跨度次预应力钢穹网壳设计张拉监控
ss攀枝花体育馆面呈八角花瓣形(图671)周围8柱面相连跨度65m曲边八边形外尚l94~416m等悬挑屋盖支承标高166m8混凝土圆柱顶相邻柱距2485m壳中心标高(节点球心)2790m面覆盖尺寸748m×748m该工程7度抗震设防属Ⅰ类场土基风压05kNm2屋面荷载411kNm2
网壳杆件16Mn钢计4633根加8束钢绞线预应力高强拉索节点球986中部分节点鼓形螺栓球少量(约15)焊接空心球8支座采橡胶垫板减振消温度应力16Mn钢网壳设计钢量3500kgm216Mn钢现货匹配齐改代Q235钢屋面荷载变425kNm2实际工程量增4900kg m2
该屋盖结构选型时首先满足建筑功求安全符合设计规定外进行曲面板网架预应力混凝土边构支承钢网壳非预应力钢网壳预应力钢网壳等方案较分析表明次预应力钢网壳非预应力钢网壳节约钢材3661板网架省钢5488决定采次预应力组合式短程线型钢网壳方案悉世界次预应力新技术应空间钢结构首例工程国网壳设计规范预应力钢结构设计规程工程设计参相关规范身特点该项目阶段性研究成果进行
第1章 预加应力体系选择
网壳预加应力体系包括布索方案预应力节点预应力拉索选型网壳中布索提高预应力济效益关键问题布索原预应力作结构具数量卸载杆少数量增载杆中性杆网壳卸载效应收明显效果
网壳宜部壳外布索布索方案致分两类(图672)类壳边缘布索—边构街外布索(AA)支座两两相间配索(BB)类壳中部布索—支座角线配索(CC)角线撑式壳外配索(DD)杆件卸载效应节点反拱度效应分析结果显示中部布索方案矢高易获较反力矩卸载反拱度效应均边缘布索方案明显建筑布设吊顶容预加应力体系结构外露正式施工图设计采壳外撑式直束配索边缘布索方案（AA)该预加应力体系方案网壳边缘构件壳面构件合二仅需加截面尺寸简化构造撑拉索高强钢绞线通间M锚具锚预应力节点考虑面外稳定性特侧加杆扶持
改善布索方案AA矢高利受力情况八条边设置32根撑杆产生抬力弥补卸载反拱度效应差足
第2章 预应力全程计算原理静力分析
预应力网壳全程计算实际加载序网壳计算反映该屋盖工程根荷载分性施工设备工艺行性简化构造情况限度提高结构承载力节约钢材降低造价征求施工单位意见决定采高强钢绞线预应力拉杆预应力结构五阶段设计受载—张拉受载张拉受载加载序首先网壳拼装位加约半数屋面板重杆件处受载状态第次利荷载作杆件允许承载力次张拉钢索致荷载例确定初始预加力值整网壳相部分杆件施加预应力反允许承载力极限第二次加首批余全部壳板重量第二次利荷载杆件允许承载力然第二次张拉钢索达总预加力控制值时网壳相部分杆件达反允许承载力极限第三次屋面构造室吊顶灯光马道水电线等全部荷载加网壳杆件承载力达设计值第三次利杆件允许承载力分析中全部荷载工况计算完毕根力组合结果调整杆件截面进行轮计算需复检恶劣工况调杆件截面满足设计求
预加力值选择包括预加力值初始值终控制值确定两次预加力幅值变化引起杆件力济效益等问题较复杂预应力值越越根工程具体情况调整变形适度杆力杆件理重量轻佳状态通方案反复试算优选确定工程预加力值初始值终控制值分取450kN250kN较合适空桁法专程序分析力分布规律理分析模型实测结果较吻合
第3章 动力特性震反应分析
理分析模型试验表明结构体系频率分布成密集区形式加预应力网壳振频率缩短趋势预应力网壳作整体振动(基频)时网壳杆件间相互拉力抵制振动幅值数振频率网壳作局部振动采反应谱理结构竖震反应作分析干典型杆元力反应动力效应般超静力反应684进行力组合结果7度设防结构设计起控制作总预应力网壳结构具良动力特性抗震性
第4章 预应力施工
网壳拉索选低松弛1860级4束7Фj127钢绞线闵M137型锚具
第1节 预应力筋料穿束
预应力筋边构两球节点间长度加千斤顶施工长度作钢绞线料长度电动砂轮机切断逐根穿入球节点锚固穿孔时应号入座钢绞线两受力球节点中相互缠绕错头束须行称定位
预应力筋完全外露空间张拉前错具钢绞线作时锚固预应力筋全部穿完采整束张拉需束(4束7Фj127)作长度调整调整方法束中7根钢绞线逐根工拉直束7根钢绞线跨中相互挠度误差超10mm标准值控制长度误差仅003mm需保证束跨中挠度相互误差10mm长度误差忽略计样钢索张拉程中满足钢绞线受力均匀求
第2节 预应力张拉
预应力张拉根网壳预应力束布置特点选16台YCQ100型千斤顶8台ZB4500型电动油泵分布置8条边构交叉处
网壳中条边构钢索设置4束钢绞线8套拉伸机分8条钢索时张拉次张拉需分两批进行球节点受力均匀先2台千斤顶安放角束端部作第批张拉第批张拉结束相方法作第二批角束张拉预应力筋直线体外束采端张拉端锚固(图673)
分批张拉时两端受力球会产生较轴变形张拉反复免夹片损伤钢绞线需提高先张拉第批钢绞线张拉力解决第二批张拉时球节点轴位移产生第批两束损失值更精确确定超张拉值两端球节点分安放位移计实测出第批预应力束张拉设计张拉力时两球节点间位移出实际超张拉值第批张拉设计控制预应力时暂锚固需补足超张拉值行锚固样第二批预应力结束边构中4束预应力筋张拉力基相等工程实测位移值138mm设计计算位移137mm实测计算基吻合
设计求8条边构钢索施加预应力必须步进行张拉16台千斤顶8台油泵控制做步须控制8台油泵进油量采分级步方案张拉控制应力分5级差逐级提高张拉力现场专统指挥控制加油点级差提高保证步张拉
第3节 钢索球节点处理
张拉结束锚具外50mm处余钢绞线割断球心灌入高标号水泥浆加强锚固效果细石混凝土封闭锚头体外钢索采先刷红丹磁漆2遍石棉绳密缠钢索03mm镀锌铁皮外包镀锌铁皮涂刷防火涂料作防腐处理
第4节 监控
工况加荷预应力张拉卸荷程中分网壳191根杆件力51特征节点三节点位移支座水位移进行监控检测结果表明网壳位移力部分实测值较满意结构受力部位节点位移力实测值理值吻合良预应力已足够建立起结构安全正常工作
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ss攀枝花体育馆面呈八角花瓣形(图671)周围8柱面相连跨度65m曲边八边形外尚l94~416m等悬挑屋盖支承标高166m8混凝土圆柱顶相邻柱距2485m壳中心标高(节点球心)2790m面覆盖尺寸748m×748m该工程7度抗震设防属Ⅰ类场土基风压05kNm2屋面荷载411kNm2
网壳杆件16Mn钢计4633根加8束钢绞线预应力高强拉索节点球986中部分节点鼓形螺栓球少量(约15)焊接空心球8支座采橡胶垫板减振消温度应力16Mn钢网壳设计钢量3500kgm216Mn钢现货匹配齐改代Q235钢屋面荷载变425kNm2实际工程量增4900kg m2
该屋盖结构选型时首先满足建筑功求安全符合设计规定外进行曲面板网架预应力混凝土边构支承钢网壳非预应力钢网壳预应力钢网壳等方案较分析表明次预应力钢网壳非预应力钢网壳节约钢材3661板网架省钢5488决定采次预应力组合式短程线型钢网壳方案悉世界次预应力新技术应空间钢结构首例工程国网壳设计规范预应力钢结构设计规程工程设计参相关规范身特点该项目阶段性研究成果进行
第1章 预加应力体系选择
网壳预加应力体系包括布索方案预应力节点预应力拉索选型网壳中布索提高预应力济效益关键问题布索原预应力作结构具数量卸载杆少数量增载杆中性杆网壳卸载效应收明显效果
网壳宜部壳外布索布索方案致分两类(图672)类壳边缘布索—边构街外布索(AA)支座两两相间配索(BB)类壳中部布索—支座角线配索(CC)角线撑式壳外配索(DD)杆件卸载效应节点反拱度效应分析结果显示中部布索方案矢高易获较反力矩卸载反拱度效应均边缘布索方案明显建筑布设吊顶容预加应力体系结构外露正式施工图设计采壳外撑式直束配索边缘布索方案（AA)该预加应力体系方案网壳边缘构件壳面构件合二仅需加截面尺寸简化构造撑拉索高强钢绞线通间M锚具锚预应力节点考虑面外稳定性特侧加杆扶持
改善布索方案AA矢高利受力情况八条边设置32根撑杆产生抬力弥补卸载反拱度效应差足
第2章 预应力全程计算原理静力分析
预应力网壳全程计算实际加载序网壳计算反映该屋盖工程根荷载分性施工设备工艺行性简化构造情况限度提高结构承载力节约钢材降低造价征求施工单位意见决定采高强钢绞线预应力拉杆预应力结构五阶段设计受载—张拉受载张拉受载加载序首先网壳拼装位加约半数屋面板重杆件处受载状态第次利荷载作杆件允许承载力次张拉钢索致荷载例确定初始预加力值整网壳相部分杆件施加预应力反允许承载力极限第二次加首批余全部壳板重量第二次利荷载杆件允许承载力然第二次张拉钢索达总预加力控制值时网壳相部分杆件达反允许承载力极限第三次屋面构造室吊顶灯光马道水电线等全部荷载加网壳杆件承载力达设计值第三次利杆件允许承载力分析中全部荷载工况计算完毕根力组合结果调整杆件截面进行轮计算需复检恶劣工况调杆件截面满足设计求
预加力值选择包括预加力值初始值终控制值确定两次预加力幅值变化引起杆件力济效益等问题较复杂预应力值越越根工程具体情况调整变形适度杆力杆件理重量轻佳状态通方案反复试算优选确定工程预加力值初始值终控制值分取450kN250kN较合适空桁法专程序分析力分布规律理分析模型实测结果较吻合
第3章 动力特性震反应分析
理分析模型试验表明结构体系频率分布成密集区形式加预应力网壳振频率缩短趋势预应力网壳作整体振动(基频)时网壳杆件间相互拉力抵制振动幅值数振频率网壳作局部振动采反应谱理结构竖震反应作分析干典型杆元力反应动力效应般超静力反应684进行力组合结果7度设防结构设计起控制作总预应力网壳结构具良动力特性抗震性
第4章 预应力施工
网壳拉索选低松弛1860级4束7Фj127钢绞线闵M137型锚具
第1节 预应力筋料穿束
预应力筋边构两球节点间长度加千斤顶施工长度作钢绞线料长度电动砂轮机切断逐根穿入球节点锚固穿孔时应号入座钢绞线两受力球节点中相互缠绕错头束须行称定位
预应力筋完全外露空间张拉前错具钢绞线作时锚固预应力筋全部穿完采整束张拉需束(4束7Фj127)作长度调整调整方法束中7根钢绞线逐根工拉直束7根钢绞线跨中相互挠度误差超10mm标准值控制长度误差仅003mm需保证束跨中挠度相互误差10mm长度误差忽略计样钢索张拉程中满足钢绞线受力均匀求
第2节 预应力张拉
预应力张拉根网壳预应力束布置特点选16台YCQ100型千斤顶8台ZB4500型电动油泵分布置8条边构交叉处
网壳中条边构钢索设置4束钢绞线8套拉伸机分8条钢索时张拉次张拉需分两批进行球节点受力均匀先2台千斤顶安放角束端部作第批张拉第批张拉结束相方法作第二批角束张拉预应力筋直线体外束采端张拉端锚固(图673)
分批张拉时两端受力球会产生较轴变形张拉反复免夹片损伤钢绞线需提高先张拉第批钢绞线张拉力解决第二批张拉时球节点轴位移产生第批两束损失值更精确确定超张拉值两端球节点分安放位移计实测出第批预应力束张拉设计张拉力时两球节点间位移出实际超张拉值第批张拉设计控制预应力时暂锚固需补足超张拉值行锚固样第二批预应力结束边构中4束预应力筋张拉力基相等工程实测位移值138mm设计计算位移137mm实测计算基吻合
设计求8条边构钢索施加预应力必须步进行张拉16台千斤顶8台油泵控制做步须控制8台油泵进油量采分级步方案张拉控制应力分5级差逐级提高张拉力现场专统指挥控制加油点级差提高保证步张拉
第3节 钢索球节点处理
张拉结束锚具外50mm处余钢绞线割断球心灌入高标号水泥浆加强锚固效果细石混凝土封闭锚头体外钢索采先刷红丹磁漆2遍石棉绳密缠钢索03mm镀锌铁皮外包镀锌铁皮涂刷防火涂料作防腐处理
第4节 监控
工况加荷预应力张拉卸荷程中分网壳191根杆件力51特征节点三节点位移支座水位移进行监控检测结果表明网壳位移力部分实测值较满意结构受力部位节点位移力实测值理值吻合良预应力已足够建立起结构安全正常工作
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