大跨度张弦梁结构施工技术的研究

空间大跨度张弦梁结构施工工艺的研究

摘要：本文介绍了南京会议展览中心“空间大跨度张弦梁结构”施工工艺的研究。

关键词：空间，大跨度，张弦梁结构。

作者：上海松昊钢结构有限公司蒋振彦（副总经理/本工程原项目经理）

1、引言

南京会议展览中心的3～6号展厅为大跨度张弦梁结构体系，局部大悬挑。每座展厅有18榀张弦梁，跨度74m，上弦为II1200×400×24（20）×35（30）组合截面，下弦为PES－7×301的预应力钢索。尽管单榀张弦梁为平面结构，但由于两端支座处的标高按照不同的等差数列上升，因此，相邻两榀张弦梁在空间上并不共面，屋面整体造型为马鞍形，见下图。

3～6号展厅总体效果图

完成一半后屋面结构整体图

单榀张弦梁总体及部分细部图

与以往其它张弦结构相比较，以往工程的上弦构件多为拱形结构，即使为平面结构也使用桅杆吊索结构体系，而本工程的上弦钢梁上表面为平面，施工和张拉工艺不尽相同。尽管单榀张弦梁与地面倾斜，但设计要求张拉完成后拉索撑杆垂直于大地，且张拉产生的张弦梁起拱在屋面载荷施加后张弦梁表面仍为平面，所以施工难度非常高。

2、工程概况

南京会议展览中心位于南京市河西中央区的中心位置，一期建设项目的钢结构工程由3～6#展厅和9#展厅、会议中心及附属结构、门庭结构和连廊、登录厅组成。

6#展厅

5#展厅

4#展厅

3#展厅

9#展厅

会议中心

3～6#四个展厅的跨距和结构形式完全一样，沿圆弧形布置，为单层建筑：跨距（A～J列）74m，柱距9m，从1～21轴长度180m。20～11轴张弦梁为一个整体，11～2轴为一个整体，在11轴用张弦桁架过渡。

屋面结构主要为：74m大跨度张弦梁和局部大悬挑构件组成，张弦梁和屋面梁为II组合断面，主截面为II1200×400×24（20）×35（30），端部悬挑段截面为II600×400×24（20）×35（30），最大悬挑距离37m。张弦梁的拉索为φ7×301，撑杆为φ325×8，上端与张弦梁下翼缘铰接，下段铸钢球节点将拉索固定。悬挑段在1～11轴和2轴外，由于悬挑距离较大，在柱上设钢管支撑。张弦梁ZXL1最重89t，张弦桁架重154t。

张弦梁通过支座与钢柱连接。钢柱除2轴的A、J列为四管格构柱外，其它均为双管格构柱，管径基本为φ600×20，腹管φ351×12。钢柱下段2.5m锚固在钢筋混凝土柱内，底部标高+9.50m，柱内压灌混凝土。四管格构柱单件最重16.4t，双管格构柱单件最重8.8t，柱顶设置联系梁和柱间支撑。

建筑造型新颖，结构体系明了，安装精度要求高，索力分析和拉索施工难度大。

3、施工方案

3.1 方案的制订

由于会展中心的展厅四周为混凝土框架结构，柱距只有9m，地面承载力3t/m2，采用何种施工方案，既可以满足钢结构施工，又能减小总包单位的施工配合工作，是工程的难点。

经过对工程的结构特点和难点分析，我们对几种可能的施工方案进行了综合比较，拟选择施工效率高、风险性低的常规吊装方案。主吊机选用100t履带吊，跨内行走，张弦

梁部分分三段吊装，悬挑段张拉后紧随吊装。

展厅的吊机和构件预留场通道设在J列的2～3轴，土建施工周围结构时预留二、三层框架；张弦梁跨中设置两个临时胎架，100t履带吊将张弦梁分三段吊装到位，进行高空拼装；张弦梁成型后安装拉索和撑杆，进行张拉。

施工过程中，吊机行走和吊装位置铺设钢制路基箱，使施工荷载扩散分布，施工中对地坪进行保护。

3.2 施工思路

分别组织，同时施工；流水作业，合理穿插。……施工组织

分段吊装，高空拼装；中型吊机，保护地坪。……施工方案

稳步悬挑，适时安装；模拟计算，单榀张拉。……施工重点

科学组织，按期竣工；安全生产，争创省优。……施工目标

（1）分别组织，分区施工；流水作业，合理穿插

在施工组织上，四座展厅分别组织，平行施工。每座展厅以11轴为界分两区施工，区与区之间、工序与工序之间组织流水作业。悬挑结构和连廊、登录厅及附属结构合理穿插。

（2）分段吊装，高空拼装；中型吊机，保护地坪

经过方案综合比较，展厅施工方案选用常规吊装方案，即：主吊机为100t履带吊，张弦梁部分分三段吊装就位，高空拼装成型后进行拉索撑杆和拉索安装。

100t履带吊为中型吊机，在施工时吊机行走和吊装位置铺设钢制路基箱，对施工荷载扩散分布，施工中加强对地坪的保护。

（3）稳步悬挑，适时安装；模拟计算，单榀张拉

本工程难度最大的是展厅的张弦梁安装，施工重点为：大悬挑结构的安装时机、安装方法，及拉索的索力确定和撑杆的垂直度控制。

稳步外挑：主跨张弦梁成型后，在悬挑段的合适位置设置临时支承胎架，将悬挑段安装就位，及时与主梁固定，并安装斜支撑，使结构稳步外挑，保证其空间稳定性。

适时安装：运用电脑模拟计算，根据大悬挑结构安装对张弦梁索力的影响和相应措施，确定悬挑结构的安装时机。

模拟计算，单榀张拉：根据索力和位移双控的原则，对张弦结构的施工全过程进行模拟计算分析，最终确定单榀张弦梁张拉的施工方案。

（4）科学组织，按期竣工；安全生产，争创省优

工程的总体目标是：

高度重视，科学组织，保证钢结构工程按期竣工的工期目标；

在施工过程中，加强安全措施的投入和安全各项制度的落实情况，创造安全施工环境，确保安全生产。

执行全面质量管理（TQC），以GB/T19000《质量管理与质量保证》为标准，建立健全工程质量保证体系，完善质量管理制度，建立质量控制流程。以工序控制和精度控制为重点，编制专项施工方案，达到省优工程的质量目标。

3.3 展厅施工流程

施工工艺流程见下图。