大连体育馆工程弦支穹顶索张拉技术

大连体育馆工程弦支穹顶索张拉技术

武刚

中国华冶科工集团有限公司  河北 邯郸 056000

摘要：此文章通过大连体育馆的建筑体系进行研究——弦支穹顶索结构的拉伸张力以及程度，制定出了一套较为完善合理的拉伸方案体系。在进行施工的时候应该及时做好事前准备。因为在施工的过程之中整体效果尚未完善，因此穹顶的整体框架模式较不稳定。所以按照有限元计算标准的体系规划，应用有限元计算应用ANSYS形成标准化的施工细节整合，使用了APDL语言进行仿真标准策划，保障施工细节以及框架能够保持良好的安全效果。

　　通过此课题的调研，能够对我国未来张力拉伸工程的效果进行很好的保障，有着良好的研究前景。

关键词：弦支穹顶；张拉；仿真计算；

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大连体育馆工程弦支穹顶索张拉技术

1  大连市体育馆项目背景介绍

1.1  工程简介

大连体育馆弦支穹顶钢屋盖的形状类别为椭圆形，屋盖的框架标准以及水平标准的倾斜程度较为平衡，其中最大的跨度范围为145.4m×116.39m，建筑总高度为44.7米。

主体弦支穹顶结构是一项经典的钢材质建筑，在上端范围能够使用整体框架类别进行完善，高度约2.4m;其中下端的类别为环形区域，通过支撑点以及环形索区进行完善，共设3 环，当中各项建材的杆管工共24根，内部各项建材的杆管工共16根，撑杆高度10m。杆管均采用圆形进行加工，两端进行焊接，撑杆与索系之内利用节点进行连接。上弦空间管桁架与钢索的连接端点进行调整，设置拉索以及形式标准之上能够组成完善的机制类型，通过径向区域得到维护，共设3环，共有拉索174根，钢索总重量约为250吨，其中最重拉索为1954kg。在拉索之间最大的应力数值为3461.6KN。大连市体育馆整体效果图如图1.1所示。

图1.1  大连市体育馆效果图

1.2  工程特点

大连市体育馆主体结构钢屋盖使用了巨型的穹顶支架作为标准化的体系流程，为重点的应力钢材建设标准，屋盖结构和水平状态形成了倾斜化的优势组建，跨度为145.4m×116m，当中最高的数值高度标准为45米，矢跨比1/10，上端使用了巨型的框架结构标准，高度约2.4m；下部索杆体系为肋环型，使用杠杆以及索线进行引导，共设3 环，其中外环和中环有撑杆、环索、径向索各24根，内环有撑杆、环索、径向索各16根，撑杆高度10m。

椭球形索系的拉索索系结构标准和球体的支点穹点不一致，能够在对称的范围点位之内进行完善，所以在结构体系之中也能够展现出不同的标准，具体能够表现为如下几种形式：

（1） 产生投影的椭圆形，1/4范围之内每一个阶段都能够展现出其不同的特质标准；

（2） 在连接效应之间、径向标准能够展现为1/2区域的范围之间；

（3） 1/4的区域范围之间能够产生任何轴力进行优化以及完善。具体的效应能够考虑于曲线的完善性、短轴向的轴间半径体系小，各索每一个节点范围之内的2根镜像夹角不断展现出变化，对于支点以及施工范围都能够展现出平衡稳定的标准。

（4）弦支穹顶的框架体系能够决定了相关节点的判断性质，椭圆的曲率在每一个点位之内都能够展现出不同的标准，并且节点较为完善且复杂。圆形弦支穹顶的框架类型就要十分鲜明。

（5） 椭圆形的弦支穹顶结构体系对于分析模式也是十分繁琐的。如果使用了径向支撑作为支点，在竖向负荷以及作用标准范围下，每一种横移水准都是十分完善的，但是要是使用固定支点进行座力完善的时候，每一种反作用力也都是不同的。

2  索的张拉施工

2.1  张拉方案的选择

（1）大连市体育馆拉索的盈利能够展现为如下特质：

① 大连市新体育中心体育馆上部屋盖的框架类型十分繁琐，空间范围、投影结构不平稳，在投影的标准上形成椭圆形的优化基准，各环的直径范畴也能够产生一定的精准性需求；环索所处于一定的水准进行夹角分析，并且将每一种垂直的面积进行循环，所以这种方式对于精密度的要求较强，进而不断加强了施工的难度。

② 拉索张拉施工期间，应该经历多项工作顺序，在这项环节之中，结构的承受能力较为复杂，完全有必要进行相关理念以及数值标准的分析，保障施工方案更具安全效果。

（2） 预应力施工方法分析比较

现阶段，有着多种拉伸方式进行选取，如环索张拉法、径向索张拉法和撑杆顶升法。

① 环索张拉法的特质在于布置点位较低，但是因为其控制能力较差，对拉伸延展性的需求模式较高，索力控制是最难的点位，对环索之中的节点需求十分强烈；

② 径向索张拉法的控制牵引力较差，对张力的需求模式不强，基础的千斤顶能够轻易满足其需求，对于牵引力的精准度较强，但是因为这种位置的遍布机制点位较为完善，占有了更多的人力资源。

2.2  张拉准备

（1）进行张拉的过程应该进行计算并且保证完整的模拟标准，维多香辣身体喜供应稳定的需求保障，保证张拉环节之中能够进行稳定的运作；检测这个过程之中的温度标准以及张力标准是否能够产生影响，保障完善的时长因素。

（2）千斤顶以及各种装备均就为，准备进行拉张操作。

（3）每步张拉的环节之中，张拉力能够保障分级稳定性，保障结构的稳定机制。

（4）施工通讯使用调频机制进行调动。

（5）在进行运作的时候，应该随时注意结构的变化以及设备的运转效果，如果产生了任何异常情况，就应该及时将其制止，使用相应的措施标准进行二次施工。

（6）张拉设备生成完善的定位标准：使用企业内部的千斤顶以及钢索进行连接。

（7）张拉工装在卡住拉索索头时，须加垫保护材料（如塑料泡沫），放置在牵引的过程之中生成任何缺损，如果有任何不足之处将使用专项设备进行完善。

（8）在进行牵引的时候，监测数据以积极和标准完善的时候，就能够按照需求进行张拉，保障每一根径都能够进行拉张。

（9）张拉前，上下拉索模式按照相应的尺寸进行调节，并依照相应的程序标准进行偏移，依照相应的控制类型能够看出，使用相应的张拉标准能够生成完善的施工体系建设。

2.3  张拉施工方法

2.3.1   张拉施工顺序

在生成巨型安装支架的同时，使用张拉的标准进行完善的应力调节。生成完善的预警标准，能够将整个过程分为三个类型，首先在有支撑胎架的情况下进行第一级和第二级张拉，形成完善的安装检索、将支架进行支撑，最终生成第三项张拉标准。为了保障张拉的稳定性，应该同时兼顾到设备的数值，每一个等级能够按照顺序进行张拉。

首先对各圈撑杆、径向索、环索形成完善的预警，将外圈和第二圈径向索将控制能力保障在10%，内圈径向索预紧到控制范围之中的15%。当形成完善张拉之后，保持这个状态30分钟，当整体形态转换的时候，形成下一种张拉机制[9]。

各圈索第一级和第二级张拉不断进行完善，分别将各圈径的张拉控制力组建为50%和 70%。张拉顺序依次为外圈径向索、第二圈径向索、内圈径向索。每级每圈分为两步：第一步张拉部分径向索（按照均匀、间隔、对称的原则选取，外圈和第二圈12根，内圈8根）到控制应力的50%和70%；第二步张拉其余径向索（外圈和第二圈12根，内圈8根）到控制应力的50%和70%[9]。

第三级为拆除支撑后将三圈径向索张拉到控制应力的105%（考虑预应力损失，超张拉5%）。张拉顺序依次为内圈径向索、第二圈径向索、外圈径向索。每圈分为两步，第一步张拉部分径向索（按照均匀、间隔、对称的原则选取，外圈和第二圈各12根，内圈8根）到控制应力的105%；第二步张拉其余径向索到控制应力的105%[9]。

2.3.2  撑杆找形

张拉径向前延伸，撑杆底部索夹已经能够按照标准化的位置进行安装，但在进行张拉的过程之中，其中的直径范围达到10—50%的时候应该对形态进行认知，保证能够精准的找到位置。

2.3.3张拉结论

（1）在设备组织内部进行施工，并且供应稳定的记录，形成完善的调控机制。完善其意义保障能够形成正常运转的形式。张力进入平台进行延展，将线路进行连接，陈列设备。

（2）进行张拉的过程应该进行计算并且保证完整的模拟标准，维多香辣身体喜供应稳定的需求保障，保证张拉环节之中能够进行稳定的运作；检测这个过程之中的温度标准以及张力标准是否能够产生影响，保障完善的时长因素。

（3）千斤顶以及各种装备均就为，准备进行拉张操作。

（4）每步张拉的环节之中，张拉力能够保障分级稳定性，保障结构的稳定机制。

（5）张拉的需求应该完善的一招这种形式进行延伸，并且能够通过相关领导的一致同意。

（6）工程休息阶段，将所有线路关闭，防止与工程无关的人员进行操作。

（7）施工通讯使用调频机制进行调动。

（8）在进行运作的时候，应该随时注意结构的变化以及设备的运转效果，如果产生了任何异常情况，就应该及时将其制止，使用相应的措施标准进行二次施工。

（9）张拉设备生成完善的定位标准：使用企业内部的千斤顶以及钢索进行连接。张拉工序的制作标准为下图。

3  张拉过程的监测

张拉过程的测试标准能够和单位进行组合。张拉的环节之中允许超出偏差之外的±10%，应按时和设计成员进行完善，保障意见的合理性。

3.1  弦杆应力监测

采用光纤光栅（FBG）感应设备进行传导，测点范围为以下图片进行优化，同时在环向四个方位同时布置FBG温度传到设备能够看出温度的转变，共计采用96个FBG传感器，测定相应的应力数值，依照相应的测试结论来看，能够超出允许模拟的数值超越±10%时，应该暗示和工作人员进行交流，保障能够满足相应的需求，在确定之后就能够进行张拉，确保施工过程在设计允许的范围内进行。

在张拉的环节之中，应该先制定好完善的表格形式，形成完善的效果。

3.2索力监测

索力测量使用千斤顶进行测试，并且保障正常的检测单位体系完善。健康监测单位对索力的监测分为FBG传导设备以及传导器等两项标准，下图为索力监测点位。FBG传感器应能够进行安装连接体系（张拉测试之前的安装体系）表象和支撑点为（现场安装）低端的范畴。FBG传导设备能够作为其中最完善的标准，磁通量传到设备（现场安装）为其中关键性的辅助标准。

千斤顶张拉前已经能够通过我国的认可以及指标类型，按照这种张拉类型进行分类，生成完善的数据采集体系。在整项张拉环节之中，依照先前的定制效果进行优化，生成完善的数据形式。

3.3位移测量

在钢索安装以及张拉环节之中的过程基础，必须使用权绽放时进行转换，基准点应该按照原来的测定形式进行定义，采集生成初始的坐标形式，根据张拉施工效果的坐标进行监控。如果在监控环节之内的施工标准进行停职，保障施工的效果以及质量。张拉环节之内，应该完善的依照记录进行完善，健全其数据类别形式[10]。

结论：弦支穹顶结构是网壳结构和张拉结构相融合的一项完善空间体系。能够完善的稳定这种网壳类别机制以及设备总体刚性。减少了施工的困难程度，应用的前途十分广阔。弦支穹顶的结构标准能够按照力学的方式进行组成。他的产生分类能够完善的体现出其优势以及概念标准，是一项较为完整的结构标准。本文主要介绍了按照张拉标准以及施工环节的问题完整性，通过钢结构和索结构的健康测试整项环节之中的完善机制，并且也对这种框架进行了完善的分析讲解。最后形成了最为完善的意义。在弦支穹顶结构张拉施工标准上有着一定的发展效应。为今后弦支穹顶结构的张拉施工标准制定出了完善的效果一句，有着很好的前途。

参考文献

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[2]严登山。索穹顶和弦支穹顶结构在我国的应用  [J].城市建设理论研究，2011.

[3]冯玉龙。弦支穹顶结构预应力实施过程的精细控制研究  [D].东南大学，2012

[4]陈志华 等。弦支穹顶结构研究综述  [J].建筑结构学报，2010.

[5]石开荣。大跨椭圆形弦支穹顶结构理论分析与施工实践研究 [D].东南大学，2007

[6]刘倩 等。大跨度空间结构索力实时监测 [A].第八届全国土木工程研究生学术论坛，2010

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[8]王永泉。大跨度弦支穹顶结构施工关键技术与试验研究 [D].东南大学，2007

[9]叶垚。大跨度弦支穹顶结构施工关键技术与模型试验研究 [D].哈尔滨工业大学，2010

[10]张俊峰。团泊体育场大跨度空间管桁架结构质量控制与监督研究 [D].天津大学，2011

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