天津理工大学索穹顶 施工组织设计

1、1天津理工大学体育馆索穹顶结构天津理工大学体育馆索穹顶结构2 索穹顶，是在二十世纪八十年代由国外引进而来的。截至索穹顶，是在二十世纪八十年代由国外引进而来的。截至2016年，在国内已年，在国内已建成三个索穹顶工程，分别为建成三个索穹顶工程，分别为无锡新区无锡新区科技交流中心索穹顶、山西太原煤炭交易科技交流中心索穹顶、山西太原煤炭交易中心索穹顶和内蒙古伊金霍洛旗全民健身中心索穹顶。中心索穹顶和内蒙古伊金霍洛旗全民健身中心索穹顶。索穹顶结构大量采用预应力钢索，压杆少而短，所以能充分发挥钢材的抗拉强度，索穹顶结构大量采用预应力钢索，压杆少而短，所以能充分发挥钢材的抗拉强度，结构效率极高。自从结构效率

2、极高。自从20世纪末问世以来，便以其新颖的造型、巧妙的构思、合理世纪末问世以来，便以其新颖的造型、巧妙的构思、合理的受力、经济的造价、快速的施工，赢得了工程师们的喜爱，并被成功地应用在的受力、经济的造价、快速的施工，赢得了工程师们的喜爱，并被成功地应用在一些大跨度、超大跨度建筑的屋盖设计中，是近年来国内外空间结构的研究热点一些大跨度、超大跨度建筑的屋盖设计中，是近年来国内外空间结构的研究热点之一。之一。 索穹顶结构来源于美国建筑师索穹顶结构来源于美国建筑师R.B.Fuller于于1962年提出的张拉整体思想：结年提出的张拉整体思想：结构中尽可能地减少受压状态而使结构处于连续的张力状态，从而实现

3、构中尽可能地减少受压状态而使结构处于连续的张力状态，从而实现“压杆的孤岛压杆的孤岛存在于拉杆的海洋中存在于拉杆的海洋中的设想。美国工程师的设想。美国工程师Geiger对对Fuller的张拉整体思想进行了的张拉整体思想进行了演变和发展，开创性的提出了索穹顶体系的概念，并在演变和发展，开创性的提出了索穹顶体系的概念，并在1988年的韩国汉城奥运会年的韩国汉城奥运会体操馆和击剑馆中首次将其付诸实践。此后体操馆和击剑馆中首次将其付诸实践。此后,美国工程师美国工程师Levy对对Geiger设计的索设计的索穹顶中索网平面外刚度不足、容易失稳等缺点进行了改进穹顶中索网平面外刚度不足、容易失稳等缺点进行了改进

4、, 将辐射状脊索变为三角将辐射状脊索变为三角化联方型布置脊索化联方型布置脊索, 成功设计了成功设计了1996年亚特兰大奥运会的主体育馆乔治亚穹顶。年亚特兰大奥运会的主体育馆乔治亚穹顶。到目前为止世界上已建成十几座索穹顶结构建筑，主要分布在美国、韩国等发达到目前为止世界上已建成十几座索穹顶结构建筑，主要分布在美国、韩国等发达国家。国家。 根据几何拓扑形式的不同，索穹顶结构分为根据几何拓扑形式的不同，索穹顶结构分为Geiger型、型、Levy型、型、Kiewitt型、型、鸟巢型、混合型等多种形式。鸟巢型、混合型等多种形式。3内容一一. .工程概况及特点工程概况及特点二二. .施工准备施工准备三三.

5、 .施工工艺及方法施工工艺及方法四四. .施工监测施工监测五五. .监理工作要点监理工作要点4一、工程概况1.1 工程基本概况工程基本概况 天津理工大学体育馆工程位于西青区宾水西道391号天津理工大学校区内，是第十三届全运会比赛场馆之一。 该工程为公建类建筑，项目总投资19829万元，项目建成后可满足手球、篮球、排球和羽毛球等项目比赛和训练的需求。本工程主体高度27.5m，主体单层，局部三层，总建筑面积约17100。主体结构采用全现浇钢筋混凝土框架结构体系,楼盖采用全现浇梁板结构承重，主馆屋面大空间部分采用索穹顶结构。建筑物周围约50m范围内没有建筑物，也没有地下室等构筑物，地质情况良好。5一

6、、工程概况1.2 索穹顶结构工程概况索穹顶结构工程概况 体育馆屋盖平面投影为椭圆形，投影面约为6400m2，柱顶不等高，平均标高为22.950米。屋盖结合建筑造型采用索穹顶结构形式，长轴102m，短轴82m，内设三圈环索及中心拉力环，最外圈脊索及斜索按照levy式布置，共设32根，与柱顶混凝土环梁相连，内部脊索及斜索呈盖格式布置，每一圈设16根，拉索最小规格D60mm，最大规格133mm，整个索网和内拉环、撑杆的总重量约353T。6一、 工程概况1.2 索穹顶结构工程概况索穹顶结构工程概况拉索平面布置图拉索平面布置图7一、 工程概况短轴剖面短轴剖面长轴剖面长轴剖面1.2 索穹顶结构工程概况索穹

7、顶结构工程概况8一、 工程概况 中间撑杆上节点中间撑杆上节点外撑杆上节点外撑杆上节点中间撑杆下节点中间撑杆下节点外撑杆下节点外撑杆下节点-叉耳连接叉耳连接1.2 索穹顶结构工程概况索穹顶结构工程概况外撑杆下节点外撑杆下节点盖板连接盖板连接内拉环三维示意图内拉环三维示意图9一、工程概况一、工程概况 1.3 工程特点工程特点1）结构形式新颖、跨度大 本项目索穹顶结构是Geiger型和Levy的结合体，内侧为Geiger型，最外圈为Levy型，最大跨度达到102m，是国内首个跨度超过100m的索穹顶结构，环梁为高低不平的马鞍形，国内外都比较罕见，可借鉴的施工及监理经验很少。2）本项目索穹顶为非极对称

8、结构 目前国内已经建成的3座索穹顶结构均为极对称结构，但本项目索穹顶结构只有两个对称轴，外环梁的高度不等，最高27.947m，最低22.215m，由于外环梁的形状高低起伏造成在提升过程中的索力、提升用的工装钢绞线长度都不相同，增加了提升过程的难度。 3）结构内力非常大 为了保证结构成型后的形状，以及各种工况下拉索不出现松弛，成型态下脊索的内力差别比较大，短轴脊索的内力超过500T，长轴脊索的内力75T，超大的内力为结构提升和张拉带来很大的难度。10一、工程概况一、工程概况 1.3 工程特点工程特点4）拉索规格大 本项目拉索最大规格为D133m的高钒拉索，由于拉索单位重量大，索体本身的刚度也不能

9、忽略，且整个索网和内拉环、撑杆的总重量达到353T，对展索和拉索提升都提出了很高的要求。5）场地内的已建土建结构对结构安装工艺有影响 本项目在长轴方向布置有土建结构，三层结构的高度为16.4m，在三层的边缘还布置有5m高的柱子和梁。在成型以后，该土建结构和穹顶结构没有位置冲突，但是采用提升工艺进行穹顶的安装，则土建结构对提升工艺有很大的影响。11一、工程概况一、工程概况 1.3 工程特点工程特点6）结构在短轴方向的HS1和内拉环之间布置有内环直索 该结构在短轴方向的HS1和内拉环之间布置有内环直索，短轴每个方向各布置5根，一共10根。内环直索的作用可以减小HS1的内力且使环索受力均匀，这也是相

10、对其他类似索穹顶结构的一个新的特点。12一、工程概况一、工程概况 1.4 施工重点难点分析及解决措施施工重点难点分析及解决措施施工阶段重难点内容解决措施深化设计阶段索系找型分析根据设计给定的终态模型进行逆推分析索夹及拉索端部连接耳板的深化设计通过对索夹和节点进行有限元分析，对索夹和节点进行优化，做到受力合理、构造简单、安全可行拉索下料结合土建结构、钢结构模型和结构受力确定拉索下料长度，进行误差分析确定拉索下料误差精度提升反力点设计根据确定的提升工艺并考虑提升张拉的空间，设计合理的反力耳板施工准备阶段施工方案确定；施工过程模拟计算对结构进行整体建模，并进行全过程施工仿真计算分析，得到各个状态的索

11、力、变形、应力等拉索提升工装的设计、加工通过有限元分析确定合理的工装形式并确保满足受力索系施工实施阶段主索系拉索组装制定合理的组装顺序和工艺，确保拉索不弯折、跳丝确保施工中索夹不滑移通过标记点确保两根环索对齐，通过过程中的多次拧紧螺母及其他措施，确保索夹不产生滑移提升过程的提升精度控制通过在工装钢绞线上的标记点以及不间断的测量确保各轴线的提升量与方案一致施工过程监测采取可靠监测手段对关键部位的索力、位移进行监测土建结构保护在拉索与看台、三层路面上设置保护措施，通过施工工艺尽量避免拉索与看台发生碰撞质量管理及后勤保障人、机、料的及时供应及保障按照公司1号工程的管理要求，由公司总经理负责，确保人、

12、机、料的供应和保障。安全、质量及工期保障安全方面：编制安全施工方案，成立安全责任小组质量方面：编制质量保证措施，安全ISO9000管理要求进行管理。工期保证：制定完善的施工方案，确保人、机、料的供应，及时和业主、总包进行沟通协调，确保工程进度13一、工程概况一、工程概况 1.5 施工技术风险分析及应对措施施工技术风险分析及应对措施 本工程跨度之大以及结构内力之大在国内目前同类的体育馆结构中都是首屈一指，结构成型以后的单根索力最大超过500T，远远超过了同类结构的单索内力。因此对结构施工技术提出了很高的要求，施工工艺也随之复杂很多，因此施工过程中也存在着施工技术风险，初步确定施工过程的技术风险有

13、如下几点：序号施工技术风险应对措施1个别拉索在提升过程中失效通过仿真计算，按照最不利工况的索力配备提升工装和设备2提升过程中出现索夹滑移及时调整提升索力，并将索夹归位3提升设备在施工过程中出现故障准备备用设备，随时可更换4结构在提升过程中发生整体偏移通过提升不同位置的拉索进行纠正5张拉过程断电采取措施确保设备能够自锁6张拉过程不同步设置不同步上限，超过限值就纠正7张拉时结构变形、索力与设计不符发现超过限值得情况，停止施工，待处理完毕后再进行提升和张拉14二、施工准备二、施工准备 2. 1 施工平面布置施工平面布置15二、施工准备二、施工准备 2.2 工程施工用电工程施工用电 1） 用电负荷要求

14、 32个油泵同时工作，油泵功率3.5KW/个，总功率112KW。电源使用位置：在每个轴线的柱底位置处布置一个油泵。 2）现场配电箱及开关箱设置要求 配电箱、开关箱应设置端正、牢固，移动式配电箱、开关箱装设在坚固的支架上；移动式配电箱、开关箱的下底与地面的垂直距离应大于0.6米、小于1.5米。电箱、开关箱内的开关电器应按其规定位置紧固在电器安装板上，不得歪斜和松动。配电箱、开关箱的金属箱体必须做保护接零，保护零线应通过接线端子板连接。每台用电设备应有各自专用的开关箱，必须实行一机一闸一漏电开关制。16二、施工准备二、施工准备 2.3 主要施工设备及工具主要施工设备及工具 编号名称规格数量备注1千

15、斤顶250kN8台安装XS32千斤顶600kN16台提升脊索3千斤顶2500kN8台短轴拉索张拉使用4千斤顶1500kN16台短轴拉索张拉使用5油泵ZB40022富余2套6电线盘220v20套 7电线盘380v30套 8工具箱 2个 9脊索、斜索牵引工装 4套 10脊索、斜索提升工装 20套 11三层楼板处的外撑杆提升工装 6套 12钢卷尺5m40把检测合格13导链5吨、3吨各30个放索、装索等14卷扬机1吨、2吨各3个放索、装索等11全站仪 1台监测结构变形12振弦应变计BGK400020套监测钢结构应力13读数仪BGK4081个振弦应变计配套读数17二、施工准备二、施工准备 2.4 预应力

16、劳动力需用量计划预应力劳动力需用量计划工种工长预应力钢索安装预应力钢索张拉监测读数设备维修人数2人6人6组2人32组1人1人其中每套泵顶配备1人。1人操作千斤顶，1人操作油泵。1人负责监测，1人负责设备维修。现场配备专门机具维修人员，设备出现故障，立即修理或更换，不能耽误张拉。工长在现场负责人员设备组织调配，抓好质量进度与安全，协助工程师处理有关技术问题。各相应部位配备相应质检员，负责相关部位的质量。工程师在现场巡回检查，出现问题，及时处理。钢结构配备辅助人员主要是准备好工作面。18二、施工准备二、施工准备 2.5 现场临时道路现场临时道路 现场临时道路为围绕建筑的环形路，宽度4.5m，浇筑1

17、00厚C25混凝土，道路地基土为原状土，没有扰动，基底地质良好，满足机械设备等承载要求。2.6 现场构件存放及倒运现场构件存放及倒运 拉索构件进场后均存放于场地西侧钢结构材料堆放区，位于2#塔吊吊装范围，距离2#塔吊约10m，材料倒运至中心场地均通过2#塔吊倒运，单个构件重量均在塔吊吊装能力范围内。 构件拼装均位于中心场地内，场地内维护及存放摆放条件良好，场地内为60厚C15混凝土垫层，地基土为原状土，承载能力良好。2.7 安全防护设施安全防护设施 中心场地为主场馆区域，四周均为看台，首层设4个安全通道，可满足人员正常出入及应急逃生，安全通道位于场地四角。二层以上看台均设置定型防护栏杆。19二

18、、施工准备二、施工准备 2.8 进度计划安排进度计划安排20三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.1 施工思路施工思路 总体思路：索系采用高空拼装的方法进行安装。首先利用中央塔架拼装内拉环，然后高空依次分批安装脊索、撑杆、环索、斜索，最后张拉XS4使结构成型。具体思路： 第1步：在场地中心搭设中央塔架，塔架高度以内拉环高度比成型态低2.22m控制，约21.75m； 第2步：在中央塔架上拼装内拉环，并用缆风绳加固； 第3步：分8批对称安装脊索，为减小脊索安装的荷载，将部分脊索的调节量放松； 第4步：在地面组装HS3，然后利用提升装置提升外撑杆和HS3并和脊索索夹连接； 第5步：利用工装索将

19、斜索4和外环梁耳板连接并预紧。 第6步：提升长轴看台的各3个外撑杆，将该位置的外撑杆和相应的索夹连接21三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.1 施工思路施工思路 第7步：在地面组装HS1、HS2，然后利用提升装置提升撑杆和环索并和脊索索夹连接； 第8步：依次安装内环直索、XS1、XS3、XS2； 第9步：张拉短轴方向的脊索； 第10步：同步提升安装32根XS4，使结构成型。22三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 由于索穹顶施工工艺复杂，施工过程中需要制定很多施工措施，因此先将整个施工过程通过简单图示的方式列出，然后再详细阐述各施工工艺及施工措施。本

20、项目索穹顶施工工艺图示如下： 第1步：搭设中央支撑胎架和环索放索马道23三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第2步：在中央支撑胎架上拼装内拉环并加固24三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第3步：在马道上展开环索 第4步：分批安装脊索和脊索节点25三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示26三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第5步：提升并安装HS3、XS3上端27三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第6步：抬高

21、长轴方向的外撑杆上节点28三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第7步：利用工装索和工装安装XS4并预紧29三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第8步：安装HS1和内撑杆、XS1上端30三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第9步：安装HS2和中撑杆、XS2上端31三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示32三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第10步：安装内环直索和斜索133三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法

22、3.2 施工过程图示施工过程图示 第11步：安装XS334三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第12步：安装XS235三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.2 施工过程图示施工过程图示 第13步：拆除内拉环与中央塔架的临时连接设施，提升和张拉XS4就位36三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.3 中央塔架搭设中央塔架搭设 为了实现高空散拼的施工方案，需要将内拉环抬高以减小脊索安装时的内力。对于本项目，短轴的脊索矢高相对较小，成型后的内力较大，为了减小脊索的安装内力，最有效的措施就是将内拉环的顶部高度抬高至和短轴的外环梁等高，使得短轴上的JS4的

23、耳板和JS1的耳板在同一高度上。 采用609x16的钢管制作提升塔架，单根钢管长度6m，中央用法兰盘连接，钢管间距2830mm，腹杆采用180 x110 x10的角钢。结构整体尺寸如下图所示：37三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.3 中央塔架搭设中央塔架搭设 内拉环与塔架位置示意图内拉环与塔架位置示意图38三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.4 操作平台搭设操作平台搭设 1）环索放索马道搭设 本项目环索一共有3圈，其中第1圈在场地内，第2圈有一半在看台上一半在地面，第3圈有一半在看台上，另一半在设备层楼面上。根据环索和看台以及三层楼面的位置关系确定每圈环索的铺放位置及马道搭设

24、方式。39三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.4 操作平台搭设操作平台搭设 1）环索放索马道搭设 第2圈环索马道分两部分，一部分是场地内的，一部分是看台上的。环索马道根据地面和看台的高度搭设成高低起伏的形状，即马道高度距离地面0.6m左右即可，由于HS2落在看台上的高度最高点为5m左右，所以搭设马道时，马道的高差也为5m左右。马道的搭设位置为水平投影圆直径小0.5m。40三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.4 操作平台搭设操作平台搭设 1）环索放索马道搭设 第3圈环索马道分两部分，一部分是看台上的，一部分是三层楼面上的。由于HS3分为8段，图示红色部分在三层楼面展开，其余部分在

25、看台上展开，尤其是粉红色显示的索段在看台上展开，待被提升至于三层楼面接近时再与三层楼面上的环索对接。41三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.4 操作平台搭设操作平台搭设 1）环索放索马道搭设 42三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.4 操作平台搭设操作平台搭设 2）环梁处操作平台搭设 由于拉索安装和张拉均要在环梁耳板处进行，因此需要在环梁耳板处搭设操作平台，根据张拉点所在的位置以及张拉点与下方看台之间的高度，分2种搭设形式。 第1中是位于三层楼面上方的张拉点，利用三层楼面进行搭设，如图中红色圆圈所示位置，一共12处，根据环梁的标高，操作平台从三层楼面的搭设高度分别为：4.5m，

26、5.5m，7.5m。 43三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.4 操作平台搭设操作平台搭设 2）环梁处操作平台搭设 第2种是其他张拉点，利用看台顶面搭设，如图中粉色圆圈所示位置，一共8处，操作平台从看台顶面的搭设高度约25.5m。44三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.4 操作平台搭设操作平台搭设 2）环梁处操作平台搭设 45三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.4 操作平台搭设操作平台搭设 3）三层楼面横梁处开口及支撑架搭设 安装长轴方向脊索时需要在三层楼面横梁的相应位置开豁口，并搭设支撑架及操作平台，方便工人操作。46三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉

27、索组装拉索组装 1）安装脊索体系 索穹顶一共有16个轴线，根据轴线的位置对称安装，一次同时对称安装2榀，分8批次安装完成，安装的顺序及批次如下：第第1批批第第2批批47三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系第第3批批第第4批批48三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系第第5批批第第6批批49三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系第第7批批第第8批批50三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系 第1步：沿着中央塔架外围搭设一

28、圈脚手操作平台。第2步：利用电动倒链等工具安装JS151三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系 第3步：利用电动倒链等工具安装JS2第4步：利用电动倒链等工具安装JS352三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系 第5步：连接JS4和工装索第6步：牵引JS4至安装销轴53三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系54三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系 由于短轴的矢高小，成型后的索力很大，即使将内拉环降低到和短轴环梁等高，在

29、安装短轴的JS4时，索力仍然较大，最大超过300T，为了减小短轴JS4的安装力，将短轴各6根JS4的可调量全部旋出以减小JS4的安装力。JS4长度可调节量为165mm，因此将短轴各6根JS4的可调量全部悬出150mm，利用牵引工装可将所有JS4通过销轴和耳板连接，此时最大的牵引力为420KN。55三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系 长轴三层看台楼面以上5m标高位置处存在横梁，在结构成型以后脊索处于横梁上方。由于脊索规格，仅一端锚具的重量就达到近1T，而塔吊不具备起吊能力，因此在脊索安装销轴以前将脊索提升至高过横梁难度很大，因此在索系组装时将脊索从

30、横梁下方穿过，并在横梁相应位置处开豁口，随着脊索的牵引和提升，脊索逐渐到达横梁以上高度。长轴拉索从组装完毕到就位的过程图示如下图所示：56三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系 各批次脊索安装索力如下表所示：脊索提升过程牵引力脊索提升过程牵引力批次批次轴线牵引力（t）批次轴线牵引力（t）第第1批批4-437第5批3-6244-7373-8162-4371-6242-7371-816第第2批批3-46第6批4-6283-564-8251-462-6281-562-825第第3批批4-1042第7批1-1244-8301-3162-10423-1242-

31、8303-316第第4批批4-142第8批4-3284-3304-5252-1（1-8）422-3282-3302-52557三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 1）安装脊索体系及撑杆和斜索上端 脊索安装完毕后，索力如下图所示：58三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 2）安装HS3 HS3为2根D99的拉索，水平投影为椭圆，椭圆长轴61m，短轴56m，周长184m，呈16边形布置，在拉索加工时分为8段，每段长度23m，47kg/m，加上锚具每根拉索的重量约2T，HS3的索夹分为2种，小索夹重量0.5T/个，大索夹重量2T/个。 HS3

32、分为8段，其中6段在看台上展开，2段在16.4m平台上展开，在提升时将看台上的各3根在看台上通过索夹连接完毕以后整体提升，然后在16.4m高度和长轴方向的HS3对接，分段标识如下：59三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 2）安装HS3 将短轴的HS3提升就位以后，在16.4m平台上将HS3闭合。60三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 3）抬高长轴各3个外撑杆 由于三层楼面标高为16.4m，外撑杆安装完毕以后，外撑杆上端的标高为20.8m，外撑杆长度为6.8m，不满足安装条件，如下图所示： 为了在较小的提升力下安装外撑杆，在HS3组装完

33、毕以后就提升外撑杆的上节点，将外撑杆和HS3的索夹相连，然后安装XS4并预紧，以减小该位置作用在楼板上的荷载。 为此需要借助提升架将长轴三层楼面上的各3个外撑杆提高到具备安装外撑杆的状态。61三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 4）安装斜索4 为了减小长轴各3各外撑杆位置对16.4m平台的荷载，在长轴外撑杆安装完毕以后立即安装XS4并预紧，以减小对楼板的荷载。 由于此时XS4不具备和外环梁耳板连接的条件，因此需要通过工装索进行连接，工艺如下：62三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 5）安装提升HS1和HS2 HS1和HS2在地面的马道

34、上展开，并将索夹按照索体上的标记点进行安装，待环索闭合以后利用16个电动倒链整体提升内撑杆和HS1，达到高度以后和相应的脊索索夹连接，完成HS1和HS2的安装。 HS1和索夹重量合计4900KG，采用16个点同时提升，每个点的提升力为310kg，HS2和索夹重量合计24T，采用16个点同时提升，每个点的提升力为1.5T。63三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 6）安装直索和XS1 环索安装完毕以后，开始安装内环直索和XS1，由于此时环索处于松弛状态，因此可以利用倒链可以安装。64三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 7）安装XS3 根据

35、仿真计算结果，安装XS3时的内力较大，最大达到15T，因此需要借助工装进行安装。XS3一共有16根，分5批进行安装，第1批和第5批一次安装2根，第2批第4批一次安装4根。由于先安装的XS3内力较小，后安装的XS3内力较大，为了便于设置安装平台，在短轴方向的XS3先安装，长轴方向的XS3由于在三层楼面上方比较容易设置操作平台因此后安装，具体顺序如下：65三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 7）安装XS366三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 7）安装XS3 XS3的安装采用油泵和2台25T千斤顶进行，利用塔吊安装吊笼和工装，然后采用千斤

36、顶顶推索头和索夹耳板连接，反力点利用环索，安装示意图如下：各批次XS3安装索力（kN）批次第1批第2批第3批第4批第5批索力（kN）326215113414167三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 8）安装XS2 根据仿真计算结果，安装XS2时的内力较大，最大达到12.7T，因此需要借助工装进行安装。XS2一共有16根，分5批进行安装，第2批和第5批一次安装2根，第1批第4批一次安装4根。具体顺序如下：68三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 8）安装XS269三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.5 拉索组装拉索组装 8）安装X

37、S2 XS2的安装采用油泵和2台25T千斤顶进行，利用塔吊安装吊笼和工装，然后采用千斤顶顶推索头和索夹耳板连接，反力点利用环索，安装示意图如下：各批次XS3安装索力（kN）批次第1批第2批第3批第4批第5批索力（kN）11012784543970三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.6 拉索张拉拉索张拉 本项目在拉索组装完毕以后，对于JS4还有位于短轴方向的各6根（共12根）没有张拉到位，对于XS4（共32根）均没有张拉到位，因此需要对该44根拉索进行张拉使结构成型，由于成型后的JS4内力较大，因此先张拉JS4再张拉XS4。 1）JS4张拉 根据仿真计算结果，最大的张拉力为339T，张拉

38、时采用2台250T千斤顶；其他位置拉索的索力不到300T，张拉时采用2台150T千斤顶。JS4采用U型叉耳配合承力架以及千斤顶进行张拉。71三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.6 拉索张拉拉索张拉 1）JS4张拉72三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.6 拉索张拉拉索张拉 1）JS4张拉 JS4一共12根，分两批进行张拉，一次张拉6根，张拉顺序如下：第1批第2批73三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.6 拉索张拉拉索张拉 1）JS4张拉 JS4张拉力列表批次脊索编号张拉力（kN）第1批JS-4d,2369JS-4d2325JS-5d2883JS-5d3883JS-4d3

39、325JS-4d,3368第2批JS-4d,11618JS-4d11417JS-5d13322JS-5d3322JS-4d1417JS-4d,161874三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.6 拉索张拉拉索张拉 2）XS4张拉 脊索张拉完毕以后，只剩下32根XS4没有安装销轴和张拉，因此此时利用提升工装将32根XS4同时提升就位并安装销轴。该过程中最大提升力为964KN，计算结果如下：75三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.6 拉索张拉拉索张拉 2）XS4张拉 JS4张拉力列表（取1/4对称）斜索编号张拉力（kN）XS-1d816XS-2d,1964XS-2d1895XS-3d

40、,1943XS-3d1726XS-4d,1952XS-4d1640XS-5d195476三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.6 拉索张拉拉索张拉 2）XS4张拉 斜索张拉时的索力最大为964KN，采用2台60T的千斤顶配合2根28.6的钢绞线进行张拉，张拉工艺同提升工艺。77三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法 3.6 拉索张拉拉索张拉 3）千斤顶配置 本项目在脊索安装阶段、XS3安装阶段、长轴外撑杆提升阶段、短轴各6根拉索张拉阶段、XS4安装阶段使用千斤顶和相应的工装。各阶段千斤顶配置阶段千斤顶规格千斤顶数量备注脊索安装60T爬升顶16 XS3安装25T千斤顶8 长轴外撑杆提升60

41、T爬升顶6 短轴各6根拉索张拉150T千斤顶16 250T千斤顶8 XS4安装60T爬升顶32 合计 64扣除共用78 3.7 预应力钢索吊装与放索预应力钢索吊装与放索 本工程预应力环索较长，拉索最长达40m，HS2和HS3的单根重量达到1.9T左右（包括索头），根据吊车的工艺参数，满足利用吊车放索的条件，即将拉索在地面用放索盘展开，然后利用吊车将拉索吊起，缓慢放置在马道上。三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法79 三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法3.8 预应力索张拉工艺预应力索张拉工艺1、张拉设备的选用 经过计算，施工过程中需要对短轴方向的各6根JS4和所有的XS4进行张拉，最大张拉

42、力约339T，各位置拉索的张拉设备选用已在相应章节描述，张拉工艺如下：80 三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法3.8 预应力索张拉工艺预应力索张拉工艺2、预应力钢索张拉前标定张拉设备 张拉设备采用预应力钢结构专用千斤顶和配套油泵、油压传感器、读数仪。根据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对油压传感器及读数仪进行标定。标定数在张拉资料中给出。3、张拉时的技术参数及控制原则 张拉时采取双控原则：变形控制为主，监测结构索力为辅助。 4、张拉操作要点 （1）张拉设备安装：由于本工程张拉设备组件较多，因此在进行安装时必须小心安放，使张拉设备形心与钢索重合，以保证预应力钢索在进行张拉时不产生偏心； （2

43、）预应力钢索张拉：油泵启动供油正常后，开始加压，当压力达到钢索设计拉力时，超张拉5左右，然后停止加压，完成预应力钢索张拉。张拉时，要控制给油速度，给油时间不应低于0.5min。81 三、三、 施工工艺及方法施工工艺及方法3.8 预应力索张拉工艺预应力索张拉工艺5、预应力钢索张拉测量记录 对油压传感器测得拉力记录下来，以对结构施工期进行监测，主要包括变形监测和应力监测。6、张拉质量控制方法和要求 （1）张拉时按标定的数值进行张拉，用伸长值和油压传感器数值进行校核； （2）认真检查张拉设备和与张拉设备相接的钢索，以保证张拉安全、有效； （3）张拉严格按照操作规程进行，控制给油速度，给油时间不应低于

44、0.5min； （4）张拉设备形心应与预应力钢索在同一轴线上； （5）监测应力变形与理论计算值相差超过允许误差时，应停止张拉，报告工程师进行处理，待查明原因，并采取措施后，再继续张拉。82四、四、 施工过程监测施工过程监测 4.1 施工监测目的施工监测目的天津理工索穹顶工程施工监测归结起来主要有以下几个目的：1、监测结构响应信息，为结构的安全、精确成形服务；2、通过实际监测结果与设计结果的比较，验证设计分析的准确性83四、四、 施工过程监测施工过程监测 4.2 施工内容施工内容 1、拉索索力：每根索张力的控制都关系到结构的成形状态，因此应对拉索张拉过程进行外脊索和外斜索的索力监测。 2、结构变形：结构变形的监测应能反应出结构的整体变形规律，由于该工程特殊性，结构变形是判断结构是否达到设计要求主要依据； 3、构件应力：构件应力监测可以通过应变监测来实现，应变测点的布设应尽可能布设在结构中受力较大、受力状态复杂、对结构整体承载力与稳定性有重要影响的部位。84四、四、 施工过程监测施工过程监测 4.3 索