带单向斜拉杆的大跨度钢桁架施工技术（论文新技术）

1、带单向斜拉杆的大跨度钢桁架施工技术何 辉1，郐国雄1，朱继华2，王博锐2（中建钢构有限公司，深圳 518040）摘要：东莞篮球中心钢屋盖为马鞍形空间异形结构，各三角桁架分属不同空间位置，受力体系为非平面空间错位发散性体系，应力分布极为复杂。桁架中的单向斜拉杆在国内尚属数次采用，没有相关经验。钢拉杆安装到位后的张拉引起的局部应力变化会引起整个屋盖的应力重分布。因此，如何将带单向斜拉杆的大跨度三角桁架吊装到位并临时固定；如何选定合理的安装方案及钢拉杆的张拉顺序，使整个屋盖的受力体系不出现异变；如何在钢拉杆整体完成张拉之前保证结构的整体稳定性与安装精度，同时考虑安装费用的控制，此类问题的综合性研究探

2、讨，对今后本类型结构的施工具有重要意义。关键词：钢桁架；单向斜拉杆；钢拉杆张拉；十字型双面临时交叉撑；应力重分布The Construction Technology of Large-span Steel Trusswith One-way Diagonal BarHe Hui1，Kuai Guoxiong1，Zhu Jihua2，Wang Borui2(China Construction Steel Structure Corp. LTD Shenzhen Guangdong 518040，China)Abstract: The steel roof of basketball cent

3、er in Dongguan is a saddle-shaped structure whose triangle trusses located in different spatial position with complicated stress distribution. With no experiences, it is the first time of the one-way diagonal bar in the truss putting into use. The changes of stress of a part caused by the tension of

4、 the steel bar will lead to the stress redistribution of the whole roof. How to hoist the truss and settle it? How to choose a reasonable installation plan and order the tension of steel bars so as to control the force system of the whole roof? How to ensure the whole structures stability and accura

5、cy during installation? How to control the total cost? The studies on these problems are significant for construction of the same kind structure in the future.Key words: Steel truss; One-way diagonal bar; Tension of a bar; Temporary crossing braces; Stress redistribution近年来钢结构行业采用新理论、新技术和采用新结构、新材料与新

6、工艺后，其建筑设计、结构设计水平和钢结构产品水平均明显提高。但钢桁架中的单向斜拉杆在国内尚属首次采用，对钢桁架在吊装过程中的应力变化和对钢桁架应采取的临时稳定措施未进行相关研究和探讨；与此同时，单向钢拉杆在钢桁架中的张拉工艺和顺序的确定也未有很好的分析。基于上述原因，本文对带单向斜拉杆的大跨度钢桁架在吊装中的施工模拟计算、临时稳定措施的设置和钢拉杆张拉施工等进行了计算与分析，并形成了较好的经济效益和科技成果，对未来类似钢桁架施工的收稿日期：2011-8-28；作者简介：何辉（1981 -）男，本科学历，中建钢构有限公司工程师，广东省深圳市福田区车公庙泰然八路水松大厦17层，邮编：518040，

7、电话mail：工程将起到较好的参考和借鉴作用，具有很好的现实意义。纵观国内已建成的各大型场馆及我公司所做工程中，类似本工程的屋盖带单向斜拉杆的三角桁架结构还是首次，无相似结构的安装技术，我们将充分运用公司的施工技术实力，项目技术人员努力攻关，争取在本项目中积累相关工程的经验，为以后类似工程施工提供经验指导。1 工程概况 本工程钢结构屋盖采用的是马鞍型车辐式结构，大屋盖直径约为160m，小屋盖为支撑于大屋盖直径30m内环上的圆形平屋盖，外沿直径为42m，呈马鞍型外环的异形空间曲面。外环的28根环向布置的落地V形柱和支撑于大屋盖上（沿直径11

8、9.76128.22m近似椭圆上均匀布置）的28根斜柱共同支承屋盖。外环V形柱为直径610mm的圆钢管柱，长度为22m31.5m；内环斜柱为直径299mm的圆钢管柱，最大长度不超过6m，内环柱以内大屋盖最大跨度为128.22m，大屋盖最大单榀桁架水平长度约为49m，重量约35吨。桁架高度为010m，桁架弦杆均为焊接箱形或类箱形截面，壁板最大厚度为50mm，局部变高，变厚；桁架直腹杆为圆钢管截面；斜腹杆为高强钢拉杆。马道结构通过方管拉杆与结构主杆件刚性连接，共4榀。钢结构主要材料为圆钢管和箱型梁，材质为Q345B、Q390C、Q390C-Z15及45#锻造件，钢结构总重量约4266t。图1 钢屋

9、盖整体效果图Fig.1 The rendering picture of the steel roof图2 带单向斜拉杆的钢桁架效果图Fig.2 The rendering picture of steel truss with one-way diagonal bar2 钢桁架临时支撑设计与验算2.1 钢桁架临时支撑设计 由于钢桁架跨度大，且斜腹杆只可受拉不可受压。经计算，在起吊过程中，部分斜拉杆会产生轴向压力，因此需设置临时刚性支撑。当钢桁架吊装完成后，与相邻构件完成对接焊及其内部斜腹杆产生拉力后方可拆除。其设置示意图见下图3 钢桁架临时支撑设置示意图Fig.3 The settle of

10、 temporary brace2.2 钢桁架临时撑杆验算采用槽14a作为临时支撑，双边设置，同时双边之间亦用槽14a连接（其间距不大于2米），以减少临时支撑的长细比来提高其整体稳定性。得出桁架本身及临时支撑的应力比均小于1，满足要求。采用MIDAS有限元计算分析软件对设置的吊点进行吊装过程分析，计算结果如下：图4 结构变形矢量和（mm）Fig.4 The sum deformation of the structure图5 结构应力分布云图（N/mm）Fig.5 The stress distribution of the structure根据计算结果表明，设置此形式的吊点，吊装过程中吊装

11、单元结构最大变形为6.460mmL/400(L为桁架跨度），最大应力为66.29N/mm310N/mm，符合规范要求。2.3 钢桁架钢丝绳验算（1）钢桁架吊点设置钢桁架+GZ2吊装单元长约49m，重心约在离GZ2一端2/3处。设置4个吊点；吊点位置设在直腹杆与上弦杆交接处的节点上，采用绑扎的方式起吊。吊点设置示意图如下：图6 钢桁架吊点设置示意图Fig.6 The settle of hoisting point of the steel truss（2）钢桁架吊绳验算钢丝绳选用637+1型号，公称抗拉强度为1670MPa的钢丝绳。最不利钢丝绳受力大小为：360/4 cos30 =103.92

12、N，依据（13.1.1 吊绳计算)。 钢丝绳容许拉力计算: 钢丝绳容许拉力可按下式计算: Fg= Fg/K其中: Fg钢丝绳的容许拉力(kN)； Fg钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN),取 Fg=104kN；考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数， =0.82；K钢丝绳使用安全系数，取 K=5；经计算得 Fg=Fg K/=634.14KN选择637+1，公称抗拉强度为1700MPa，直径为32.5mm的钢丝绳，钢丝绳的钢丝破断拉力为Pp=666.50kN634.14kN故选择钢丝绳为637+1，公称抗拉强度为1700MPa，直径为32.5mm的钢丝绳。3 钢桁架吊装的工况分析钢桁架总拼后单片重量最重为35

13、吨，经分析采用1台600吨履带吊，塔式超起工况，主臂长为66米，副臂长72米，吊装半径为75米时可吊装53.8吨，满足施工要求，其工况分析图见下所示图7 钢桁架吊装最不利工况分析图Fig.7 The performance analysis of the hoisting of steel truss4 钢桁架施工4.1 钢桁架地面拼装拼装钢桁架直腹杆、斜腹杆、斜撑及GZ2，同时完成所有对接口固定，地面拼装图见下所示图8 钢桁架地面拼装示意图Fig.8 The assembling of steel truss on the ground4.2 钢桁架安装安装第一榀主桁架临时侧向稳定支撑；60

14、0t履带吊将拼装单元吊离拼装胎架，平放在平整的地面上；将吊装用钢丝绳与吊耳绑扎牢固，调整好钢丝绳角度；在桁架两端挂好溜绳，同时挂好缆风绳；图9 缆风绳与吊装绳索绑扎示意图Fig.9 The binding of the ropes履带吊缓慢起钩，先将拼装单元翻身直立，然后起吊至安装位置，过程中安排两人拉动绳索，调整拼装单元在空中的方向，防止碰撞；先测量定位主桁架与内环桁架相接的一端，并用临时连接耳板固定；通过拉动手动葫芦，使带GZ2的一端缓慢下降，并调至与GZ2柱脚埋件对齐；测量校正后将GZ2与其埋件临时焊牢，并将GZ2两侧临时撑杆焊牢，同时拉设缆风绳； 先松钩，测量复核无误后解钩。钢桁架吊装

15、示意图见下图所示：图10 钢桁架吊装示意图Fig 10 The sketch of the hoisting of steel truss5 结束语采用单向斜拉杆构成稳定受力体系的大跨度三角桁架同网架比，杆件较少，节点美观，可以建造出各种体态轻盈、造型独特的大跨度结构，在公共民用建筑中，尤其是在大型会展和体育场馆建设中，有着广泛推广应用的发展前景。在保证安装过程安全性的前提下，既要保证空间桁架体系整体安装的质量精度，又要尽可能的加快安装速度，对以上问题进行综合性研究探讨，对今后本类型结构的施工具有重要意义。参考文献 1 GB50017-2003. 钢结构设计规范S. 北京: 中国计划出版社, 20032GB502052001.钢结构工程施工质量验收规范S.北京：中国建筑工业出版社，2001.3JGJ812002.建筑钢结构焊接技术规程S.北京：中国建筑工业出版社，2002.4GB500262007.工程测量规范S.北京：中国计划出版社，2007. 论文题目带单向斜拉杆的大跨度钢桁架施工技术论文归类 设计分析计算； 钢结构加工制造； 钢结构施工技术； 其他第 一 作 者 信