四边形环索弦支结构的关键施工技术.pdf

四边形环索弦支结构的关键施工技术.pdf

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1、四边形环索弦支结构的关键施工技术杨建中刘文竞王霓(中国建筑科学研究院)I摘要l深圳火车北站站台雨棚采用国内外首创的四边形环索弦支结构,实现了约6.8万nf43×28m柱网的超大型建筑空间要求。拉索、钢棒是整个结构的核心关键,其技术难度大,施工非常复杂。本文针对四边形环索弦支结构的结构特点进行节点构造设计,并通过有限元施工模拟分析并确定张拉方案,提出安装、张拉以及监控调整等施工技术。本工程的成功为类似工程提供了很好的借鉴。I关键词l四边形环索弦支结构拉索钢棒安装张拉调整1工程概况深圳火车北站是武广高铁以及京广铁路的重

2、2结构节点及拉索、钢棒设计要枢纽站,同时深圳城市轻轨4、6号线、地铁52.1节点构造号线、国铁平南铁路以及市政新区大道也在此穿越,由于本结构形式在单元内部和单元之间的相交杆件很多,设计采用耳板的连接方式解决。首先实现了国铁、城市地铁、轻轨、公交车辆的“零换在四边形环索的四个角上采用铸钢索夹分别在四乘”。该工程建筑造型独特(如图1所示),总建筑个方向将两根相直拉索、一根斜向钢棒和一根竖向面积181035m^2,包含中间主站房及两翼对称站台撑杆连接,撑杆下端与铸钢索夹焊接,上端通过单雨棚两部分。站台雨棚单侧结构长约27

3、3m,宽约耳板与上弦弧形梁连接,而单元相交部位双向上弦130m,两侧雨棚总覆盖面积近6.8万mA2。雨棚为弧梁以及斜柱相交,通过四块耳板与相交的四根斜无站台柱雨棚,垂直股道方向标准柱距43m,平行钢棒连接。如上所述,节点构造非常复杂,一个单股道方向标准柱距28m,屋盖通过四向交叉斜柱支元内耳板数量达到20片,而且由于每个节点均为铰承于钢管混凝土落地柱上。屋盖结构采用国内外首接,下弦四边形环索一斜钢棒一撑杆体系为随机可动,创的四边形环索弦支双向连续网格钢梁体系,由上张拉成形难度非常大。所以要实现该结构概念,设网格弧梁

4、、斜钢棒、竖撑杆及四边形环索构成。通计需根据受力和变形要求考虑合理的耳板问问距过张拉斜钢棒,使四边形环索张紧、撑杆受压,改以及插销与销孔间除,而施工安装精度要求非常高,否则难以保证张拉成形。善网格梁结构的受力和变形性能。一个四边形环索弦支结构标准单元为21.5×14m,通过4个柱上单元和5个柱间单元形成一个独立的屋盖单元(如图2所示)。整个工程共216个弦支单元。图5典型圆管支撑项撑索节点三维大样图(上节点)劂6典型索夹节点大样图(下节点)2.2拉索、钢棒设计图2屋盖基本单元示意图根据上述结构节点形式和张拉施工技术

5、设计拉索和钢棒,拉索和钢棒均采用U.U双耳板型插销杨建中,中国建筑科学研究院锚具。由于四边形环索水平悬空,柔软可动,难以地址:深圳市南山区高新南一道富诚大厦7层安装工装进行张拉,所以确定张拉斜钢棒来绷紧下Email:839940889@qq.corn,电话:0755—86022722弦四边形环索的张拉方法。根据节点形式和张拉系44统设计钢棒,由于钢棒总长78m,可直接通过中各需张拉108个四边形弦支单元的432根钢棒。屋间杆体进行旋转调整长度以达到张拉目的,而不需盖结构的分批张拉必须考虑结构空间整体性引起增加调节段

6、,也可有效减少材料和降低加工难度,前后张钢棒件的相互影响、现场施工总体要求以及钢棒可调长度为±70ram。按理想条件考虑,拉索张拉人员设备等多方面因素,制定合理的张拉方案,是可以根据四边形边长定长制作的,但由于实际结通过有限元施工模拟计算确定张拉顺序、张拉数量构施工偏差是难免的,为了保证最终结构成形效果以及张拉力。根据结构特征,设计确定对称张拉(单拉索必须可调。拉索采用带中间调节套筒形式,可元内4根钢棒同时张拉、同时张拉4个以上单元)调长度为4-60ram。和先柱上单元再柱间单元两个张拉施工主要原则。设计最初为了使

7、张拉后杆件内力均匀一致,提出“整体安装、整体张拉”的方案,即等108个单元安装完毕后从中间向四周外部辐射对称张拉,为此需要8个单元同时张拉才基本达到大面积对称效果。但是该方案张拉施工在单元之间反复移动效率非常低,最主要问题的是现场施工必须流水作业,等全部结构安装到位后再分批张拉是不可能的。为此通过SAP200有限元模拟进行结构相关性研究:由于柱上单元边界刚度较大所以先张拉柱上单元,因柱间单元仍未张拉所以柱上单元张拉可不考虑相互影响。而计算结果显示柱问单元张拉对相邻已张拉的柱上单元构件内力影响不超过10%,而对隔跨单

8、元影响小于5%,由此可见单元之间的相关性不强。另外,张拉是在结构自重条件下进行,张拉后杆件(拉索和钢棒)的内力仅达到0.15ftk,而后图3拉索大样图续屋面加载施工后内力会增加至0.25ftk左右,在风和地震等最不利组合下杆件最大应力约0.35ftk,所以先后张拉的互相影响对结构成形后内力影响为3~5%,基本可以忽略。所以,屋面结构不需整片安装整片张拉,可以

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