王育晉

(山西協(xié)誠(chéng)建設(shè)工程項(xiàng)目管理公司，山西太原 030009)

1 工程概況

山西體育中心體育館，是一個(gè)可以舉辦國(guó)際單項(xiàng)賽事和國(guó)內(nèi)綜合賽事的大型甲級(jí)體育建筑。建筑面積:2.7萬(wàn)m2;建筑高度:30 m;比賽場(chǎng)屋面結(jié)構(gòu)形式為:大跨度多重弦支網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)，主要由7榀主索桁架、6榀次索桁架及其他鋼構(gòu)件組成;主索由265根φ5鋼絲束組成，次索由109根φ5鋼絲束組成;比賽場(chǎng)跨度67.2 m～87.7 m，多重弦支網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力張拉施工，是整個(gè)工程施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，現(xiàn)將施工質(zhì)量控制基本情況介紹如下供大家參考。

2 施工難點(diǎn)及對(duì)策

2.1 預(yù)應(yīng)力張拉順序

理論上說(shuō)，全部預(yù)應(yīng)力主、次索采取同步張拉的施工方法，索力及主桁架、豎向變形，支座水平變形易達(dá)到理想狀態(tài)，但采取這一張拉方法，需配備大量的張拉工裝設(shè)備及管理和操作人員，且指揮協(xié)調(diào)難度極大。

通過(guò)分析論證本工程采取了先對(duì)稱兩兩同步張拉預(yù)應(yīng)力主索，再對(duì)稱兩兩同步張拉預(yù)應(yīng)力次索的張拉順序。即:1)依次張拉③軸，○15軸;⑤軸，○13軸;⑦軸，○11軸;⑨軸;預(yù)應(yīng)力主索。2) 預(yù)應(yīng)力主索張拉完成后，依次同步張拉②軸，○14軸;⑥軸，○12軸;⑦軸，⑩軸預(yù)應(yīng)力次索的施工順序，具體見(jiàn)圖1。

2.2 索力及變形的控制

索力及變形是指，對(duì)鋼索施加預(yù)應(yīng)力后桁架及支座的變形，即跨中豎向位移、支座水平位移。兩者必須匹配(符合設(shè)計(jì)規(guī)定)，如果不匹配索力超標(biāo)，變形過(guò)大將導(dǎo)致悲劇性事故發(fā)生，通過(guò)大型有限元分析軟件(ANSYS)對(duì)工況進(jìn)行分析，給出了施工理論拉力值(方案)具體見(jiàn)表1。確定了控制原則:以索力控制為主，變形位移控制為輔，變形作為控制張拉過(guò)程的參考。并在過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，及時(shí)與有關(guān)方溝通。

圖1 體育館預(yù)應(yīng)力主、次索示意圖

2.3 張拉對(duì)其他結(jié)構(gòu)的影響

本工程施工順序應(yīng)為，主桁架預(yù)應(yīng)力張拉完成后，方可進(jìn)行與主桁架相連的兩側(cè)魚(yú)腹式桁架安裝，但由于工期的原因，須提前進(jìn)行主桁架兩側(cè)魚(yú)腹式桁架安裝施工。這就可能由于預(yù)應(yīng)力張拉引起支座位移，而導(dǎo)致魚(yú)腹式桁架產(chǎn)生附加應(yīng)力而影響結(jié)構(gòu)安全。經(jīng)分析研究確定采取以下措施:魚(yú)腹式桁架一端支座固定，另一端與主桁架相連支座變成臨時(shí)活動(dòng)支座，待預(yù)應(yīng)力施工完成后進(jìn)行焊接固定。

3 預(yù)應(yīng)力張拉施工及質(zhì)量控制

3.1 預(yù)應(yīng)力張拉準(zhǔn)備

1)預(yù)應(yīng)力張拉施工方案編制的成敗，是預(yù)應(yīng)力張拉的關(guān)鍵工作。為此首先按有關(guān)規(guī)定、程序?qū)κ┕し桨附M織有關(guān)專家進(jìn)行論證、審批。2)預(yù)應(yīng)力張拉施工監(jiān)控。預(yù)應(yīng)力索張拉過(guò)程中，按照監(jiān)控方案選取有代表性的三榀主桁架進(jìn)行了監(jiān)控，并與施工油壓表?yè)Q算預(yù)應(yīng)力張拉值進(jìn)行比對(duì)，判定誤差滿足要求(－2%～5%)。3)對(duì)張拉工器具特別是油壓表的標(biāo)定進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

3.2 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力索設(shè)計(jì)張拉力，主索:1 294 kN;次索:582 kN。張拉力分8級(jí)進(jìn)行，第一級(jí)為設(shè)計(jì)值的30%，余下各級(jí)為10%，各級(jí)實(shí)際張拉力與設(shè)計(jì)張拉力誤差+5%～－2%。應(yīng)用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)施工工況分析，給出了各索施工理論(方案)張拉力及變形值，見(jiàn)表1。張拉過(guò)程分五級(jí):0%→25%→50%→70%→90%→100%(按施工張拉索力)第五級(jí)張拉完成后，考慮到錨固預(yù)應(yīng)力損失，在理論施工張拉力的基礎(chǔ)上，超張拉至105%。施工理論(方案)張拉力與實(shí)際張力見(jiàn)表1。預(yù)應(yīng)力張拉全過(guò)程對(duì)主桁架跨中豎向位移，支座水平位移，用全站儀進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，見(jiàn)表2。為了核實(shí)張力值由第三方監(jiān)測(cè)單位，按照提前制定的監(jiān)測(cè)方案，抽取有代表性的三榀主桁架進(jìn)行監(jiān)測(cè)，見(jiàn)表1。

表1 主、次索方案索力及最終張拉索力值表kN

表2 主、次索預(yù)應(yīng)力張拉最終位移值表 mm

4 預(yù)應(yīng)力張拉情況及分析

1)最終張拉索力符合設(shè)計(jì)要求，偏差在允許范圍內(nèi)(－2% ～+5%);

2)主桁架豎向位移、水平位移，比方案理論值大，桁架中心豎向位移在20 mm以內(nèi);支座水平位移在5 mm以內(nèi);

3)根據(jù)最終索力值、位移值，進(jìn)行了模型數(shù)據(jù)分析。預(yù)應(yīng)力張拉完成后的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)較理想，基本符合施工方案提交的分析依據(jù)。結(jié)論:體育館弦支網(wǎng)殼預(yù)應(yīng)力張拉符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)安全。