大跨度四邊形環(huán)索弦支張拉揭秘

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        日前，經(jīng)過(guò)7天緊湊的施工，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)大跨度四邊形環(huán)索弦支——張弦組合結(jié)構(gòu)，在福州海峽奧林匹克體育中心體育館成功張拉。

        福州海峽奧體中心項(xiàng)目由中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司施工總承包，由體育場(chǎng)、體育館、游泳館、網(wǎng)球館以及配套與辦公用房等單體項(xiàng)目組成，總建筑面積約36萬(wàn)平方米，是舉辦2015年第一屆全國(guó)青年運(yùn)動(dòng)會(huì)的主會(huì)場(chǎng)。

        四邊形環(huán)索弦支結(jié)構(gòu)體系由國(guó)內(nèi)知名結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大師傅學(xué)怡主創(chuàng)，由環(huán)索、斜索、豎向撐桿以及上部單層網(wǎng)殼組成。該體系兼具索體的柔性和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的剛性，主要通過(guò)對(duì)斜索或環(huán)索施加主動(dòng)預(yù)拉力拉緊索體，使索體產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，帶動(dòng)通過(guò)鑄鋼索夾連接在拉索上的豎向撐桿產(chǎn)生向上的軸力，從而頂起上部的屋面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，提高屋蓋整體剛度，形成弦支穹頂空間結(jié)構(gòu)，提升建筑美觀效果。相對(duì)于常規(guī)弦支穹頂結(jié)構(gòu)，其具有傳力效率高、施工張拉方便、局部斷索對(duì)整體結(jié)構(gòu)安全影響小、節(jié)省用鋼量等優(yōu)點(diǎn)。此前，深圳北站站臺(tái)雨棚工程曾采用小跨度的單道四邊形環(huán)索弦支。

        福建海峽奧體中心弦支——張弦組合結(jié)構(gòu)體系由三道環(huán)索（即外環(huán)索、中環(huán)索、內(nèi)環(huán)索）及對(duì)應(yīng)的斜索、撐桿和兩側(cè)張弦梁組成，最大跨度76米，具有張拉精度要求高、撐桿垂直度控制難、拉索索力影響因數(shù)多、張拉工況復(fù)雜等特點(diǎn)。施工技術(shù)人員通過(guò)有限元模擬分析技術(shù)，應(yīng)用三維仿真技術(shù)模擬張拉全過(guò)程，確定張拉力、位移量以及撐桿預(yù)偏移量。施工過(guò)程采取“分兩級(jí)一端張拉，先環(huán)索后弦索，由外到內(nèi)同步張拉”的原則。即按外環(huán)→中環(huán)→內(nèi)環(huán)→張弦梁的順序，先依次同步張拉每道環(huán)索上四條斜索或張弦梁拉索至索力設(shè)計(jì)值的50%，完成第一級(jí)；再重復(fù)第一級(jí)的順序張拉至索力設(shè)計(jì)值的100%，完成第二級(jí)張拉。張拉施工由液壓油泵、液壓千斤頂、張拉工裝組成的張拉系統(tǒng)完成。該系統(tǒng)由液壓油泵控制液壓千斤頂施加拉力,當(dāng)預(yù)拉力與索體上的反向拉力相近時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員可通過(guò)特制的扳手?jǐn)Q動(dòng)帶螺紋的鋼棒，將通過(guò)螺紋連接在鋼棒兩端的拉索索頭與固定端索頭拉索逐步拉緊，完成張拉過(guò)程。每級(jí)張拉過(guò)程中，由于張拉索力是非線性緩慢增大,相應(yīng)油壓表控制值難以確定，需反復(fù)調(diào)節(jié)張拉系統(tǒng)，尋找索力契合點(diǎn)，以擰動(dòng)鋼棒，因此整個(gè)張拉是及其緩慢的過(guò)程。同時(shí)在張拉過(guò)程中輔以位移監(jiān)測(cè)和索力監(jiān)測(cè)，確保最終成形結(jié)構(gòu)狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求。