天津理工大學(xué)索穹頂 施工組織設(shè)計(jì)

1、1天津理工大學(xué)體育館索穹頂結(jié)構(gòu)天津理工大學(xué)體育館索穹頂結(jié)構(gòu)2 索穹頂，是在二十世紀(jì)八十年代由國外引進(jìn)而來的。截至索穹頂，是在二十世紀(jì)八十年代由國外引進(jìn)而來的。截至2016年，在國內(nèi)已年，在國內(nèi)已建成三個(gè)索穹頂工程，分別為建成三個(gè)索穹頂工程，分別為無錫新區(qū)無錫新區(qū)科技交流中心索穹頂、山西太原煤炭交易科技交流中心索穹頂、山西太原煤炭交易中心索穹頂和內(nèi)蒙古伊金霍洛旗全民健身中心索穹頂。中心索穹頂和內(nèi)蒙古伊金霍洛旗全民健身中心索穹頂。索穹頂結(jié)構(gòu)大量采用預(yù)應(yīng)力鋼索，壓桿少而短，所以能充分發(fā)揮鋼材的抗拉強(qiáng)度，索穹頂結(jié)構(gòu)大量采用預(yù)應(yīng)力鋼索，壓桿少而短，所以能充分發(fā)揮鋼材的抗拉強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)效率極高。自從結(jié)構(gòu)效率

2、極高。自從20世紀(jì)末問世以來，便以其新穎的造型、巧妙的構(gòu)思、合理世紀(jì)末問世以來，便以其新穎的造型、巧妙的構(gòu)思、合理的受力、經(jīng)濟(jì)的造價(jià)、快速的施工，贏得了工程師們的喜愛，并被成功地應(yīng)用在的受力、經(jīng)濟(jì)的造價(jià)、快速的施工，贏得了工程師們的喜愛，并被成功地應(yīng)用在一些大跨度、超大跨度建筑的屋蓋設(shè)計(jì)中，是近年來國內(nèi)外空間結(jié)構(gòu)的研究熱點(diǎn)一些大跨度、超大跨度建筑的屋蓋設(shè)計(jì)中，是近年來國內(nèi)外空間結(jié)構(gòu)的研究熱點(diǎn)之一。之一。 索穹頂結(jié)構(gòu)來源于美國建筑師索穹頂結(jié)構(gòu)來源于美國建筑師R.B.Fuller于于1962年提出的張拉整體思想：結(jié)年提出的張拉整體思想：結(jié)構(gòu)中盡可能地減少受壓狀態(tài)而使結(jié)構(gòu)處于連續(xù)的張力狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)

3、構(gòu)中盡可能地減少受壓狀態(tài)而使結(jié)構(gòu)處于連續(xù)的張力狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)“壓桿的孤島壓桿的孤島存在于拉桿的海洋中存在于拉桿的海洋中的設(shè)想。美國工程師的設(shè)想。美國工程師Geiger對(duì)對(duì)Fuller的張拉整體思想進(jìn)行了的張拉整體思想進(jìn)行了演變和發(fā)展，開創(chuàng)性的提出了索穹頂體系的概念，并在演變和發(fā)展，開創(chuàng)性的提出了索穹頂體系的概念，并在1988年的韓國漢城奧運(yùn)會(huì)年的韓國漢城奧運(yùn)會(huì)體操館和擊劍館中首次將其付諸實(shí)踐。此后體操館和擊劍館中首次將其付諸實(shí)踐。此后,美國工程師美國工程師Levy對(duì)對(duì)Geiger設(shè)計(jì)的索設(shè)計(jì)的索穹頂中索網(wǎng)平面外剛度不足、容易失穩(wěn)等缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)穹頂中索網(wǎng)平面外剛度不足、容易失穩(wěn)等缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)

4、, 將輻射狀脊索變?yōu)槿菍⑤椛錉罴顾髯優(yōu)槿腔?lián)方型布置脊索化聯(lián)方型布置脊索, 成功設(shè)計(jì)了成功設(shè)計(jì)了1996年亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)的主體育館喬治亞穹頂。年亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)的主體育館喬治亞穹頂。到目前為止世界上已建成十幾座索穹頂結(jié)構(gòu)建筑，主要分布在美國、韓國等發(fā)達(dá)到目前為止世界上已建成十幾座索穹頂結(jié)構(gòu)建筑，主要分布在美國、韓國等發(fā)達(dá)國家。國家。 根據(jù)幾何拓?fù)湫问降牟煌?，索穹頂結(jié)構(gòu)分為根據(jù)幾何拓?fù)湫问降牟煌?，索穹頂結(jié)構(gòu)分為Geiger型、型、Levy型、型、Kiewitt型、型、鳥巢型、混合型等多種形式。鳥巢型、混合型等多種形式。3內(nèi)容一一. .工程概況及特點(diǎn)工程概況及特點(diǎn)二二. .施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備三三.

5、 .施工工藝及方法施工工藝及方法四四. .施工監(jiān)測施工監(jiān)測五五. .監(jiān)理工作要點(diǎn)監(jiān)理工作要點(diǎn)4一、工程概況1.1 工程基本概況工程基本概況 天津理工大學(xué)體育館工程位于西青區(qū)賓水西道391號(hào)天津理工大學(xué)校區(qū)內(nèi)，是第十三屆全運(yùn)會(huì)比賽場館之一。 該工程為公建類建筑，項(xiàng)目總投資19829萬元，項(xiàng)目建成后可滿足手球、籃球、排球和羽毛球等項(xiàng)目比賽和訓(xùn)練的需求。本工程主體高度27.5m，主體單層，局部三層，總建筑面積約17100。主體結(jié)構(gòu)采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系,樓蓋采用全現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)承重，主館屋面大空間部分采用索穹頂結(jié)構(gòu)。建筑物周圍約50m范圍內(nèi)沒有建筑物，也沒有地下室等構(gòu)筑物，地質(zhì)情況良好。5一

6、、工程概況1.2 索穹頂結(jié)構(gòu)工程概況索穹頂結(jié)構(gòu)工程概況 體育館屋蓋平面投影為橢圓形，投影面約為6400m2，柱頂不等高，平均標(biāo)高為22.950米。屋蓋結(jié)合建筑造型采用索穹頂結(jié)構(gòu)形式，長軸102m，短軸82m，內(nèi)設(shè)三圈環(huán)索及中心拉力環(huán)，最外圈脊索及斜索按照levy式布置，共設(shè)32根，與柱頂混凝土環(huán)梁相連，內(nèi)部脊索及斜索呈蓋格式布置，每一圈設(shè)16根，拉索最小規(guī)格D60mm，最大規(guī)格133mm，整個(gè)索網(wǎng)和內(nèi)拉環(huán)、撐桿的總重量約353T。6一、 工程概況1.2 索穹頂結(jié)構(gòu)工程概況索穹頂結(jié)構(gòu)工程概況拉索平面布置圖拉索平面布置圖7一、 工程概況短軸剖面短軸剖面長軸剖面長軸剖面1.2 索穹頂結(jié)構(gòu)工程概況索穹

7、頂結(jié)構(gòu)工程概況8一、 工程概況 中間撐桿上節(jié)點(diǎn)中間撐桿上節(jié)點(diǎn)外撐桿上節(jié)點(diǎn)外撐桿上節(jié)點(diǎn)中間撐桿下節(jié)點(diǎn)中間撐桿下節(jié)點(diǎn)外撐桿下節(jié)點(diǎn)外撐桿下節(jié)點(diǎn)-叉耳連接叉耳連接1.2 索穹頂結(jié)構(gòu)工程概況索穹頂結(jié)構(gòu)工程概況外撐桿下節(jié)點(diǎn)外撐桿下節(jié)點(diǎn)蓋板連接蓋板連接內(nèi)拉環(huán)三維示意圖內(nèi)拉環(huán)三維示意圖9一、工程概況一、工程概況 1.3 工程特點(diǎn)工程特點(diǎn)1）結(jié)構(gòu)形式新穎、跨度大 本項(xiàng)目索穹頂結(jié)構(gòu)是Geiger型和Levy的結(jié)合體，內(nèi)側(cè)為Geiger型，最外圈為Levy型，最大跨度達(dá)到102m，是國內(nèi)首個(gè)跨度超過100m的索穹頂結(jié)構(gòu)，環(huán)梁為高低不平的馬鞍形，國內(nèi)外都比較罕見，可借鑒的施工及監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)很少。2）本項(xiàng)目索穹頂為非極對(duì)稱

8、結(jié)構(gòu) 目前國內(nèi)已經(jīng)建成的3座索穹頂結(jié)構(gòu)均為極對(duì)稱結(jié)構(gòu)，但本項(xiàng)目索穹頂結(jié)構(gòu)只有兩個(gè)對(duì)稱軸，外環(huán)梁的高度不等，最高27.947m，最低22.215m，由于外環(huán)梁的形狀高低起伏造成在提升過程中的索力、提升用的工裝鋼絞線長度都不相同，增加了提升過程的難度。 3）結(jié)構(gòu)內(nèi)力非常大 為了保證結(jié)構(gòu)成型后的形狀，以及各種工況下拉索不出現(xiàn)松弛，成型態(tài)下脊索的內(nèi)力差別比較大，短軸脊索的內(nèi)力超過500T，長軸脊索的內(nèi)力75T，超大的內(nèi)力為結(jié)構(gòu)提升和張拉帶來很大的難度。10一、工程概況一、工程概況 1.3 工程特點(diǎn)工程特點(diǎn)4）拉索規(guī)格大 本項(xiàng)目拉索最大規(guī)格為D133m的高釩拉索，由于拉索單位重量大，索體本身的剛度也不能

9、忽略，且整個(gè)索網(wǎng)和內(nèi)拉環(huán)、撐桿的總重量達(dá)到353T，對(duì)展索和拉索提升都提出了很高的要求。5）場地內(nèi)的已建土建結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)安裝工藝有影響 本項(xiàng)目在長軸方向布置有土建結(jié)構(gòu)，三層結(jié)構(gòu)的高度為16.4m，在三層的邊緣還布置有5m高的柱子和梁。在成型以后，該土建結(jié)構(gòu)和穹頂結(jié)構(gòu)沒有位置沖突，但是采用提升工藝進(jìn)行穹頂?shù)陌惭b，則土建結(jié)構(gòu)對(duì)提升工藝有很大的影響。11一、工程概況一、工程概況 1.3 工程特點(diǎn)工程特點(diǎn)6）結(jié)構(gòu)在短軸方向的HS1和內(nèi)拉環(huán)之間布置有內(nèi)環(huán)直索 該結(jié)構(gòu)在短軸方向的HS1和內(nèi)拉環(huán)之間布置有內(nèi)環(huán)直索，短軸每個(gè)方向各布置5根，一共10根。內(nèi)環(huán)直索的作用可以減小HS1的內(nèi)力且使環(huán)索受力均勻，這也是相

10、對(duì)其他類似索穹頂結(jié)構(gòu)的一個(gè)新的特點(diǎn)。12一、工程概況一、工程概況 1.4 施工重點(diǎn)難點(diǎn)分析及解決措施施工重點(diǎn)難點(diǎn)分析及解決措施施工階段重難點(diǎn)內(nèi)容解決措施深化設(shè)計(jì)階段索系找型分析根據(jù)設(shè)計(jì)給定的終態(tài)模型進(jìn)行逆推分析索夾及拉索端部連接耳板的深化設(shè)計(jì)通過對(duì)索夾和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，對(duì)索夾和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，做到受力合理、構(gòu)造簡單、安全可行拉索下料結(jié)合土建結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)受力確定拉索下料長度，進(jìn)行誤差分析確定拉索下料誤差精度提升反力點(diǎn)設(shè)計(jì)根據(jù)確定的提升工藝并考慮提升張拉的空間，設(shè)計(jì)合理的反力耳板施工準(zhǔn)備階段施工方案確定；施工過程模擬計(jì)算對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體建模，并進(jìn)行全過程施工仿真計(jì)算分析，得到各個(gè)狀態(tài)的索

11、力、變形、應(yīng)力等拉索提升工裝的設(shè)計(jì)、加工通過有限元分析確定合理的工裝形式并確保滿足受力索系施工實(shí)施階段主索系拉索組裝制定合理的組裝順序和工藝，確保拉索不彎折、跳絲確保施工中索夾不滑移通過標(biāo)記點(diǎn)確保兩根環(huán)索對(duì)齊，通過過程中的多次擰緊螺母及其他措施，確保索夾不產(chǎn)生滑移提升過程的提升精度控制通過在工裝鋼絞線上的標(biāo)記點(diǎn)以及不間斷的測量確保各軸線的提升量與方案一致施工過程監(jiān)測采取可靠監(jiān)測手段對(duì)關(guān)鍵部位的索力、位移進(jìn)行監(jiān)測土建結(jié)構(gòu)保護(hù)在拉索與看臺(tái)、三層路面上設(shè)置保護(hù)措施，通過施工工藝盡量避免拉索與看臺(tái)發(fā)生碰撞質(zhì)量管理及后勤保障人、機(jī)、料的及時(shí)供應(yīng)及保障按照公司1號(hào)工程的管理要求，由公司總經(jīng)理負(fù)責(zé)，確保人、

12、機(jī)、料的供應(yīng)和保障。安全、質(zhì)量及工期保障安全方面：編制安全施工方案，成立安全責(zé)任小組質(zhì)量方面：編制質(zhì)量保證措施，安全I(xiàn)SO9000管理要求進(jìn)行管理。工期保證：制定完善的施工方案，確保人、機(jī)、料的供應(yīng)，及時(shí)和業(yè)主、總包進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，確保工程進(jìn)度13一、工程概況一、工程概況 1.5 施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施 本工程跨度之大以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力之大在國內(nèi)目前同類的體育館結(jié)構(gòu)中都是首屈一指，結(jié)構(gòu)成型以后的單根索力最大超過500T，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了同類結(jié)構(gòu)的單索內(nèi)力。因此對(duì)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)提出了很高的要求，施工工藝也隨之復(fù)雜很多，因此施工過程中也存在著施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，初步確定施工過程的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)有

13、如下幾點(diǎn)：序號(hào)施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施1個(gè)別拉索在提升過程中失效通過仿真計(jì)算，按照最不利工況的索力配備提升工裝和設(shè)備2提升過程中出現(xiàn)索夾滑移及時(shí)調(diào)整提升索力，并將索夾歸位3提升設(shè)備在施工過程中出現(xiàn)故障準(zhǔn)備備用設(shè)備，隨時(shí)可更換4結(jié)構(gòu)在提升過程中發(fā)生整體偏移通過提升不同位置的拉索進(jìn)行糾正5張拉過程斷電采取措施確保設(shè)備能夠自鎖6張拉過程不同步設(shè)置不同步上限，超過限值就糾正7張拉時(shí)結(jié)構(gòu)變形、索力與設(shè)計(jì)不符發(fā)現(xiàn)超過限值得情況，停止施工，待處理完畢后再進(jìn)行提升和張拉14二、施工準(zhǔn)備二、施工準(zhǔn)備 2. 1 施工平面布置施工平面布置15二、施工準(zhǔn)備二、施工準(zhǔn)備 2.2 工程施工用電工程施工用電 1） 用電負(fù)荷要求

14、 32個(gè)油泵同時(shí)工作，油泵功率3.5KW/個(gè)，總功率112KW。電源使用位置：在每個(gè)軸線的柱底位置處布置一個(gè)油泵。 2）現(xiàn)場配電箱及開關(guān)箱設(shè)置要求 配電箱、開關(guān)箱應(yīng)設(shè)置端正、牢固，移動(dòng)式配電箱、開關(guān)箱裝設(shè)在堅(jiān)固的支架上；移動(dòng)式配電箱、開關(guān)箱的下底與地面的垂直距離應(yīng)大于0.6米、小于1.5米。電箱、開關(guān)箱內(nèi)的開關(guān)電器應(yīng)按其規(guī)定位置緊固在電器安裝板上，不得歪斜和松動(dòng)。配電箱、開關(guān)箱的金屬箱體必須做保護(hù)接零，保護(hù)零線應(yīng)通過接線端子板連接。每臺(tái)用電設(shè)備應(yīng)有各自專用的開關(guān)箱，必須實(shí)行一機(jī)一閘一漏電開關(guān)制。16二、施工準(zhǔn)備二、施工準(zhǔn)備 2.3 主要施工設(shè)備及工具主要施工設(shè)備及工具 編號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量備注1千

15、斤頂250kN8臺(tái)安裝XS32千斤頂600kN16臺(tái)提升脊索3千斤頂2500kN8臺(tái)短軸拉索張拉使用4千斤頂1500kN16臺(tái)短軸拉索張拉使用5油泵ZB40022富余2套6電線盤220v20套 7電線盤380v30套 8工具箱 2個(gè) 9脊索、斜索牽引工裝 4套 10脊索、斜索提升工裝 20套 11三層樓板處的外撐桿提升工裝 6套 12鋼卷尺5m40把檢測合格13導(dǎo)鏈5噸、3噸各30個(gè)放索、裝索等14卷揚(yáng)機(jī)1噸、2噸各3個(gè)放索、裝索等11全站儀 1臺(tái)監(jiān)測結(jié)構(gòu)變形12振弦應(yīng)變計(jì)BGK400020套監(jiān)測鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力13讀數(shù)儀BGK4081個(gè)振弦應(yīng)變計(jì)配套讀數(shù)17二、施工準(zhǔn)備二、施工準(zhǔn)備 2.4 預(yù)應(yīng)力

16、勞動(dòng)力需用量計(jì)劃預(yù)應(yīng)力勞動(dòng)力需用量計(jì)劃工種工長預(yù)應(yīng)力鋼索安裝預(yù)應(yīng)力鋼索張拉監(jiān)測讀數(shù)設(shè)備維修人數(shù)2人6人6組2人32組1人1人其中每套泵頂配備1人。1人操作千斤頂，1人操作油泵。1人負(fù)責(zé)監(jiān)測，1人負(fù)責(zé)設(shè)備維修?，F(xiàn)場配備專門機(jī)具維修人員，設(shè)備出現(xiàn)故障，立即修理或更換，不能耽誤張拉。工長在現(xiàn)場負(fù)責(zé)人員設(shè)備組織調(diào)配，抓好質(zhì)量進(jìn)度與安全，協(xié)助工程師處理有關(guān)技術(shù)問題。各相應(yīng)部位配備相應(yīng)質(zhì)檢員，負(fù)責(zé)相關(guān)部位的質(zhì)量。工程師在現(xiàn)場巡回檢查，出現(xiàn)問題，及時(shí)處理。鋼結(jié)構(gòu)配備輔助人員主要是準(zhǔn)備好工作面。18二、施工準(zhǔn)備二、施工準(zhǔn)備 2.5 現(xiàn)場臨時(shí)道路現(xiàn)場臨時(shí)道路 現(xiàn)場臨時(shí)道路為圍繞建筑的環(huán)形路，寬度4.5m，澆筑1

17、00厚C25混凝土，道路地基土為原狀土，沒有擾動(dòng)，基底地質(zhì)良好，滿足機(jī)械設(shè)備等承載要求。2.6 現(xiàn)場構(gòu)件存放及倒運(yùn)現(xiàn)場構(gòu)件存放及倒運(yùn) 拉索構(gòu)件進(jìn)場后均存放于場地西側(cè)鋼結(jié)構(gòu)材料堆放區(qū)，位于2#塔吊吊裝范圍，距離2#塔吊約10m，材料倒運(yùn)至中心場地均通過2#塔吊倒運(yùn)，單個(gè)構(gòu)件重量均在塔吊吊裝能力范圍內(nèi)。 構(gòu)件拼裝均位于中心場地內(nèi)，場地內(nèi)維護(hù)及存放擺放條件良好，場地內(nèi)為60厚C15混凝土墊層，地基土為原狀土，承載能力良好。2.7 安全防護(hù)設(shè)施安全防護(hù)設(shè)施 中心場地為主場館區(qū)域，四周均為看臺(tái)，首層設(shè)4個(gè)安全通道，可滿足人員正常出入及應(yīng)急逃生，安全通道位于場地四角。二層以上看臺(tái)均設(shè)置定型防護(hù)欄桿。19二

18、、施工準(zhǔn)備二、施工準(zhǔn)備 2.8 進(jìn)度計(jì)劃安排進(jìn)度計(jì)劃安排20三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.1 施工思路施工思路 總體思路：索系采用高空拼裝的方法進(jìn)行安裝。首先利用中央塔架拼裝內(nèi)拉環(huán)，然后高空依次分批安裝脊索、撐桿、環(huán)索、斜索，最后張拉XS4使結(jié)構(gòu)成型。具體思路： 第1步：在場地中心搭設(shè)中央塔架，塔架高度以內(nèi)拉環(huán)高度比成型態(tài)低2.22m控制，約21.75m； 第2步：在中央塔架上拼裝內(nèi)拉環(huán)，并用纜風(fēng)繩加固； 第3步：分8批對(duì)稱安裝脊索，為減小脊索安裝的荷載，將部分脊索的調(diào)節(jié)量放松； 第4步：在地面組裝HS3，然后利用提升裝置提升外撐桿和HS3并和脊索索夾連接； 第5步：利用工裝索將

19、斜索4和外環(huán)梁耳板連接并預(yù)緊。 第6步：提升長軸看臺(tái)的各3個(gè)外撐桿，將該位置的外撐桿和相應(yīng)的索夾連接21三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.1 施工思路施工思路 第7步：在地面組裝HS1、HS2，然后利用提升裝置提升撐桿和環(huán)索并和脊索索夾連接； 第8步：依次安裝內(nèi)環(huán)直索、XS1、XS3、XS2； 第9步：張拉短軸方向的脊索； 第10步：同步提升安裝32根XS4，使結(jié)構(gòu)成型。22三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 由于索穹頂施工工藝復(fù)雜，施工過程中需要制定很多施工措施，因此先將整個(gè)施工過程通過簡單圖示的方式列出，然后再詳細(xì)闡述各施工工藝及施工措施。本

20、項(xiàng)目索穹頂施工工藝圖示如下： 第1步：搭設(shè)中央支撐胎架和環(huán)索放索馬道23三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第2步：在中央支撐胎架上拼裝內(nèi)拉環(huán)并加固24三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第3步：在馬道上展開環(huán)索 第4步：分批安裝脊索和脊索節(jié)點(diǎn)25三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示26三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第5步：提升并安裝HS3、XS3上端27三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第6步：抬高

21、長軸方向的外撐桿上節(jié)點(diǎn)28三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第7步：利用工裝索和工裝安裝XS4并預(yù)緊29三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第8步：安裝HS1和內(nèi)撐桿、XS1上端30三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第9步：安裝HS2和中撐桿、XS2上端31三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示32三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第10步：安裝內(nèi)環(huán)直索和斜索133三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法

22、3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第11步：安裝XS334三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第12步：安裝XS235三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.2 施工過程圖示施工過程圖示 第13步：拆除內(nèi)拉環(huán)與中央塔架的臨時(shí)連接設(shè)施，提升和張拉XS4就位36三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.3 中央塔架搭設(shè)中央塔架搭設(shè) 為了實(shí)現(xiàn)高空散拼的施工方案，需要將內(nèi)拉環(huán)抬高以減小脊索安裝時(shí)的內(nèi)力。對(duì)于本項(xiàng)目，短軸的脊索矢高相對(duì)較小，成型后的內(nèi)力較大，為了減小脊索的安裝內(nèi)力，最有效的措施就是將內(nèi)拉環(huán)的頂部高度抬高至和短軸的外環(huán)梁等高，使得短軸上的JS4的

23、耳板和JS1的耳板在同一高度上。 采用609x16的鋼管制作提升塔架，單根鋼管長度6m，中央用法蘭盤連接，鋼管間距2830mm，腹桿采用180 x110 x10的角鋼。結(jié)構(gòu)整體尺寸如下圖所示：37三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.3 中央塔架搭設(shè)中央塔架搭設(shè) 內(nèi)拉環(huán)與塔架位置示意圖內(nèi)拉環(huán)與塔架位置示意圖38三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.4 操作平臺(tái)搭設(shè)操作平臺(tái)搭設(shè) 1）環(huán)索放索馬道搭設(shè) 本項(xiàng)目環(huán)索一共有3圈，其中第1圈在場地內(nèi)，第2圈有一半在看臺(tái)上一半在地面，第3圈有一半在看臺(tái)上，另一半在設(shè)備層樓面上。根據(jù)環(huán)索和看臺(tái)以及三層樓面的位置關(guān)系確定每圈環(huán)索的鋪放位置及馬道搭設(shè)

24、方式。39三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.4 操作平臺(tái)搭設(shè)操作平臺(tái)搭設(shè) 1）環(huán)索放索馬道搭設(shè) 第2圈環(huán)索馬道分兩部分，一部分是場地內(nèi)的，一部分是看臺(tái)上的。環(huán)索馬道根據(jù)地面和看臺(tái)的高度搭設(shè)成高低起伏的形狀，即馬道高度距離地面0.6m左右即可，由于HS2落在看臺(tái)上的高度最高點(diǎn)為5m左右，所以搭設(shè)馬道時(shí)，馬道的高差也為5m左右。馬道的搭設(shè)位置為水平投影圓直徑小0.5m。40三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.4 操作平臺(tái)搭設(shè)操作平臺(tái)搭設(shè) 1）環(huán)索放索馬道搭設(shè) 第3圈環(huán)索馬道分兩部分，一部分是看臺(tái)上的，一部分是三層樓面上的。由于HS3分為8段，圖示紅色部分在三層樓面展開，其余部分在

25、看臺(tái)上展開，尤其是粉紅色顯示的索段在看臺(tái)上展開，待被提升至于三層樓面接近時(shí)再與三層樓面上的環(huán)索對(duì)接。41三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.4 操作平臺(tái)搭設(shè)操作平臺(tái)搭設(shè) 1）環(huán)索放索馬道搭設(shè) 42三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.4 操作平臺(tái)搭設(shè)操作平臺(tái)搭設(shè) 2）環(huán)梁處操作平臺(tái)搭設(shè) 由于拉索安裝和張拉均要在環(huán)梁耳板處進(jìn)行，因此需要在環(huán)梁耳板處搭設(shè)操作平臺(tái)，根據(jù)張拉點(diǎn)所在的位置以及張拉點(diǎn)與下方看臺(tái)之間的高度，分2種搭設(shè)形式。 第1中是位于三層樓面上方的張拉點(diǎn)，利用三層樓面進(jìn)行搭設(shè)，如圖中紅色圓圈所示位置，一共12處，根據(jù)環(huán)梁的標(biāo)高，操作平臺(tái)從三層樓面的搭設(shè)高度分別為：4.5m，

26、5.5m，7.5m。 43三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.4 操作平臺(tái)搭設(shè)操作平臺(tái)搭設(shè) 2）環(huán)梁處操作平臺(tái)搭設(shè) 第2種是其他張拉點(diǎn)，利用看臺(tái)頂面搭設(shè)，如圖中粉色圓圈所示位置，一共8處，操作平臺(tái)從看臺(tái)頂面的搭設(shè)高度約25.5m。44三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.4 操作平臺(tái)搭設(shè)操作平臺(tái)搭設(shè) 2）環(huán)梁處操作平臺(tái)搭設(shè) 45三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.4 操作平臺(tái)搭設(shè)操作平臺(tái)搭設(shè) 3）三層樓面橫梁處開口及支撐架搭設(shè) 安裝長軸方向脊索時(shí)需要在三層樓面橫梁的相應(yīng)位置開豁口，并搭設(shè)支撐架及操作平臺(tái)，方便工人操作。46三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉

27、索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系 索穹頂一共有16個(gè)軸線，根據(jù)軸線的位置對(duì)稱安裝，一次同時(shí)對(duì)稱安裝2榀，分8批次安裝完成，安裝的順序及批次如下：第第1批批第第2批批47三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系第第3批批第第4批批48三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系第第5批批第第6批批49三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系第第7批批第第8批批50三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系 第1步：沿著中央塔架外圍搭設(shè)一

28、圈腳手操作平臺(tái)。第2步：利用電動(dòng)倒鏈等工具安裝JS151三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系 第3步：利用電動(dòng)倒鏈等工具安裝JS2第4步：利用電動(dòng)倒鏈等工具安裝JS352三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系 第5步：連接JS4和工裝索第6步：牽引JS4至安裝銷軸53三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系54三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系 由于短軸的矢高小，成型后的索力很大，即使將內(nèi)拉環(huán)降低到和短軸環(huán)梁等高，在

29、安裝短軸的JS4時(shí)，索力仍然較大，最大超過300T，為了減小短軸JS4的安裝力，將短軸各6根JS4的可調(diào)量全部旋出以減小JS4的安裝力。JS4長度可調(diào)節(jié)量為165mm，因此將短軸各6根JS4的可調(diào)量全部懸出150mm，利用牽引工裝可將所有JS4通過銷軸和耳板連接，此時(shí)最大的牽引力為420KN。55三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系 長軸三層看臺(tái)樓面以上5m標(biāo)高位置處存在橫梁，在結(jié)構(gòu)成型以后脊索處于橫梁上方。由于脊索規(guī)格，僅一端錨具的重量就達(dá)到近1T，而塔吊不具備起吊能力，因此在脊索安裝銷軸以前將脊索提升至高過橫梁難度很大，因此在索系組裝時(shí)將脊索從

30、橫梁下方穿過，并在橫梁相應(yīng)位置處開豁口，隨著脊索的牽引和提升，脊索逐漸到達(dá)橫梁以上高度。長軸拉索從組裝完畢到就位的過程圖示如下圖所示：56三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系 各批次脊索安裝索力如下表所示：脊索提升過程牽引力脊索提升過程牽引力批次批次軸線牽引力（t）批次軸線牽引力（t）第第1批批4-437第5批3-6244-7373-8162-4371-6242-7371-816第第2批批3-46第6批4-6283-564-8251-462-6281-562-825第第3批批4-1042第7批1-1244-8301-3162-10423-1242-

31、8303-316第第4批批4-142第8批4-3284-3304-5252-1（1-8）422-3282-3302-52557三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 1）安裝脊索體系及撐桿和斜索上端 脊索安裝完畢后，索力如下圖所示：58三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 2）安裝HS3 HS3為2根D99的拉索，水平投影為橢圓，橢圓長軸61m，短軸56m，周長184m，呈16邊形布置，在拉索加工時(shí)分為8段，每段長度23m，47kg/m，加上錨具每根拉索的重量約2T，HS3的索夾分為2種，小索夾重量0.5T/個(gè)，大索夾重量2T/個(gè)。 HS3

32、分為8段，其中6段在看臺(tái)上展開，2段在16.4m平臺(tái)上展開，在提升時(shí)將看臺(tái)上的各3根在看臺(tái)上通過索夾連接完畢以后整體提升，然后在16.4m高度和長軸方向的HS3對(duì)接，分段標(biāo)識(shí)如下：59三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 2）安裝HS3 將短軸的HS3提升就位以后，在16.4m平臺(tái)上將HS3閉合。60三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 3）抬高長軸各3個(gè)外撐桿 由于三層樓面標(biāo)高為16.4m，外撐桿安裝完畢以后，外撐桿上端的標(biāo)高為20.8m，外撐桿長度為6.8m，不滿足安裝條件，如下圖所示： 為了在較小的提升力下安裝外撐桿，在HS3組裝完

33、畢以后就提升外撐桿的上節(jié)點(diǎn)，將外撐桿和HS3的索夾相連，然后安裝XS4并預(yù)緊，以減小該位置作用在樓板上的荷載。 為此需要借助提升架將長軸三層樓面上的各3個(gè)外撐桿提高到具備安裝外撐桿的狀態(tài)。61三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 4）安裝斜索4 為了減小長軸各3各外撐桿位置對(duì)16.4m平臺(tái)的荷載，在長軸外撐桿安裝完畢以后立即安裝XS4并預(yù)緊，以減小對(duì)樓板的荷載。 由于此時(shí)XS4不具備和外環(huán)梁耳板連接的條件，因此需要通過工裝索進(jìn)行連接，工藝如下：62三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 5）安裝提升HS1和HS2 HS1和HS2在地面的馬道

34、上展開，并將索夾按照索體上的標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行安裝，待環(huán)索閉合以后利用16個(gè)電動(dòng)倒鏈整體提升內(nèi)撐桿和HS1，達(dá)到高度以后和相應(yīng)的脊索索夾連接，完成HS1和HS2的安裝。 HS1和索夾重量合計(jì)4900KG，采用16個(gè)點(diǎn)同時(shí)提升，每個(gè)點(diǎn)的提升力為310kg，HS2和索夾重量合計(jì)24T，采用16個(gè)點(diǎn)同時(shí)提升，每個(gè)點(diǎn)的提升力為1.5T。63三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 6）安裝直索和XS1 環(huán)索安裝完畢以后，開始安裝內(nèi)環(huán)直索和XS1，由于此時(shí)環(huán)索處于松弛狀態(tài)，因此可以利用倒鏈可以安裝。64三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 7）安裝XS3 根據(jù)

35、仿真計(jì)算結(jié)果，安裝XS3時(shí)的內(nèi)力較大，最大達(dá)到15T，因此需要借助工裝進(jìn)行安裝。XS3一共有16根，分5批進(jìn)行安裝，第1批和第5批一次安裝2根，第2批第4批一次安裝4根。由于先安裝的XS3內(nèi)力較小，后安裝的XS3內(nèi)力較大，為了便于設(shè)置安裝平臺(tái)，在短軸方向的XS3先安裝，長軸方向的XS3由于在三層樓面上方比較容易設(shè)置操作平臺(tái)因此后安裝，具體順序如下：65三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 7）安裝XS366三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 7）安裝XS3 XS3的安裝采用油泵和2臺(tái)25T千斤頂進(jìn)行，利用塔吊安裝吊籠和工裝，然后采用千斤

36、頂頂推索頭和索夾耳板連接，反力點(diǎn)利用環(huán)索，安裝示意圖如下：各批次XS3安裝索力（kN）批次第1批第2批第3批第4批第5批索力（kN）326215113414167三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 8）安裝XS2 根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果，安裝XS2時(shí)的內(nèi)力較大，最大達(dá)到12.7T，因此需要借助工裝進(jìn)行安裝。XS2一共有16根，分5批進(jìn)行安裝，第2批和第5批一次安裝2根，第1批第4批一次安裝4根。具體順序如下：68三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 8）安裝XS269三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.5 拉索組裝拉索組裝 8）安裝X

37、S2 XS2的安裝采用油泵和2臺(tái)25T千斤頂進(jìn)行，利用塔吊安裝吊籠和工裝，然后采用千斤頂頂推索頭和索夾耳板連接，反力點(diǎn)利用環(huán)索，安裝示意圖如下：各批次XS3安裝索力（kN）批次第1批第2批第3批第4批第5批索力（kN）11012784543970三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.6 拉索張拉拉索張拉 本項(xiàng)目在拉索組裝完畢以后，對(duì)于JS4還有位于短軸方向的各6根（共12根）沒有張拉到位，對(duì)于XS4（共32根）均沒有張拉到位，因此需要對(duì)該44根拉索進(jìn)行張拉使結(jié)構(gòu)成型，由于成型后的JS4內(nèi)力較大，因此先張拉JS4再張拉XS4。 1）JS4張拉 根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果，最大的張拉力為339T，張拉

38、時(shí)采用2臺(tái)250T千斤頂；其他位置拉索的索力不到300T，張拉時(shí)采用2臺(tái)150T千斤頂。JS4采用U型叉耳配合承力架以及千斤頂進(jìn)行張拉。71三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.6 拉索張拉拉索張拉 1）JS4張拉72三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.6 拉索張拉拉索張拉 1）JS4張拉 JS4一共12根，分兩批進(jìn)行張拉，一次張拉6根，張拉順序如下：第1批第2批73三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.6 拉索張拉拉索張拉 1）JS4張拉 JS4張拉力列表批次脊索編號(hào)張拉力（kN）第1批JS-4d,2369JS-4d2325JS-5d2883JS-5d3883JS-4d3

39、325JS-4d,3368第2批JS-4d,11618JS-4d11417JS-5d13322JS-5d3322JS-4d1417JS-4d,161874三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.6 拉索張拉拉索張拉 2）XS4張拉 脊索張拉完畢以后，只剩下32根XS4沒有安裝銷軸和張拉，因此此時(shí)利用提升工裝將32根XS4同時(shí)提升就位并安裝銷軸。該過程中最大提升力為964KN，計(jì)算結(jié)果如下：75三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.6 拉索張拉拉索張拉 2）XS4張拉 JS4張拉力列表（取1/4對(duì)稱）斜索編號(hào)張拉力（kN）XS-1d816XS-2d,1964XS-2d1895XS-3d

40、,1943XS-3d1726XS-4d,1952XS-4d1640XS-5d195476三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.6 拉索張拉拉索張拉 2）XS4張拉 斜索張拉時(shí)的索力最大為964KN，采用2臺(tái)60T的千斤頂配合2根28.6的鋼絞線進(jìn)行張拉，張拉工藝同提升工藝。77三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法 3.6 拉索張拉拉索張拉 3）千斤頂配置 本項(xiàng)目在脊索安裝階段、XS3安裝階段、長軸外撐桿提升階段、短軸各6根拉索張拉階段、XS4安裝階段使用千斤頂和相應(yīng)的工裝。各階段千斤頂配置階段千斤頂規(guī)格千斤頂數(shù)量備注脊索安裝60T爬升頂16 XS3安裝25T千斤頂8 長軸外撐桿提升60

41、T爬升頂6 短軸各6根拉索張拉150T千斤頂16 250T千斤頂8 XS4安裝60T爬升頂32 合計(jì) 64扣除共用78 3.7 預(yù)應(yīng)力鋼索吊裝與放索預(yù)應(yīng)力鋼索吊裝與放索 本工程預(yù)應(yīng)力環(huán)索較長，拉索最長達(dá)40m，HS2和HS3的單根重量達(dá)到1.9T左右（包括索頭），根據(jù)吊車的工藝參數(shù)，滿足利用吊車放索的條件，即將拉索在地面用放索盤展開，然后利用吊車將拉索吊起，緩慢放置在馬道上。三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法79 三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法3.8 預(yù)應(yīng)力索張拉工藝預(yù)應(yīng)力索張拉工藝1、張拉設(shè)備的選用 經(jīng)過計(jì)算，施工過程中需要對(duì)短軸方向的各6根JS4和所有的XS4進(jìn)行張拉，最大張拉

42、力約339T，各位置拉索的張拉設(shè)備選用已在相應(yīng)章節(jié)描述，張拉工藝如下：80 三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法3.8 預(yù)應(yīng)力索張拉工藝預(yù)應(yīng)力索張拉工藝2、預(yù)應(yīng)力鋼索張拉前標(biāo)定張拉設(shè)備 張拉設(shè)備采用預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)專用千斤頂和配套油泵、油壓傳感器、讀數(shù)儀。根據(jù)設(shè)計(jì)和預(yù)應(yīng)力工藝要求的實(shí)際張拉力對(duì)油壓傳感器及讀數(shù)儀進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定數(shù)在張拉資料中給出。3、張拉時(shí)的技術(shù)參數(shù)及控制原則 張拉時(shí)采取雙控原則：變形控制為主，監(jiān)測結(jié)構(gòu)索力為輔助。 4、張拉操作要點(diǎn) （1）張拉設(shè)備安裝：由于本工程張拉設(shè)備組件較多，因此在進(jìn)行安裝時(shí)必須小心安放，使張拉設(shè)備形心與鋼索重合，以保證預(yù)應(yīng)力鋼索在進(jìn)行張拉時(shí)不產(chǎn)生偏心； （2

43、）預(yù)應(yīng)力鋼索張拉：油泵啟動(dòng)供油正常后，開始加壓，當(dāng)壓力達(dá)到鋼索設(shè)計(jì)拉力時(shí)，超張拉5左右，然后停止加壓，完成預(yù)應(yīng)力鋼索張拉。張拉時(shí)，要控制給油速度，給油時(shí)間不應(yīng)低于0.5min。81 三、三、 施工工藝及方法施工工藝及方法3.8 預(yù)應(yīng)力索張拉工藝預(yù)應(yīng)力索張拉工藝5、預(yù)應(yīng)力鋼索張拉測量記錄 對(duì)油壓傳感器測得拉力記錄下來，以對(duì)結(jié)構(gòu)施工期進(jìn)行監(jiān)測，主要包括變形監(jiān)測和應(yīng)力監(jiān)測。6、張拉質(zhì)量控制方法和要求 （1）張拉時(shí)按標(biāo)定的數(shù)值進(jìn)行張拉，用伸長值和油壓傳感器數(shù)值進(jìn)行校核； （2）認(rèn)真檢查張拉設(shè)備和與張拉設(shè)備相接的鋼索，以保證張拉安全、有效； （3）張拉嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，控制給油速度，給油時(shí)間不應(yīng)低于

44、0.5min； （4）張拉設(shè)備形心應(yīng)與預(yù)應(yīng)力鋼索在同一軸線上； （5）監(jiān)測應(yīng)力變形與理論計(jì)算值相差超過允許誤差時(shí)，應(yīng)停止張拉，報(bào)告工程師進(jìn)行處理，待查明原因，并采取措施后，再繼續(xù)張拉。82四、四、 施工過程監(jiān)測施工過程監(jiān)測 4.1 施工監(jiān)測目的施工監(jiān)測目的天津理工索穹頂工程施工監(jiān)測歸結(jié)起來主要有以下幾個(gè)目的：1、監(jiān)測結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息，為結(jié)構(gòu)的安全、精確成形服務(wù)；2、通過實(shí)際監(jiān)測結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果的比較，驗(yàn)證設(shè)計(jì)分析的準(zhǔn)確性83四、四、 施工過程監(jiān)測施工過程監(jiān)測 4.2 施工內(nèi)容施工內(nèi)容 1、拉索索力：每根索張力的控制都關(guān)系到結(jié)構(gòu)的成形狀態(tài)，因此應(yīng)對(duì)拉索張拉過程進(jìn)行外脊索和外斜索的索力監(jiān)測。 2、結(jié)構(gòu)變形：結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測應(yīng)能反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的整體變形規(guī)律，由于該工程特殊性，結(jié)構(gòu)變形是判斷結(jié)構(gòu)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求主要依據(jù)； 3、構(gòu)件應(yīng)力：構(gòu)件應(yīng)力監(jiān)測可以通過應(yīng)變監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)，應(yīng)變測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)盡可能布設(shè)在結(jié)構(gòu)中受力較大、受力狀態(tài)復(fù)雜、對(duì)結(jié)構(gòu)整體承載力與穩(wěn)定性有重要影響的部位。84四、四、 施工過程監(jiān)測施工過程監(jiān)測 4.3 索