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摘要：随着城市建筑结构形式的不断发展，大空间、大跨度建筑越来越多，建筑功能越来越完善，因而结构设计也越来越复杂。因此，张弦梁结构应运而生。张弦梁结构施工技术从钢索及撑杆安装到与钢架节点安装，从拉索张拉到张拉过程检测，妥善解决了椭圆球体钢屋盖预应力张弦结构在大跨度空间上合理受力的问题，应用后取得良好效果。哈尔滨市哈西客运综合交通枢纽工程公路客运站应用张弦梁施工技术，增加了建筑空间，充分满足建筑使用功能，更好地解决客运站售票中庭大厅、地铁换乘区大厅及商场采光穹顶等大空间、大跨度结构采光、使用功能问题。
关键词：交通枢纽工程；张弦梁；施工技术
一、工程概况
该工程建设地点高铁东广场南侧，中兴北街与快速路交口处。总建筑面积54316.07平方米（为一级客运站），用地面积40570平方米，建筑地上为三层，地下二层，建筑最高点高度24.290米，框架结构，其中屋面采光顶部分采用张弦结构体系，最大跨度为34米，主体钢架架下弦为拉索结构。建筑功能布局为大车停车库、客运站用房（售票厅、候车大厅、母婴候车室、客运站辅助用房等）及信息中心等，该工程2010年9月1日开工，2012年10月20日竣工。
二、工艺特点
张拉弦索钢结构由三类基本构件组成，可以承受弯矩和压力的上弦刚性构件、下弦的高强度拉索以及连接两者的撑杆组成。张弦梁结构通过在下弦拉索中施加预应力使上弦压弯构件产生反挠度，结构在荷载作用下的最终挠度得以减小，而撑杆对上弦的压弯构件提供弹性支撑，改善结构的受力性能。上弦的压弯构件采用拱梁或桁架梁，在荷载作用下拱的水平推力由下弦的抗拉构件承受，减轻拱对支座产生的负担，减小滑动支座的水平位移。
三、施工要点
1、张弦梁工法施工技术中的撑杆构件工厂化加工、拉索张拉过程中计算机仿真模拟技术和分级张拉及位移监控与索力双控的张拉施工工艺属于省内领先水平。
2、张弦梁结构的上弦构件按照初始形态给定的几何参数加工放样，在张拉时，由于上弦构件刚度较弱，拉索的张拉力势必导致上弦构件产生向上的变形。
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3、当张拉索张拉完毕后，结构中上弦构件的形状易偏离初始状态，从而不满足设计的要求，张弦结构上弦构件的加工放样充分考虑了拉索张拉产生的变形影响，在工厂精确放样机械加工，拉索现场安装，充分利用高强度索的强抗拉性能来改善结构整体的受力性能。
四、施工工艺流程及施工操作
（一）拉索、撑杆进场检验及保护
1.杆件进场检验
1）为确保原材料质量，本工程所用Q235-A焊接钢管采用正规厂家生产的定型产品。并需具有出厂合格证、材料质量证明书。
2）材料进厂后进行5%抽检，必须符合GB8162-88标准，钢材力学性能指标检测项目为拉伸及弯曲试验，在WI—100型油压式万能材料试验机上进行，合格后开具试验报告。
2、拉索保护
1）张拉索外设两层彩色PE防护层，每层厚度大于1.0mm。
2）张拉索钢丝在在护套内按集团束布置，不进行绞合。锚具与钢索交接处应做防水处理。
3）成品拉索在生产制作过程中应采取诸多防护手段，在出厂前对索体进行必要的包装防护。
（二）施工准备
1.现场应具备条件：
1）场地平整、清除障碍物，保证钢构件进场的道路畅通无障碍物，提供构件堆放场地（约500平米）及施工电源，保证车辆进出方便。
2）安装拉索时，在桁架的下弦径向索节点处铺设通道及操作平台，径向索与环向索和撑杆节点处铺设通道及操作平台，便于施工操作，确保施工安全。
3）确定定位轴线及标高控制点。
4）确保施工过程中必备的主要消防设施，提供夜间照明。
2．技术准备：
1）技术部门与设计部门进行设计交底，了解设计意图，组织有关人员对设计图纸进行会审工作，掌握施工图内容、要求及特点，以便合理安排施工。
2）组织有关人员进行现场勘察，确定进度计划、施工脚手架的搭设要求及现场安装电源、材料和安装机具的堆放场地。
3）材料部门根据设计图纸要求和有关部门提供的购置计划，组织原材料及各类零配件进场，做好审核验收工作，并与质检部门配合进行材料的复检工作。
4）组织人员进场，并进行安全教育和技术交底。进入现场安装前，组织测量人员进场验线，并办理中间工序交接手续。所有测量仪器要按规定进行计量检验。
2.索及撑杆与钢架节点的安装
将索体调节到最大调节长度，便于索体牵引安装到位，用卷扬机、钢丝绳通过滑轮组或电动葫芦牵引到位，将索体拉到耳板处并用手拉葫芦配合安装，将索体连接在节点上，拉紧钢索，穿入钢销，索体重量较轻的索，可用垂直提升机安装到位。
撑杆安装，在张拉时自重状态上CG撑杆平面内偏摆量控制在3.5mm。
（三）预应力拉索张拉
1.张拉方案确定
1）采光顶部分采用张弦结构体系，预应力施工主要有以下特点：
a采光顶屋盖结构形式复杂，形状为椭圆型，撑杆与索所在平面垂直，增加了结构安装初始定位的难度，张拉过程中必须保证索受力均匀。
b整个施工过程中结构受力状态复杂，经历了多个不同的施工状态，整个施工过程需要高精度施工监测系统进行监测，将监测结果与理论结果相互修正来控制施工精度，确保张拉完成后的工程质量，达到设计要求的预应力状态。
2）预应力施工方法分析比较：
目前常用的预应力施工方法有撑杆顶升法、索张拉法，两种方法各有优缺点。
a撑杆顶升法顶升力较小，张拉装置吨位要求较低，但是撑杆顶升法可控性较差，不易控制索系的稳定，且需要对环索和径向索进行精确下料，施工难度高；
b索张拉法对张拉装置吨位要求较低，但是对张拉装置的数量要求较多，由于该法可控张拉点较多，索力可控性好，成型精度较高。
综合分析两种方法的优缺点，并结合预应力施工的特点，本工程选用索张拉方案进行预应力张拉施工。
五、质量控制
1、遵守国家、地方有关法律法规的规定。
2、严格控制撑杆、索夹构件加工精度。张弦梁构件的制作和安装的每道工序均应进行质量检查，凡未经检查，不得进行下一道工序施工。安装完成后必须进行检查验收。
3、从拉索的制作加工、安装方法及质量要求，在每一工序施工前均由技术人员进行详细交底及现场指导。对于复杂节点的处理先做样板，组织现场操作人员现场学习，同时加强三检制度。将质量检查工作贯穿于施工全过程，并严格执行质量奖罚制度，使施工工序质量达到内控要求。
结束语
本工程张弦梁结构施工技术给类似工程的施工提供了宝贵的经验，并且培养了一批优秀的专业施工人员，进一步促进了张弦梁结构在我国建筑行业中的发展与应用。
参考文献
[1]王秀丽，丁南生，柴宏.大跨度张弦梁结构非线性地震响应及参数分析[J].空间结构.2006（02）
[2]吴杰，张其林.基于混合变量的张弦梁结构优化设计研究[J].四川建筑科学研究.2006（02）
论文作者:金利1,黄尚勇2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/27
标签：撑杆论文; 构件论文; 结构论文; 拉索论文; 上弦论文; 预应力论文; 客运站论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;