工程概况:攀枝花市博物馆玻璃采光屋面即采用了空间预应力索穹顶钢结构形式,如图1所示。本工程索穹顶结构跨度为19600mm,主梁端钢结构中心圆半径1500mm,分布支撑,类似框架体系。拉索位于悬索屋盖悬梁两端,主要为稳定径向桁架,预应力拉索在悬梁两端连接板处安装,每段安装2根索,合计60根斜向拉索。其中上部30根为稳定索,下部30根为承重索,径向拉索长度为7830mm,3道横向拉索长度分别为23109mm、36907mm、50705mm。
1.施工技术要点
1)预应力张拉索结构的施工技术要点体现在制索、安装和预应力钢索张拉过程中。2)施工技术设计中应确定施工顺序,尤其是制索和预应力过程的顺序。这里所谓的预应力过程是指施加预应力的过程,对预应力索结构预加预应力的过程应根据具体的结构类型分别采用改变刚性杆件或柔性索的长度等方法。3)预应力索结构的施工技术设计应规定预应力过程的速率。因为在每一阶段预应力过程中,结构都经历一个自适应的过程,结构会经过自平衡而使内力重分布,形状也随之改变,所以预应力过程的监控十分重要。4)结构的施工技术设计还应规定结构的其他荷载,如张拉时风荷载、索体自重、索头自重等荷载的施加步骤和方法,尽可能均匀、对称、匀速地施工。5)本工程索下料时应综合考虑索直线长度及索体在自重作用下的悬链线长度。
2.预应力拉索安装
根据本工程特点,其施工程序如下:施工准备→节点深化设计→索、锚固点、检测系统制作→钢结构施工→索提升就位→索张拉→索调试→竣工验收。
预应力索安装的施工工艺要点有以下几个方面。
1)拉索加工、下料及材料要求。
2)预应力索的安装。根据本工程整体施工方案,采光顶安装在钢结构安装完成(包括连接耳板焊接、防锈底漆处理)后,再进行预应力拉索的安装。
3)预应力拉索就位。本工程预应力拉索,索体单重约5.1kg/m,计入两端索具,为700~800kg,索体安装时采用塔吊、卷扬机等施工机具将单根拉索吊运至设计位置。索体吊运时两端均用夹具将索体与钢丝绳绑牢,然后一端与牵引设备相连,将索体吊运至设计位置,再采用卷扬机牵引的方式将另一端牵引至设计位置即可。
4)预应力拉索的安装。预应力拉索安装前,先将索具张拉端调节阀置于最大位置,使索体达到最长状态,以减小安装阻力,然后采用人工将索具与连接板相连即可。对于安装阻力较大的索体,超出人工安装范围时,应借助塔吊、卷扬机等设备进行安装。由于本工程索体在安装过程中几乎处于零应力状态,而钢架主体仍处于安装状态,因此索体在安装就位过程中对整体屋架的影响较小,可以不考虑安装应力的不均匀分布问题,即本工程索体按照空间位置顺序,依次安装即可(图2)。
5)预应力拉索的张拉。预应力拉索进行3次张拉,每级张拉全部完成后方可进行下级张拉。3次张拉分别达到预紧力的60%、80%和100%。24h后测量预应力,并和理论值进行比较,误差控制在3%范围内。预应力满足此要求后方可安装玻璃。预紧顺序依次采用对称方式对结构进行预紧。(摘自建筑施工2016第7期赵献富等文章)