钢结构现场安装及索预应力张拉方案【图】

第一节钢结构现场安装及索预应力张拉方案

第一小节脚手架及结构加固措施

体育馆屋盖为单层网壳，其安装过程对支架的要求非常高，特别控制施工过程中结构的应力和变形是重点，同时保证在结构被支撑的情况下不影响环向索和径向拉杆的布索和张拉施工。所以整个结构对脚手架的设计提出了较高的要求。

■ 1 一、脚手架设计的控制原则

1、变形控制

网壳结构施工过程中，脚手架承受承受整个结构的重量，由于结构为球冠体系，由此满堂架还承受一定的水平荷载，由此承重胎架属于复杂的受力体系。脚手架在施工过程中的变形直接影响了网壳的安装精度，对预应力施工影响比较大。因此操作架的设计要使得在施工荷载作用下的变形需满足规范和本工程技术条件的要求。

2、稳定性和刚度满足要求

满堂架具有一定的高度，最高约28m高，在施工过程中需要严格保证其稳定。

3、沉降量控制

满堂架在受力后产生的沉降量不应超过5mm。

4、满足预应力施工要求

由于预应力施工在结构形成之后，且索穿行在结构于脚手架内部，脚手架的设计直接影响到预应力索的布索和张拉。满足预应力施工要求是脚手架控制的重点和难点。

■ 2 二、满足预应力施工要求的二阶平台设计

1、通过对上述情况的充分理解和对钢结构和预应力索施工方案的充分研究，我们提出了满足预应力施工要求的二阶平台设计思想。即脚手架平台搭设分两阶段进行，第一阶段搭设平台控制在预应力索撑杆的下端节点以下约500mm的水平位置处，此步完成后形成一阶梯状台阶。一阶平台搭设好后，开始铺设预应力索，将索卷用吊机吊至一阶平台上后，在撑杆垂直下方将环向索张开，形成圆形，搁置在满堂架上。

2、一阶平台搭设完成，开始搭设二阶平台，此时的二阶平台以一阶平台为基础，往上搭设，满足网壳安装要求。

3、考虑到环向索的张拉及撑杆的安装，在网壳结构安装完成后，需要设置一部分支撑支承整个结构，且支承应该不影响预应力索的张拉。

4、我们对施工过程的验算结果，对结构采取隔环设置支撑的方式能满足对结构支承的要求。即根据结构特点，将有预应力环向索布置的一圈网壳球节点下方的满堂架拆除，而没有撑杆的网壳焊接球节点下方设置独立支撑。给预应力施工留出施工空间，根据结构布置，共设置98个支撑。

■ 3 三、满堂架关键点的解决方案

根据上图设置支撑后对结构进行验算，对结构的前后影响很小，且完全能满足预应力施工要求。但由于支撑点是按椭圆布置的，而实际施工过程中，满堂架的搭设为两向正交体系，很难按理想设置成椭圆形布置。因此需要对支撑点的布置位置进行优化。

对于上述问题，解决措施如下：

先按正交网格设计满堂脚手架，由于屋盖结构为椭圆形球冠，因此满堂脚手架的设置要求按架体平面的中心位置对称。

然后按本节第二部分设计的支撑点位置为中心布置支撑点，考虑到支撑的设置要满足于满堂架相连，因此对局部支点位置的支撑中心位进行调整。由于本支撑按18立竿核心支撑体系布置，其核心筒的平面尺寸为1.5m×1.5m，立竿间距300mm。因此支撑中心对球节点的中心偏移不会大于300×2＝424mm，对支撑几乎没有影响。

支撑位置平面布置图如下：

预应力张拉过

程网壳临时支

预应力张拉过程网壳支撑点布置位置图

支撑与满堂架的连接分三种情况，如下图所示：

1、支撑中心位置与满堂架的一个网格的中心位置完全重合的支撑，其中的立竿直接与满堂架网格内的纵横向钢管相连即可。

2、支撑中心位置与满堂架纵横错开300mm的支撑，此时支撑最外圈的纵横水平杆应与满堂架结构相连。

3、支撑中心位置与满堂架纵横错开600mm的支撑，此时支撑最外圈的纵横水平杆应与满堂架结构相连。

脚手架一阶平台设计剖面图

钢结构安装之前满堂架搭设成一阶的一阶平台剖面图，脚手架搭设至此阶段之后，将环向索吊至满堂架上的加强平台上，然后将预应力索布置在顶撑垂直投影的下方。其离撑杆节点投影位置左右偏差不宜大于15cm。索吊装搁置加强平台根据现场实际情况再设置。径向索在钢结构安装过程中先安放在球节点上。待二阶平台拆除径向索自然挂好了。

钢结构安装阶段脚手架剖面图

预应力索布置好后，开始搭设一阶平台以上的脚手架，即二阶平台。并开始安装屋盖钢结构。此时因为每个球和杆都需要定位，因此钢结构安装时每个球节点下均设可调托盘。进行安装。

预应力索张拉阶段脚手架剖面图

在钢结构安装过程中,网壳每安装完两环,即可对先安装完好的网壳撑杆处的一环网壳的二阶平台进行卸载,将二阶平台的脚手架拆除至一阶平台处,但需保证网壳安装方向最前端的脚手架不能拆除,安装撑杆、挂索,重复上述步骤,至结构安装完成,且索安装完成,再进行预应力张拉施工。

满堂架抗侧移的措施

本工程脚手架为满堂脚手架，为保证脚手架的整体稳定性及其抗侧移能力满足使用要求，我公司根据实际施工经验和理论公式进行计算，在满堂架内设置六个五立竿格构支架，使其能满足使用要求。五立竿格构支架立面示意见下页图。

脚手架的具体计算过程待中标后再提供。

五立杆格构支架立面图

■ 4 四、脚手架的搭设要求

1、操作架平台搭设顺序：放线、放置垫板→放置纵向扫地杆→立杆→放置横向扫地杆→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆……

2、按操作架搭设要求向搭设和使用人员进行技术交底，按JGJ130-2001规定的要求对钢管、扣件、脚手板等进行检查验收，不合格品不得使用。

3、清除搭设场地杂物，平整搭设场地，并使排水畅通。

4、操作架底面基础经验收合格后按要求放线定位。

5、立杆：立杆底端放置在看台板侧板上，采用Φ48×3.5钢管。纵向间距1.5m，横向间距1.5m。必须设置纵横向扫地杆。纵横向扫地杆应用直角扣件固定在距底座上表面不大于200mm的立杆上。立杆接长除顶层顶步处可采用搭接外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。立杆上的对接扣件应交错布置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内。同步内至少隔一根立杆，两根立杆接头位置在高度方向错开距离不少于500mm。立杆上对接扣件至节点的距离应≤1/3步高。

6、纵向、横向水平杆：采用Φ48×3.5钢管。步距1.7m，顶层水平杆采用八字撑加固，水平杆顶层上铺设作业层。水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。对接扣件应交错布置，两根相邻水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内，错开距离不应小于500mm。对接扣件至节点的距离≤1/3立杆间距，搭接时，搭接长度不应小于1000mm，应等间距用3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至水平杆端距离不小于100mm。

水平杆长度不宜小于3跨。

水平杆与结构柱用套箍拉牢。

7、剪刀撑：采用Φ48×3.5钢管。剪力撑与地面的倾角宜在45°～60°之间，剪力撑跨越立杆的最多根数≤8根。剪力撑用扣件与水平杆连接牢固，扣件中心至主节点距离≤150mm。

8、顶层构造：顶层为钢结构作业层，顶层水平杆采用Φ48×3.5钢管，间距≤400mm，水平杆上方满铺安全平网，安全平网上方满铺竹片脚手板。

9、斜道搭设：斜道宜采用之字型斜道，宽度不宜小于1m，坡度宜采用1:3，拐弯处应