大學(xué)圖書(shū)館屋頂拉索工程施工技術(shù)（13頁(yè)）

1、大學(xué)圖書(shū)館屋頂拉索工程施工技術(shù)【摘 要】：目前在房屋建筑中使用拉索結(jié)構(gòu)的并不多見(jiàn)，如何高質(zhì)量、高效率的做好屋頂索膜結(jié)構(gòu)成為*大學(xué)*圖書(shū)館施工過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)實(shí)際工程的實(shí)踐得出了一些施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，可為今后相關(guān)工程的建造提供有益的參考?！娟P(guān)鍵詞】：張拉順序 應(yīng)力值 標(biāo)高 索力調(diào)整*大學(xué)新校區(qū)*圖書(shū)館工程位于*工業(yè)園區(qū)研究生城*湖東南方，該建筑外觀造型美觀大方且細(xì)部構(gòu)造精巧，整個(gè)建筑立面造型體現(xiàn)出歷史悠久的*文化氣息，又是現(xiàn)代建筑藝術(shù)和傳統(tǒng)建筑特色完美結(jié)合的表現(xiàn)，并與周?chē)慕ㄖ坝^相互呼應(yīng)。*圖書(shū)館效果圖1、工程概況：*大學(xué)新校區(qū)*圖書(shū)館為現(xiàn)代化的圖書(shū)館，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，采用了先進(jìn)的現(xiàn)

2、代化設(shè)計(jì)概念，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；在結(jié)構(gòu)中庭頂部采用23根拉索懸掛一道箱形鋼環(huán)梁（梁頂標(biāo)高34.330米）（見(jiàn)圖1），拉索設(shè)計(jì)為主要受力構(gòu)件，此外，還有鋼斜梁與箱形鋼梁相接（見(jiàn)圖2）。設(shè)計(jì)采用的拉索規(guī)格為5-55，采用冷鑄錨具，與鋼梁相接的一端作為固定端，與混凝土梁相接的一端作為張拉端，單根索長(zhǎng)約為17米。圖1 屋頂拉索剖面圖圖2 拉索剖面示意圖2、拉索施工設(shè)想：由于拉索為屋面的主要受力構(gòu)件，且與箱形鋼環(huán)梁、放射梁相接，結(jié)構(gòu)上部還有裝飾用索膜結(jié)構(gòu)，因此除了拉索的安裝定位之外，與鋼環(huán)梁、索膜結(jié)構(gòu)的制作、吊裝工序相協(xié)調(diào)，也十分重要，流程安排的合理與否直接影響工期。目前國(guó)內(nèi)運(yùn)用拉索大部分在橋梁，而在建筑物

3、還并不多見(jiàn)，經(jīng)各方專家多次論證后大體提出以下施工設(shè)想：1、搭設(shè)鋼環(huán)梁支撐腳手架；2、鋼環(huán)梁在設(shè)計(jì)標(biāo)高面制作安裝，并把拉索穿好，拉索固定端定位。3、拉索按平面布置圖定位，拉索張拉端穿過(guò)混凝土梁。4、鋼環(huán)梁初定位，拉索第一次張拉，使鋼環(huán)梁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高；5、拆除支撐腳手架；6、待鋼環(huán)梁，鋼斜梁結(jié)構(gòu)荷載施加完畢后，鋼環(huán)梁標(biāo)高可能會(huì)有變化，此時(shí)對(duì)拉索進(jìn)行第二次張拉，調(diào)整鋼環(huán)梁標(biāo)高，封錨；7、安裝屋頂玻璃。3、拉索施工程序：拉索的安裝和張拉根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，并充分考慮到施工的工程成本，提出有效的施工方案。3.1拉索現(xiàn)場(chǎng)堆放及提升到施工現(xiàn)場(chǎng)3.1.1成圈索包裝條件下的堆放：在現(xiàn)場(chǎng)塔吊及其他吊具

4、荷重范圍以內(nèi)、而場(chǎng)地上也允許堆放的條件下，拉索運(yùn)輸?shù)竭_(dá)工地后直接堆放到專門(mén)的堆場(chǎng)堆放，應(yīng)保證不要損害拉索護(hù)套。3.1.2成圈索提升上施工平臺(tái)：由于施工面為屋面，材料可直接利用塔吊或汽吊把拉索及配套鋼構(gòu)件吊運(yùn)到安裝地點(diǎn)。3.2拉索安裝3.2.1鋼箱型梁上拉索固定端安裝拉索展開(kāi)后首先把拉索從混凝土環(huán)梁處引出，然后穿過(guò)鋼箱型梁，在鋼箱型梁預(yù)留口處定位固定端錨具。鋼環(huán)梁與拉索固定端的做法見(jiàn)圖3； 圖3 拉索固定端與鋼環(huán)梁的連接做法3.2.2 混凝土梁上拉索張拉端安裝鋼箱型梁上拉索固定端安裝完成，等待主梁節(jié)段施工完成。當(dāng)主梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求（混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度80以上方可張拉），為保證混凝土梁局部抗壓

5、強(qiáng)度，在拉索的張拉端處必須進(jìn)行加強(qiáng)處理（對(duì)上翻梁進(jìn)行加腋處理），見(jiàn)圖4； 圖4 張拉端與混凝土梁節(jié)點(diǎn)做法3.2.3安裝注意事項(xiàng)（1）安裝施工的過(guò)程中，第一要確保拉索在安裝的過(guò)程中不造成拉索護(hù)套的損壞。完好的護(hù)套是保證拉索具有比較長(zhǎng)使用壽命的根本。因此，每個(gè)參加施工人員均必須注意這個(gè)問(wèn)題。（2）拉索在場(chǎng)地牽引時(shí)，必須保證索在托輥上行走,避免拉索墜地而損害護(hù)套。在拉索離開(kāi)地面之前，拉索包裝材料不得拆除。如條件許可，包裝材料可在工程竣工之前拆除。（3）拉索吊具采用夾具，以確保拉索在起吊過(guò)程中，吊點(diǎn)處護(hù)套不損壞。（4）在制訂安裝方案、選用工器具時(shí)要充分考慮安全性，并加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理。（5）千斤頂

6、、牽引鋼絞線及配件在使用前要進(jìn)行檢查。決不容許有缺陷的材料和設(shè)備使用在安裝施工上。（6）牽引操作過(guò)程中，嚴(yán)禁張拉力超過(guò)鋼絞線或千斤頂?shù)某休d能力。加載過(guò)程應(yīng)保持平穩(wěn)。3.3拉索張拉拉索施工時(shí)的張拉順序、張拉力的分級(jí)、張拉前后的狀態(tài)控制、鋼環(huán)梁的形狀控制和標(biāo)高控制方法和指標(biāo)等是需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題。首先，從屋頂結(jié)構(gòu)整體考慮，群索的張拉施工不能造成屋面鋼梁變形，從而使屋面產(chǎn)生大的側(cè)向位移；其次，群索張拉之后的鋼環(huán)梁必須滿足下一道工序施工前的要求，以便在最后一道工序完成后使鋼環(huán)梁達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3.3.1張拉順序張拉施工在混凝土梁上進(jìn)行。本項(xiàng)目拉索張拉控制應(yīng)力為45%的鋼絲破斷強(qiáng)度。因此，拉索張拉噸位應(yīng)小

7、于677KN。在張拉的時(shí)候，應(yīng)該考慮張拉力的對(duì)稱加載，所以，千斤頂及其他附件各4套。張拉順序如下：（見(jiàn)圖5）(1).首先對(duì)1、7、17、23號(hào)索進(jìn)行同時(shí)張拉。(2).對(duì)2、6、18、22號(hào)索進(jìn)行同時(shí)張拉。(3).對(duì)3、5、19、21號(hào)索進(jìn)行同時(shí)張拉。(4).對(duì)4、20號(hào)索進(jìn)行同時(shí)張拉。(5).對(duì)8、16號(hào)索進(jìn)行同時(shí)張拉。(6).對(duì)9、15號(hào)索進(jìn)行同時(shí)張拉。(7).對(duì)10、14號(hào)索進(jìn)行同時(shí)張拉。(8).對(duì)11、13號(hào)索進(jìn)行同時(shí)張拉。(9).對(duì)12號(hào)索進(jìn)行同時(shí)張拉。參考以上順序要進(jìn)行分級(jí)反復(fù)張拉，一般控制在23級(jí)張拉后達(dá)到設(shè)計(jì)索力。根據(jù)本工程特點(diǎn)，計(jì)劃采用二次張拉，即在鋼環(huán)梁和拉索初次安裝結(jié)束后進(jìn)

8、行第一次張拉，保證鋼環(huán)梁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高；待屋面所有結(jié)構(gòu)荷載施加上去后，鋼環(huán)梁的標(biāo)高可能會(huì)有變動(dòng)，因此，要進(jìn)行第二次張拉，張拉的控制準(zhǔn)則為標(biāo)高控制準(zhǔn)則（張拉力必定小于張拉控制應(yīng)力），考慮到后續(xù)安裝的玻璃屋面，第二次張拉后，鋼環(huán)梁的結(jié)構(gòu)標(biāo)高要略高于設(shè)計(jì)標(biāo)高，這樣，在所有荷載施加上去后，鋼環(huán)梁的標(biāo)高才能滿足設(shè)計(jì)要求。圖5 拉索編號(hào)與張拉順序圖3.3.2張拉方法：在總包安裝完畢箱形鋼梁及拉索安裝就位、相關(guān)各部分達(dá)到該階段設(shè)計(jì)尺寸要求后方可張拉。張拉時(shí)采用應(yīng)力控制與標(biāo)高控制相結(jié)合的方法，首先確定拉索的應(yīng)力值，使千斤頂先拉到指定的應(yīng)力值，然后以標(biāo)高控制為準(zhǔn)，對(duì)拉索拉力進(jìn)行微調(diào)，保證鋼環(huán)梁的建筑標(biāo)高和拉索應(yīng)力

9、符合設(shè)計(jì)要求。為此，采用有限元程序SAP2000進(jìn)行了兩階段分析。（1）第一次張拉時(shí)，（僅考慮鋼環(huán)梁及拉索的自重荷載）各拉索的內(nèi)力值如下圖6所示：圖6 第一次張拉時(shí)，拉索內(nèi)力參考值（2）第二次張拉時(shí)，（考慮所有屋面荷載均已施加）各拉索的內(nèi)力值如下圖7所示圖7 第二次張拉時(shí)，拉索內(nèi)力參考值張拉工藝為：00.2con0.3con測(cè)量箱形鋼梁變形情況及標(biāo)高0.40con第二次測(cè)量箱形鋼梁變形情況及標(biāo)高，實(shí)際拉索參數(shù)與設(shè)計(jì)值比較調(diào)整各索拉力，使箱形鋼梁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高要求，索力調(diào)整范圍為0.40con 0.55con.張拉過(guò)程中，每一張拉批張拉索的即時(shí)理論伸長(zhǎng)值（油缸伸出值）需預(yù)先確定。3.3.3張拉施工

10、注意事項(xiàng)(1) 施工要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)所提出的張拉程序及張拉力進(jìn)行。對(duì)施工中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，應(yīng)停止施工，并及時(shí)報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理和設(shè)計(jì)。待查清原因、采取措施后再繼續(xù)施工；(2) 千斤頂、油泵等整個(gè)加載系統(tǒng)在施工前必須標(biāo)定，以確保張拉控制的準(zhǔn)確性；(3) 當(dāng)張拉設(shè)備，如：千斤頂、壓力表等損壞或超出規(guī)定使用期，應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定；(4) 張拉操作必須逐級(jí)、平穩(wěn)進(jìn)行。不允許出現(xiàn)超載現(xiàn)象。3.4索力調(diào)整(1) 根據(jù)整個(gè)結(jié)構(gòu)成型后標(biāo)高及索力狀態(tài)，由設(shè)計(jì)決定是否對(duì)索力進(jìn)行調(diào)整。(2) 全部的索力調(diào)整在混凝土梁上進(jìn)行。為滿足對(duì)稱加載的要求，全部索力調(diào)整配置4臺(tái)千斤頂，對(duì)稱索號(hào)同步進(jìn)行張拉調(diào)整。(3) 索力調(diào)整張拉必須按設(shè)計(jì)

11、計(jì)算后的結(jié)果所制定的張拉程序、步驟進(jìn)行。要避免盲目張拉調(diào)整造成索力的紊亂。拉索效果圖（1）拉索效果圖（2）4、膜結(jié)構(gòu)安裝用塔吊將膜體吊到36.4m的工作面上，人工將膜體展開(kāi)，安裝膜體接縫處的壓板及鋼索、夾片，并穿入接縫處的脊索。先安裝脊索固定端，再安裝脊索的可調(diào)端，從而使脊索處于松弛狀態(tài)，安裝上部固定邊界，將膜材吊到鋼結(jié)構(gòu)的上部，用拉緊器及面料夾板臨時(shí)張拉固定，自每條膜邊界中間開(kāi)始固定安裝膜材墊、膜材塑膠條、鋁壓板及不銹鋼螺栓，然后再依次向兩邊固定，符合設(shè)計(jì)要求后安裝接縫處脊索。膜片下邊界用拉緊器向下張緊，對(duì)準(zhǔn)中心線，用鋁壓板、螺栓固定膜邊界，調(diào)節(jié)可調(diào)套筒向下移動(dòng)，初步張緊膜體，使膜體達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài)。因膜材在裁剪時(shí)已根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)膜的張拉力狀態(tài)進(jìn)行了補(bǔ)償，因此在將膜的各控制點(diǎn)張拉至預(yù)定的幾何位置時(shí)即認(rèn)為膜材具備了預(yù)定的