 全封闭钢绞线由圆形和Z形钢丝通过紧锁设计制成。横截面必须包括至少3层Z形钢丝。索头锚具参照EN1

38、2844及EN13411-4标准，采用热熔的锌合金热铸锚固。b） 拉索出厂前必须进行超张拉，钢索张拉值分别达到其破断强度的50%-55%,并维持1.5h，消除拉索的非弹性变形。超张拉检验后的成品拉索的弹性模量：GALFAN拉索为1605kN/mm2。c） 拉索安装前周边钢结构必须安装完毕，并形成可靠体系，所有与拉索相连接的支座都与主体可靠连接。d） 所有的锚头应进行热浸镀锌,最小厚度为50m。铸件应涂面漆2道,最小厚度为290m。e） 成品拉索的静载破断力应不低于索体标称破断力的95%。f） 拉索的外径允许偏差：正偏差为1mm，无负偏差。g） 钢索的切割长度由承包者根据设计提供的系统长度、安装

39、阶段的应力、拉伸试验的结果，并考虑温度的影响和钢索的塑性变形等因素计算并经设计认可后确定。钢索的总长度应准确，容差范围为1：10000（0.01）。h） 按“体育场健康监测要求”中需要在拉索上安装磁通量（EM）传感器的，需要在索头浇筑之前就安装到索上，并在工厂预张拉时完成标定。i） 当在索体上标记索夹位置时，对于不可调的拉索，应将索长制作误差根据每段索段长度按比例分配至各索段上；标记应在工厂完成并在现场由张拉单位进行复核；j） 钢索在运输和装配过程中，都应避免对涂层层造成的较大损害。护层小面积的损害（单独的破损面积不大于1cm2）应马上用无机锌涂料进行修补。k） 钢索运到工地的钢索应在展开后进

40、行一次预张拉、张拉力的大小以能消除由盘旋运输造成的变形原则。在拉直后应重新复核拉索的索长。8.1.4 钢索的锚具及夹具a） 钢索锚具、销轴的材料采用前述合金钢及铸钢：索夹（铸钢）材料选用GS20Mn5V，其化学性能及力学指标参照欧洲及德国标准DIN EN 10213的规定，且屈服强度设计值300N/mm2，且满足C级冲击韧性要求。b） 钢锚具和夹具的制作和质量要求：参照铸钢节点应用技术规程（CECS235：2008）和德国标准DIN 1683的相关条文。c） 索夹铸钢零部件在热处理粗车后应作超声波探伤检验并应达到国家标准GB/T 7233规定的2级以上。索夹铸钢零部件半成品表面在防腐处理前应作

41、磁粉探伤，磁粉探伤按国家标准GB9444-88中二级规定执行。另针对每种型号（不同模具）的索夹铸件原型及后续产品进行至少一次的RT（射线）探伤。d） 合金钢零部件在热处理粗加工后应作超声波探伤检验并应达到国家标准GB/T 4162规定的B级以上。合金钢零部件半成品表面在防腐处理前应作磁粉探伤，磁粉探伤按JB 4730中级规定执行。e） 所有非铸件应进行电镀锌，最小的厚度为30 m。还应涂蚀刻底漆110m，环氧连接漆1100m；丙烯酸聚氨酯面漆250m。镀锌和底漆由索厂提供，连接漆和面漆由钢结构厂商现场喷涂。f） 铸钢件应首先进行表面酸性处理，底层为热镀锌层，最小的厚度为30 m；还应涂蚀刻底漆

42、110m，环氧连接漆1150m；丙烯酸聚氨酯面漆250m。g） 与钢索接触的索夹及铸钢表面喷涂1mm 厚的锌涂层以增加钢索的摩擦系数和实现柔软的支座。8.1.5 索结构的安装a） 整个索结构将由提升机械从组装地点或看台的上部结构提升，固定于压力环上，直到索结构达到它的最终位置，并锚固于位于压力环处的耳板上。b） 索网结构安装施工前，应对周圈钢结构进行检验，检验钢压环上拉索耳板定位是否满足设计要求，检验完毕后方能进行索网结构施工。c） 索整个索结构必须在40个轴线方向上同一时间提伸和张拉。张拉时通过控制系统节点，观测各安装阶段结构的形态。张拉装置的张拉能力应通过施工过程的验算确定。对所有看台表面

43、和索的外表要进行保护。d） 索网施工前，应进行施工模拟计算，保证索网施工过程中周圈钢结构的安全性及索网结构施工过程中的可控性。在拉索施工中每一步应观察周围钢结构变化情况，并做好记录。如有因拉索施工导致周圈钢结构变形过大等不良情况，应及时通知设计负责人予以处理。e） 施工中应进行索力检测，位形检测，检测结果至少应包含拉索施工完毕与屋面安装完毕后的相应结果，检测时各责任主题需到场。f） 需制作1：10模型进行张拉施工工艺和静力作用下结构受力性能分析。并对张拉方案进行专家论证。g） 膜结构拱安装之前，必须检查索夹高强螺栓的预应力并进行再次紧固。8.2 结构拉索规格和索头形式本工程拉索材料为：全封闭锁

44、紧钢丝束（表面Galfan镀层）。1) 拉索的规格和力学性质见下表。表 81 拉索规格及其索体的力学性能类型强度级别/MPa索体索体直径/mm有效截面积/mm2索体线重/kgm-1弹性模量/105MPa最小破断载荷/kN全封闭Z形锁紧钢丝束16701006984.156.21.60.051010016701108462.268.01.60.0512200167012010099.981.11.60.0514500注：本工程采用Galfan镀层全封闭Z形钢丝索，表面为Galfan镀层索体断面结构见下图：图 81 索体断面结构示意图2) 拉索索头形式表 82 拉索索头形式类型规格强度级别/MPa索

45、头锚具/固定端连接件/固定端调节装置Galfan镀层全封闭锁紧钢丝束100mm1670热铸锚叉耳式无110mm1670热铸锚叉耳式无120mm1670热铸锚叉耳式无图 82 索头示意图8.2.1 热铸锚材料1）当锚杯、销轴等构件采用锻件时，其材料采用优质炭素结构钢或合金结构钢，优质炭素结构钢的技术性能应符合GB/T 699的有关规定，合金结构钢的技术性能应符合GB/T 3077的有关规定。采用铸钢件时，其技术性能应符合GB/T 11352中的有关规定。其它构件材质应满足设计要求，并符合相应的国家或行业标准。2）铸体材料铸体材料为锌铜合金，其中锌含量为（982），铜含量为（20.2）。锌、铜原材

46、料应符合GB467、GB470的要求。8.2.2 Galfan光面索制作流程单股钢丝绳的捻制过程：以一根主丝为中心，按照不同的直径规格选用不同直径的钢丝和捻制层数，以（813）倍捻距逐层緾绕，层与层之间捻制方向相反。外层钢丝多为右旋。制作流程：钢丝来料检验合格入库捻制索体预张拉应力下料制锚超张拉出厂检验包装出库。1) 钢丝来料检验性能检测：抗拉强度、屈服强度、延伸率、弹性模量、疲劳、缠绕、反复弯曲、扭转、应力松弛、镀层单位质量、镀层附着性、外形尺寸等一系列检测。保证钢丝的镀层符合GB/T20492-2006锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线标准的要求，力学性能符合GB/T17101-20

47、08桥梁缆索用热镀锌钢丝标准的要求。配件检测：按照国标要求及制作公司内部文件的要求进行检测控制。2) 锚具制作锚具作为拉索索力的最终承担者，其性能的好坏直接影响到拉索的安全性。锚具原材料选用合金结构钢铸件。并对锚具进行100的超声波探伤，确保每一个锚具的质量100合格。 其整个生产过程为：精密铸造热处理力学检测和成分检测粗车超声波探伤精车表面处理检验入库。3) 制作流程安装盘笼安装中心主丝笼中心主钢丝穿孔第一层钢线穿孔安装捻制模具安装牵引绳捻制水平方向校直、垂直方向校直牵引索体预张拉并实测弹模应力下料热铸锚浇铸锌铜合金超张拉记录索体滑移情况、实测拉索长度、做标记成品索盘圈。8.2.3 Galf

48、an光面索制作要求1) GALFAN拉索的钢丝表面采用GALFAN镀层（95%锌+5%铝的混合稀土合金），公称抗拉强度为1670MPa。2) GALFAN钢丝的表面镀层应满足锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线（GB/T 20492-2006）的规定，钢丝的力学性能应满足桥梁缆索用热镀锌钢丝(GB-T 17101-1997)的规定。3) GALFAN拉索的索头表面热镀锌，镀锌层厚度应不小于30um。4) 每根成品拉索在出厂之前必须进行超张拉检验，以消除非弹性变形，超张拉力取0.56倍拉索标称破断力。5) 超张拉检验后的成品拉索的弹性模量：GALFAN拉索为1605kN/mm2。6) 成品拉

49、索的静载破断力：对于浇铸索头应不低于索体标称破断力的95%；对于压制索头应不低于索体标称破断力的90%。另外，索头承载能力应不低于索体承载力。7) 拉索的外径允许偏差：正偏差为1mm，无负偏差。8) 拉索设计制作长度为设计索长张力和基准环境温度20条件下的销间长度，若制作时难以满足索长张力和基准环境温度条件，制作单位应按照无应力长度相等的原则对制作长度予以调整。9) 制作单位应提供拉索实际制作长度，并在调节装置上明显标记出与设计制作长度对应的索长位置。10) 当在索体上标记索夹位置时，对于不可调的拉索，应将索长制作误差根据每段索段长度按比例分配至各索段上；对于一端可调的拉索，应将索长制作误差累

50、积至调节端；对于两端可调的拉索，应将索长制作误差根据各端调节量按比例累积至调节端。11) 在索体顺直的状态下沿索体全长在索体表面做一道顺直标线，该顺直标线应在索体无扭转的情况下平行于索体中轴线。12) 拉索出厂卷盘时，张拉端放在里面，固定端放在外面，且索盘直径应大于20倍索体直径；现场放索时，牵引固定端放索。9 工装索的材料本工程的工装索采用1860级15.20钢绞线。钢绞线质量应符合预应力混凝土用钢绞线GB/T 5224-2003的规定。图 91 17结构钢绞线外形示意图15.20钢绞线采用17结构钢绞线，其尺寸及允许偏差、每米参考质量见下表。表 91 17结构钢绞线的尺寸及允许偏差、每米参

51、考质量预应力混凝土用钢绞线(GB/T 5224-2003)表 92 17结构钢绞线力学性能预应力混凝土用钢绞线(GB/T 5224-2003)10 拉索施工拉索现场施工内容主要包括三部分：低空无应力组装、整体提升牵引和分批张拉锚固。10.1 索网的低空组装10.1.1 拉索安装前的先序工作1) 拉索目测检查：索体表面和索头防腐层是否有破损。2) 检查拉索实际制作长度是否满足要求。3) 与拉索连接的节点检查：节点是否安装到位，且与周边构件连接可靠。4) 与拉索连接的构件应稳定可靠，必要时应设置支撑或缆风绳等。5) 对于在拉索安装后难以完成的工作，应在拉索安装前完成，如索头连接板的防锈涂层。6)

52、为方便工人施工操作，事先搭设好安全可靠的操作平台、挂篮等。7) 人员正式上岗前进行技术培训与交底，并进行安全和质量教育。8) 在正式使用前对施工设备进行检验、校核并调试，确保使用过程中万无一失。10.1.2 索网低空组装总体原则1) 所有构件尽量在近地面进行无应力组装。2) 自内向外、自上而下对称安装相同位置的构件。3) 耳板后焊应消除拉索制作长度误差和外联钢结构安装误差。4) 索夹安装应严格按照索体表面的索夹标记位置进行安装，并用扭力扳手按照计算拧紧力矩进行螺栓的拧紧。5) 地面组装时应严格控制拉索长度和索夹位置。10.1.3 索网组装施工顺序索网组装施工顺序：拉索展开铺设环索铺设径向索安装

53、环索连接夹具安装索头安装牵引设备和工装索准备牵引提升。10.1.3.1 拉索展开拉索采用卷盘运输至现场，为避免拉索展开时索体扭转，环索采用卧式卷索盘，具体如下图。用吊机将索盘运至环索投影位置，在放索过程中，因索盘绕产生的弹性和牵引产生的偏心力，索开盘时产生加速，导致弹开散盘，易危及工人安全，因此开盘时注意防止崩盘。拉索展开后，应按照索体表面的顺直标线将拉索理顺，防止索体扭转。图 101 环索卷索盘工程现场图一图 102 环索卷索盘工程现场图二结构拉索低空组装示意图如下：图 103 拉索地面展开工程现场图一图 104 拉索地面展开工程现场图二图 105 拉索地面展开工程现场图三10.1.3.2 铺设环索和径向索由于环索每根总长较长，运输和现场铺设展开较为困难，因此要求每根环索均分为四段，即八根环索一共分为32段进行运输和现场铺设。图 106 环索分段连接点示意总图环索分段连接点布置平面布置详图及剖面图如下，其中环索连接端部距环索索夹中点为700mm，环索连接锥形索头长1370mm。图 107 环索分段连接点平面及剖面布置详图环索连接点锥形索头三维示意图及尺寸详图如下：图 108 环索分段连接点锥形索头三维示意图图 109 环索分段连接点锥形索头尺寸详图每根径向索独立成段，即径向索一共分为40段进行运输