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摘要：车辐式索承网格结构结构是一种新型杂交空间结构，其由上部单层网壳和下部索杆体系组合而成，为典型的“半钢性、半柔性”结构。整个屋盖在索网施加预应力前，结构整体的刚度较小，安全性较低，需要通过密布的胎架来支撑整个屋盖钢结构。在索网结构施加预应力的整个过程中，存在多个重难点问题，斜向支撑杆件的安装、张拉全过程的计算模拟、索网的张拉、胎架受力计算与控制等。常规索网张拉采用简单的分级对称张拉，整个索网施工工序繁琐，施工进度慢。
关键词：车辐式索承网格结构；对称；分级；分批；同步张拉；仿真计算；施工技术
一、引言
本文创新采用环桁架斜向撑杆在拉索张拉至斜撑杆安装态后，采用高空焊接早装的施工方法，避免斜撑在拉索索力张拉至100%后安装，则斜撑会成为不受力的零杆，施工完成后的结构将不能满足设计要求的问题。索网张拉采用“对称、分级、分批、同步张拉”的施工方法，对“力”和“形”实行双控，保证索力和结构空间位形的控制精度。
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二、工艺原理
整个索网张拉依照“对称、分级、分批、同步张拉”的原则进行；钢屋盖环桁架斜撑的安装安排在拉索张拉至斜撑安装态时进行（张拉约50%时），采用高空焊接的方法来消纳耳板的加工误差；斜撑安装完成后，继续张拉至100%，最终使整个结构的构件内力和空间位形达到设计要求。斜向支撑杆件的安装、张拉全过程的计算模拟、索网的张拉、胎架受力计算与控制等技术有效的解决了施工过程中安全风险高，整个索网施工工序繁琐，施工进度慢等问题。
三、主要施工方法
1、拉索张拉
索结构施工要对“力”和“形”实行双控，即控制拉索索力和结构空间位形。索系预应力的建立通过张拉径向索来实现，通过拉索的张拉实现对结构整体“形”的控制，最终使得结构“力”和“形”相统一，达到规范和设计要求。
在确定拉索的张拉方案之前，必须进行结构张拉全过程的有限元力学计算，求解拉索张拉力的正确数值，了解结构在张拉过程中的变形和应力情况，预控在先。径向索的张拉采用对称分批、分级同步、循环张拉的原则和方法，将径向索对称的划分为6批次，张拉阶段分成4级：预紧→50%（第1级）→90%（第2级）→100%（第3级），主动张拉点位于径向索与环梁的连接端，每一批次的径向索同步张拉至相应的索力级，逐级循环张拉至100%。
钢索张拉控制采用双控原则：索力和位形。
1）第1、2级张拉时，以控制撑杆偏摆量和索长收缩量为主，控制目标为：各榀径向索的撑杆偏摆量和索长收缩量基本协调。
2）第3级张拉时，以控制索力为主，控制目标为：张拉锚固后的索力达到施工分析的理论张拉力。
2、斜撑安装
环索索夹上的斜撑需要待拉索张拉至斜撑安装态后进行补装。
由于采用主动张拉径向索的张拉方法，当环索和径向索安装后未张拉前，拉索呈低应力的悬垂状态，撑杆下端向场内有较大的偏摆。当张拉径向索时，撑杆逐渐从倾斜姿态转为竖直，即撑杆存在大转动。但是，斜撑上端的可转动方向沿环向的，另外可径向转动的斜撑下端节点为倾斜的销轴耳板连接，其耳板的转动轨迹为曲面，而非连接耳板所在的平面，因此斜撑的上下端都难以适应大转动。
环索上的环桁架斜撑是整个结构的重要受力构件，对结构刚度的增加有一定的作用，如果斜撑在拉索索力张拉至100%后安装，则斜撑会成为不受力的零杆，施工完成后的结构将不能满足设计要求。故而环索上的斜撑待拉索张拉至一定阶段后补装，并在后续径向索张拉过程中参与结构的受力和刚度的增加。
3、胎架卸载
①“变形协调、卸载均衡”的原则。卸载实际就是荷载转移过程，在荷载转移过程中，必须遵循“变形协调、卸载均衡”的原则。不然有可能造成临时支撑胎架超载失稳，或者罩棚结构局部甚至整体受损。因为施工阶段的受力状态与结构最终受力状态完全不一致，必须通过施工验算，制定切实可行的技术措施，确保满足多种工况要求。
②“中间向四周，中心对称”的原则。卸载由中间向四周，中心对称进行，通过放置在支架上的可调节点支承装置（千斤顶），经多次循环微量下降来实现“荷载平衡转移。
③“分区、分阶段按比例下降”原则。为防止个别支撑点集中受力，宜根据各支撑点的结构自重挠度值，采用分区、分阶段按比例下降或用每步不大于10mm的等步下降法拆除支撑点（临时支座）。
④“精确计算，严格监控”的原则。在卸载过程中由于无法做到绝对同步，支架支撑点卸载先后次序不同，其轴力必然造成增减，应根据设计要求或计算结果，在关键支架支撑点部位，应放置检测装置（如贴应变片）等，检测支架支点处轴力变化，确保临时支架和网架的安全。
在卸载过程中，必须严格控制循环卸载时的每一级高程控制精度，设置测量控制点，在卸载全过程进行监测，并与计算结果对照，实行全过程信息化施工管理。
4、施工监测
拉索索力监测采用的方法为油压表读数法、频率计法和磁通量传感器法；
结构位移位形监测则使用全站仪来监测关键点的位移。同时，使用振弦式表面应变计监测钢结构关键构件的应力。
四、结束语
车辐式索承网格结构结构索网施加预应力前，结构整体的刚度较小，安全性较低，需要通过密布的胎架来支撑整个屋盖钢结构。在索网结构施加预应力的整个过程中，存在多个重难点问题，斜向支撑杆件的安装、张拉全过程的计算模拟、索网的张拉、胎架受力计算与控制等。本文通过有限元分析对索网张拉采用“对称、分级、分批、同步张拉”的施工方法，对“力”和“形”实行双控，保证索力和结构空间位形的控制精度。
参考文献
[1]《钢结构设计规范》 （GB50017-2003）,中华人民共和国建设部, 2003年
[2]《空间网格结构技术规程》 （JGJ 7-2010）,中华人民共和国建设部, 2010年
[3]《索结构技术规程》 （JGJ 257-2012）,中华人民共和国建设部, 2012年
论文作者:张林萌,胡雷嵩,魏华松,张兴
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/18
标签：结构论文; 撑杆论文; 对称论文; 受力论文; 过程中论文; 支撑点论文; 拉索论文; 《防护工程》2018年第31期论文;