平面张弦梁结构施工技术研究

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2、术，对预应力张弦梁结构在施工关键技术进行了探讨。　　关键词：张弦梁，施工技术，支撑　　　　由日本教授M.Saitoh于80年代提出的张弦梁结构是一种新型杂交屋盖结构形式，是通过撑杆将拱(梁)和索杂交而成。它充分发挥了拱型结构的受力优势同时充分利用索材的高抗拉强度，使结构集受力合理、施工快捷、形式简洁、造型新颖等众多优点于一身。由于自身的优点，张弦梁结构作为一种张拉大跨度空间结构被用于越来越多的大型建筑。顾名思义，这种结构最初是由“将弦进行张拉，与梁组合”这一基本形式而得名，随着对这种结构体系的深入研究和理解，又出现了一些其他形

3、式，但各种形式的张弦结构在组成上具有共同特点那就是均通过撑杆连接抗弯构件（如梁，拱）和抗拉构件（如索），通过在抗拉构件上施加预应力，减轻压弯构件负担的自平衡体系。　　一、引言　　较大跨度的预应力张弦梁结构在施工过程中表现出诸多技术和力学问题，主要包括：　　1.索端节点部位厚板与铸钢件的焊接；　　2.张弦梁在吊装及吊装过程中结构及构件的稳定性计算；　　3.设置临时支撑的最佳布置及对结构安全的影响；　　4.拆撑过程中的安全问题及计算；　　5.结构的成型问题及计算；　　6.结构的整体提升方法及设计计算；　　7.对结构进行必要的实时监

4、测等。　　二、平面张弦梁制作工程中的索端节点部位厚板与铸钢件的焊接　　对焊缝进行分类，重点攻克铸钢件与80钢板坡口节点设计及焊接工艺要求，焊接材料选择，采用CO2半自动气体保护焊的方法，编制合理的焊接程序，控制焊接变形和消除焊接应力，成功的解决了铸钢件与80厚钢板焊接的难题；并且在不采用“伽马源”检测的情况下，采用超声波和X光拍片分层的探伤工艺，对出厂焊缝进行了100%无损检测，保证了焊接质量。　　三、结构构件吊装过程分析　　3.1吊点的选择及原则　　在决定张弦梁结构的吊装方案时，吊点的选择和吊点的分布是首先要考虑的问题。例如

5、一平直的简支梁结构，要将其吊装到设计标高与两柱头连接，其吊点的选择和吊点的分布要保证起吊后的梁在自重作用下两端的轴向相对变形等于或接近零，这样吊装到设计位置的梁就能准确的就位，不会超长也不会缩短。依据这个原则，吊点的选择要满足下面两条：　　1.吊件两端的轴向相对变形等于或接近零　　2.吊件的变形和弯矩分布比较均匀，且数值最小　　这样可以最大限度的保证吊装过程的安全进行。如果吊件的截面沿轴向是变化的或结构自重分布不均匀，则吊点的选择按上述原则通过有限元结构分析软件计算确定。一般情况下，吊绳与吊件轴线之间有一定的夹角(通常在45~

6、60)，吊绳水平分力会对构件产生轴向压力，计算时要考虑到它们的影响。　　3.2平面外的屈曲分析　　在制定吊装方案时，确定吊点及其分布，对于张弦梁结构仅凭经验是不够的，必须通过必要的分析和计算才能确定。最重要的是在起吊过程中，结构在保证平面内稳定条件下，不发生平面外失稳。平面内稳定主要是验算上弦构件的局部失稳或强度破坏。平面外失稳是一个整体失稳破坏，与吊点的多少和分布有密切关系。吊点愈多，愈不会发生平面外失稳。当张弦梁结构的上弦为桁架结构时，平面外整体稳定计算是一个比较复杂的问题，可把桁架模拟成实腹式构件进行简化分析，也可应用A

7、NSYS有限元软件计算其平面外特征值，来评价结构平面外的稳定性能。　　四、临时支撑和永久支撑的相互作用　　4.1拆撑过程的关键问题　　大多数结构都存在结构安装完毕后，临时支撑拆除的问题，简单的称为拆撑过程。对拆撑过程而言，有三大组成要素：永久结构、临时结构和千斤顶。相对于安装过程而言，永久结构已经形成一个整体，刚度较大，同时相对于使用期荷载而言，结构在拆撑过程中的安全储备较大，但是由于拆撑造成的内力重分配会对结构的局部受力产生较大的影响，因此永久结构在拆撑过程中的分析也是一个关键的问题。　　对临时结构而言，同样存在和永久结构面

8、临的拆撑过程中内力重分配对结构局部构件产生的影响较大的问题。拆撑的方案也直接影响临时支撑结构的设计。同时支撑的刚度会对拆撑过程中永久结构产生影响。因此对这些问题都必须给予很高的重视。　　拆撑过程通常也是千斤顶卸载的过程。当千斤顶布置较多时，卸载只能分批进行。这样先行卸载的千斤