大跨度钢结构张弦梁施工方法

大跨度钢结构张弦梁施工方法

姚辉姜体标于新涛赵鹏飞

中国建筑第八工程局西北分公司陕西西安710000

摘要：榆林榆阳机场航站楼旅客航站楼扩建项目是榆林市阶段性重点推进项目，对改善榆林交通运输条件、促进榆林对外开放具有重要意义。本文针对该工程项目的大跨度钢结构张弦梁结构设计施工方法进行了阐述。分析了张弦梁结构施工过程中的重点与难点，总结了大跨度钢结构的施工方法与技术措施，提出了一种典型的大跨度张弦梁结构施工方法可用于类似工程的施工。

关键词：大跨度；钢结构；张弦梁

1工程概况

榆林榆阳机场二期扩建工程旅客航站楼等工程建筑面积4.5万平米，航站楼楼长172.2米，宽93.2米，屋盖高28米，结构设计年限为50年。工程结构为钢框架+混凝土框架+张弦梁结构屋面。其中屋盖单榀钢结构桁架跨度为60米，共15跨，每跨间隔12m。桁架型钢截面形式主要为□1300（400）*400*36、拉锁采用PIP180×12、PIP500（300）×25、PIP600*25。

图1张弦梁结构屋盖

2钢结构张弦梁屋盖施工重点和难点分析

屋面结构复杂，构件配件多样性，制作安装工序繁多；拉锁体系施工跨度大，如何保证拉锁的施工精度是重点；高处作业量大，需设计合理的安全操作系统包括垂直登高、水平通道、作业平台和防坠隔离措施；钢结构更加吊装量大，需制定专项吊装施工方案，做好班前交底教育，现场合理协调。

2.1钢结构张弦梁屋盖施工方案

2.1.1钢结构吊装整体思路：

航站楼屋面钢结构的施工按照屋面桁架梁安装、主次梁安装、分叉柱安装、檩条安装、屋面张悬梁系统安装、系杆钢梁安装、整体结构卸载的施工顺序进行安装。具体施工顺序如下：

（1）铸钢件安装。铸钢件安装前先对安装场地进行轴线布控，复测合格后点焊定位。

（2）格构柱临时支撑安装。参照构件分段图纸，在桁架分段处搭设格构柱临时支撑。

（3）钢桁架梁安装。单榀屋面钢架分为16个单元件，分别于空中对接，接头位置设置格构柱进行支撑。

（4）分叉柱安装。屋架梁定位焊接完成后立即对相应位置分叉柱进行安装。

（5）屋架钢梁安装完成后进行拉索安装，拉索安装完成后及时安装系杆与钢梁，使屋面系统形成稳定的框架结构。

（6）系杆、水撑、屋面檩条的安装。验收完成后移交维护结构单位进行施工。

因考虑工厂加工运输及现场吊装，单榀桁架共分为9个单元件，进行现场高空拼接，分段示意图如下：

2.1.2拉索安装整体思路：

弦索预应力总体施工顺序为：放索、张拉平台搭设、安装撑杆、支撑架挂索、拉索固定、安装工装、拉索初步张拉、分级张拉、起拱、支撑架拆除，最终张拉、张拉平台拆除，完成结构张拉成形。施工过程中及时监测结构的受力和变形。

2.2技术要点：

（1）机械吊装及承载力计算

由于每品桁架跨度过大不适宜整体吊装，桁架组装吊装需要在楼层中进行，吊吊装安装前对于楼面集中荷载进行复核并采取加固措施，主体结构楼层施工完成后，楼层中满堂脚手架暂不拆除。楼板的砼强度根据实验室检测数据确定，强度须满足计算要求。吊装机械须根据施工场地情况和吊装构件重量确定。

（2）钢结构定位

临时格构柱支撑定位和桁架杆件定位必须准确无误，临时支撑的安装施工先于相应部位屋架梁吊装施工，其安装要求等同于钢结构安装，即根据几何尺寸，在地面上将临时支撑杆位置放样出来，提前计算好支撑标高，并用经纬仪校核垂直度。每榀桁架的拼装为高空整体拼装，每个拼装节点端部提前做好空间定位点，空中安装过程中，由两台全站仪同时定位。

（3）施工仿真计算模拟分析

单榀桁架必须根据张弦梁的结构形式和荷载态确定好零状态尺寸位置，事先确定好桁架起拱，起拱数据根据张拉完成后的竖向位移以及荷载态的形状，通过拉索施工仿真计算模拟分析来确定：a.按照设计图纸建立MIDAS有限元计算模型，支座约束形式按照设计图纸及设计要求进行建立。b.计算过程中使用累积加载方法进行施工过程计算分析：采用软件自带施工阶段分析每步都是在前一步计算基础上进行。c.计算模型跟实际情况相同，在拉索两张拉端施加初张力，计算模型考虑节点摩擦等预应力损失。最终计算可得知结构不同初张力下竖向位移、拉索索力、钢结构应力以及塔架竖向支撑轴力。

（4）张拉过程监测

为保证张弦梁的安装精度和安全施工，以及张弦梁施加与应力后的尺寸与设计要求相符，在施工过程中必须对钢结构安装的精度、张拉过程中钢索的拉力及钢结构的应力与变形进行实时监测。监测内容分为应力监测和位移监测两个方面，应力监测以拉索内应力为主，钢结构桁架梁应力为辅，监测的到应力比较大的杆件应力变化；变形监测主要为结构的竖向位移是否满足计算预期。

3总结

在现代建筑设计中，预应力张弦梁结构已经作为一种常见的结构屋盖形式广泛的运用于各个大型交通枢纽和体育场馆当中，这种特殊的自平衡体系在施工过程中也催生了多种不同的大跨度钢结构安装方案，本案例取自在施的榆林榆阳机场二期旅客航站楼扩建工程，上述施工方法大致概括了类似施工流程，重点放在了施工前的软件仿真施工模拟分析对施工方案制定的指导作用，对于同类工程施工具有一定的借鉴作用。

参考文献

[1]鲍广鉴，李国荣，王宏等.先打大跨度空间钢结构施工技术[J]钢结构，2005（1）

[2]GB50009-2001建筑结构荷载规范[S].

[3]YB9257-96钢结构检测评定及加固技术规程[S].

[4]GB50017-2003钢结构设计规范[S].