浅析电子科技大学清水河校区体育馆屋盖预应力施工

摘要：电子科技大学清水河校区体育馆屋盖采用了张弦梁结构，其跨度100m，施工复杂，拉索施工难度高，本文结合该工程的实践，详细介绍了大跨度钢屋盖张弦梁结构预应力拉索结构专项施工技术，为今后类似的工程提供了一定的参考价值。

关键词：张弦梁结构 预应力张拉 过程监测

1 体育馆工程概述

电子科技大学清水河校区体育馆由东南大学建筑设计研究院设计，施工总承包由四川省晟茂建设有限公司承担。该馆位于成都市高新西区电子科技大学，总建筑面积23852，比赛馆总座席数为7439个。屋盖跨度100m，为轮辐式张弦梁结构，下弦为预应力拉索，上下弦通过竖向撑杆支撑组成张弦梁结构，屋盖径向共布置30榀张弦箱型梁，屋盖中央设刚性环连接各张弦梁，作为30榀张弦梁端部拉索的节点。

图1体育馆屋盖结构图图2 中央刚性环图

2 体育馆预应力施工专项技术

2. 1 张弦梁预应力施工难点及相应对策

（1）张弦梁吊装和下弦拉索穿索方式

本工程结构为轮辐式张弦梁，总共30榀张弦梁，每榀都被中央刚性环从张弦梁的中点处断开，其中上弦杆连贯，但下弦拉索分成两段。在这种情况下，张弦梁只能分段吊装，且拉索必须在高空进行安装。

高空穿索不仅对操作人员具有安全性的影响，同时较地面穿索而言，牵引设备的使用效率会降低，拉索的提升也会影响施工进度，大型吊机全过程参与穿索施工会产生较多的施工费用。

因此，提出在屋盖环梁支座处搭设施工平台，拉索在地面展开，并完成索夹安装，由葫芦提升将拉索与中央刚性环的安装完成，再通过多台葫芦和牵引装置连接拉索与环梁，最后安装索夹，完成穿索施工。

（2）檩条和支撑安装时机以及相邻张弦梁索力的相互影响

若檩条在张弦梁张拉前安装，则檩条两端的高强螺栓孔距离不受张拉的影响，相对来说檩条易于安装，且张拉时张弦梁的稳定性更加容易保证，但中心支撑胎架荷载较大，拉索张拉力增大，另外也会增加张拉时相邻张弦梁间存在相互影响。

若檩条在张弦梁张拉后安装，则支撑胎架荷载较小，拉索张拉力小，相邻张弦梁间不存在相互影响，但檩条两端高强螺栓孔的距离受张拉的影响，相对来说檩条较难安装。

根据对比分析，得到张拉过程各榀张弦梁水平位移较小的特点，同时为了保证张拉过程的整体稳定性，确定支撑在张拉前先安装，檩条在张拉后再安装。

（3）索力均匀性

本工程拉索为圆弧性，且在中央刚性环出断开，设计要求拉索张拉要保证各索段索力均匀。因此，本工程采用30榀张弦梁同步分级张拉的施工方案，并且每一级张拉阶段都要以索力值为控制指标（最后一级同时考虑索力值和监测点位移值为控制指标）。

2.2张拉方案

将30榀张弦梁分成三组，每组10榀。施工过程中，先对拉索张拉一组至第一阶段完成，第一阶段以张弦梁脱离胎架的临界点为完成标志，经计算，该临界点约为初始张拉力的72%左右。随后对第二和第三组进行第一阶段拉索张拉施工。第二阶段张拉先对一组进行初始张拉力72%－>90%的拉索张拉，再轮换至第二组进行同样的施工操作，直至三组全部张拉至90%的初始张拉力。最后再进行一次循环施工，拉索张拉至初始张拉力的105%（超张拉5%），施工完成。

本方案在确保不同组张弦梁进行拉索张拉施工时对相邻组张弦梁的影响最小的前提下，最大限度的降低了施工周期。

2. 3 拉索张拉控制原则及安装流程

该工程拉索一次张拉时分为两个阶段共5级：0－>25％－>50％－>72％为第一阶段，72%－>90％－>105%(超张拉5%)为第二阶段，其中0－>25％－>50％－>72％－>90％以控制索力为主，而90％－>105%(超张拉5%)则根据结构变形情况对索力进行调整，以控制变形为主。

预应力索安装流程如下：安装中心环结构吊装张弦梁及拉索张拉拉索，结构成形拆除支撑胎架安装屋面系统。

3 预应力施工全过程分析及监测

根据施工方案，跟踪施工全过程，分析结构的关键响应随施工过程的变化数据。单榀张弦梁张拉过程中状态变化曲线如下。

图3 竖向位移和滑动支座水平位移变化曲线

4结语

该体育馆屋盖采用了张弦梁结构，此结构跨度大，施工复杂，拉索施工难度高，本文结合该工程的实践，详细介绍了大跨度钢屋盖张弦梁预应力拉索结构专项施工技术，为今后类似的工程提供了一定的参考价值。

参考文献

[1]马玉珍，曹正康，毛庆传. 建筑缆索用高密度聚乙烯塑

[M].北京：中国计划出版社，1998.

[2]孙金茂，翁思熔，丁信康，罗国强. 建筑缆索用钢丝

[M].北京：中国计划出版社，1998.

[3] 张爱林、陆赐麟. 预应力钢结构技术规程

[M].北京：中国计划出版社，2006.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。