天津理工索穹顶预应力施工方案(修改版)0428

、工程概况1.1、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。该工程项目为公建类建筑，由主场馆、训练馆、观众休息厅及管理用房组成。项目总投资19829万元，共设置座位5038座，其中固定座位3898座、活动座位1140座。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，目前主体结构及顶部混凝土外环梁已经全部施工完毕，钢结构耳板均已安装完成且验收合格，符合索穹顶结构的安装施工条件。体育馆建筑整体效果图1.2、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，长轴约102m，短轴约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。索穹顶结构三维示意图索穹顶结构平面布置图索穹顶结构短轴剖面图索穹顶结构长轴剖面图结构长轴剖面图结构短轴剖面图（a）中间撑杆上节点（b）外撑杆上节点（c）中间撑杆下节点（d）外撑杆下节点--叉耳连接（e）外撑杆下节点--盖板连接（f）内拉环三维示意（g）外环梁钢结构耳板拉索连接节点三维示意图D60内环索图示D133外脊索图示各位置拉索重量统计表分项位置规格索体重量（kg）分项位置规格索体重量（kg）脊索JS1a60308斜索XS1a60309JS1b60301XS1b60308JS1c71535XS1c71535JS1d171调595XS1d171调787JS1d271调595XS1d271调787JS2a1161432XS2a116307JS2b1161399XS2b116306JS2c1332349XS2c133370JS2d1116调2014XS2d1116调818JS2d2116调2060XS2d2116调807JS3a1161431XS3a116309JS3b1161400XS3b116424JS3c1332169XS3c133476JS3d1116调1928XS3d1116调810JS3d2116调2007XS3d2116调602JS4a1161432XS4a116309JS4b1161398XS4b116428JS4c1332052XS4c133455JS4d1133调2636XS4d1133调559JS4d2116调1793XS4d2116调565JS5a1161432XS5a116309JS5b1332006XS5b133308JS5c1332008XS5c133448JS5d1133调2676XS5d1133调788JS5d2133调2676XS5d2133调788直索ZS3e60625环索HS160812ZS4e60625HS2991884ZS5e60625HS39929551.3、工程难点1.3.1、索穹顶结构工程特点1、结构形式新颖索穹顶结构有Geiger型和Levy型索穹顶结构，本项目索穹顶结构是Geiger型和Levy的结合体，内侧为Geiger型，最外圈为和Levy型。环梁为高低不平的马鞍形，国内外都比较罕见，可借鉴施工经验很少。2、结构跨度大本工程索穹顶跨度达到102m，是国内首个跨度超过100m的索穹顶结构。3、本项目索穹顶为非极对称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。5、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74T，超大的内力为结构提升和张拉带来很大的难度。6、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。7、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。8、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，这也是相对其他类似索穹顶结构的一个新的特点。内环直索内环直索1.3.2、技术特点本工程所涉及的预应力工程为索穹顶结构。国外的研究已经比较深入和全面，并且有了工程实践，第一个成功的索穹顶建于1986年，用于在韩国汉城举办的亚运会，美国的第一个索穹顶是由Geiger设计的伊利诺斯州立大学的红鸟体育馆。在国内目前已经施工完成3座索穹顶结构，分别是无锡24m索穹顶、太原36m索穹顶和鄂尔多斯71.2m索穹顶。虽然已经积累了一些工程经验，但大跨度索穹顶施工案例毕竟不多，尤其是本工程大跨度非极对称马鞍形结构的索穹顶结构的施工工艺还没有应用案例。为此根据本工程的工程特点及技术难点，确定本工程技术要点如下：1、索穹顶深化设计方案深化设计主要包括索穹顶结构的节点设计、索长度设计、内环梁设计等索穹顶结构相关构件的深化设计。深化设计对于索穹顶结构施工过程是及其重要的一个过程，其设计过程必须与施工过程相结合，其成功与否直接关系到施工过程的成败。由于索穹顶结构新颖性，国内深化设计经验可以借鉴的不多，因此，我们在深化设计过程中，结合国内外相关资料并结合施工过程，完成了该工程的深化设计，既保证了设计安全度，有满足施工过程需要，并具有合理的经济性。2、施工仿真计算分析针对具体工程建立结构整体模型，进行施工仿真模拟计算，得出如下结果：（1）根据设计要求的撑杆的垂直状态，给出撑杆节点位置的环向索标记力；（2）验证张拉施工方案的可行性，确保张拉成形过程的安全；（3）给出每张拉步张拉力的大小，为实际张拉时的张拉力值的确定提供理论依据；（4）给出每张拉步结构的变形及应力分布，为张拉过程中的变形监测及索力监测提供理论依据；（5）根据计算出来的张拉力大小，选择合适的张拉机具，并设计合理的张拉工装。3、严格控制制索过程虽然制索在工厂内完成，由于索穹顶结构特殊性，大部分钢索都是固定不可调节的，因此制索的精度应在深化设计中得到精确计算，完成拉索下料工作，并在实际制索过程得到严格控制。一些在制索过程中无法达到的精度或产生的误差宜在施工过程中通过相关的技术手段进行弥补。4、张拉成形过程对预应力钢结构预加预应力的过程应根据具体的结构类型分别采用改变刚性杆件或柔性索的长度等方法。在预应力钢结构中，尤其宜采用改变柔性杆件的长度的方法。对结构施加预应力，使预应力能够分布到整个结构，达到预应力的目的，这个预应力过程必须与设计的预应力施加过程相一致。实际的预应力施加过程作为非线性叠加步加以分析，而对于预应力钢结构来说尤其要区分其初始几何状态和预应力状态。因为在有些预应力钢结构初始几何的张拉过程与施加预应力过程并不一致，这时预应力过程必须根据实际的设计情况加以区分，即首先完成曲线或曲面的张拉过程，再考虑为结构提供刚度的过程。如果这两个状态不一致时，预应力过程是不能一气呵成的。简言之，索穹顶结构的张拉成形过程主要就是确定预应力过程的次序、步骤、采用的机械设备、每次预应力过程的张拉量值，同时控制结构的形状变化，因为结构的形状是与预应力分部相匹配的。本工程通过多次讨论分析确定了整体张拉成形法来完成本工程的施工过程。5、施工监控索穹顶结构的成形过程中，在每一阶段预应力过程中，结构都经历一个自适应的过程，结构会经过自平衡而使内力重分布，形状也随之改变，所以预应力过程的监控十分重要。本工程施工过程中，采用拉索张拉力控制为主，同时监测结构变形为辅助控制方法，并对应力较大的部分钢结构进行应力监测。以确保结构施工期安全，保证结构的初始状态与原设计相符。6、后续施工措施索穹顶结构张拉完成后，还需要注意结构的其他荷载施加过程，在后续的结构施工过程中，如屋面荷载、悬挂荷载的施加步骤和方法，要尽量保证比较均匀、对称、匀速地施工，避免出现过大的集中荷载。1.3.3、索穹顶结构工程重（难）点及对策本工程为柔性索穹顶结构体系，工程规模大，并且属于新型结构体系，施工过程复杂，为确保本工程达到设计质量要求，确定本工程重难点及解决措施如下：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构土建结构、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、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，确保工程进度根据表格里列出的重难点内容，详述解决措施如下：（一）深化设计阶段的重难点分析1、索系施工的找型分析本结构受力复杂，因此必须根据设计院提供的整体结构成型以后的位形和内力找出索系成型以后的结构位形和内力，将该状态作为索系施工需要达到的目标。解决措施：采用大型有限元分析软件ANSYS和MDIAS分别对整个结构包括环梁、索系和屋面结构建立整体计算模型，通过找形分析找出设计院提供的整体成型以后的结构位形和内力。然后在该计算模型的基础上，去掉屋面结构，将得到的索系结构作为索系施工完成以后所要达到的状态。2、索夹及拉索端部连接耳板的深化设计及有限元分析本工程索夹将要夹持2根Φ99的拉索，索夹构造复杂，单个索夹重量约1T，同时承受多根拉索的拉力，受力大且受力复杂。索夹的深化设计关系到结构的受力安全，且索夹的形式和重量也对索系的组装有很大的影响。解决措施：根据设计提供的索夹形式及尺寸，对索夹建立三维实体模型，并采用ansys软件对模型进行有限元分析，根据受力分析的结果，对索夹的局部构造和尺寸进行修改，确保索夹受力安全。3、拉索下料本工程径向拉索除了JS4和XS4全部采用定长索，结构的最终成型态直接和拉索下料长度相关。由于拉索长度不可调，因此索系安装完毕以后的形态也不可调，因此为了达到设计要求的成型状态，必须对拉索进行精确下料。解决措施：（1）在拉索下料图制作阶段：通过找形分析找出结构成型后的形态，包括内力和形状，结合钢结构方制作的X-steel模型确定拉索下料图。如果拉索下料能在钢结构耳板施工完毕以后进行，可以精确测量钢结构施工偏差，并根据该施工偏差对下料图进行修正。（2）在拉索加工阶段：采用严格的拉索下料控制措施，确保下料长度误差控制在0.02%，具体措施见定长索长度保证措施。（二）施工准备阶段的重难点分析1、施工方案的确定，施工过程仿真计算大跨度柔性索网结构，近年来在国内已经建成了多座，但大跨度索穹顶结构的施工经验尚不多，结合我单位施工完成的多座大跨度柔性索网结构施工经验以及鄂尔多斯71.2m跨度的Geiger索穹顶施工经验，从安全、工期、经济、环保等多方面考虑，采用地面组装，整体提升并安装的工艺进行施工。由于本结构为双轴对称结构，径向索的长度分为8种，因此提升过程中，各位置提升钢绞线的长度不同，对提升过程控制必须进行施工仿真计算分析。解决措施：（1）针对施工方案：根据施工经验以及安全、工期、经济、环保等多方指标确定，采用中央竖立塔架支撑，高空散拼索系，最后通过张拉外脊索和外斜索使结构成型的施工工艺。（2）针对施工过程仿真分析：通过整体提升分析软件对结构进行了全过程仿真计算分析，从而验证施工过程的合理性和可行性，为整个拉索提升过程提供理论依据，并得出如下计算结果：1）验证提升施工方案的可行性，确保安装成形过程的安全；2）根据设计要求的设计状态，给出环向索夹的位置标记点；3）给出每个提升和安装张拉步骤的索力大小，为实际提升和张拉的张拉力值的确定提供理论依据；4）给出每张拉步结构的变形及应力分布，为张拉过程中的变形监测及索力监测提供理论依据；5）根据计算出来的径向索索力大小，选择合适的张拉机具，并设计合理的提升工装。2、拉索提升工装的设计工程张拉点较多，张拉力很大，对提升过程的要求高，合理的提升工装即可保证提升过程的安全，也会提高施工效率，保证施工质量并节省施工造价。解决措施：根据类似工程的施工经验，设计适合本工程的工装形式，综合考虑工装的受力要求和构造要求，做到工装有足够的受力储备，结构形式轻巧，易安装和拆卸。对每一种工装均采用三维建模，并进行有限元受力分析，确保有足够的荷载储备系数。（三）索系施工实施阶段的重难点分析1、拉索组装本工程拉索数量多，单根拉索直径和重量都很大，尤其是脊索和环索，对盘索半径有很高的要求。对这种拉索，在放索时容易出现拉索跳丝、弯曲半径太小等问题。一旦出现将比较难恢复，因此必须采取可靠措施确保放索过程顺利。另外对拉索放置位置也需要提前进行分析，以免提升过程中磕碰看台。解决措施：根据类似工程经验，采用专用放索盘进行放索，确保拉索不出现弯折、跳丝。拉索的铺放采用塔吊和卷扬机进行铺放，避免拉索在展开和铺放过程中损伤。关于拉索铺放位置，利用cad软件，进行拉索铺放位置预演，提前在拉索和看台以及拉杆位置进行防护，确保拉索铺放过程汇中不磕碰看台。2、确保在施工过程中，索夹不发生滑移索夹在结构中起到非常关键的作用，索夹和拉索表面之间必须有足够的摩擦系数，确保在施工中以及使用过程中不产生滑移。解决措施：（1）在索夹深化设计阶段，对索夹内表面提出特殊处理措施，另外对索夹两端环索受力差比较大的位置，将环索断开并设置叉耳接头，确保索夹不会滑移。（2）在施工过程模拟阶段，在每个提升工况下以及可能发生的不利工况下，计算索夹的不平衡力。确保该不平衡力不超过索夹的抗滑力。（3）在下料阶段，在环索上做好标识，即在组装时，将2根环索的标记点和索夹对齐并用专用力矩扳手拧紧（4）在提升过程中分多次对索夹螺栓进行拧紧，待索系施工完毕以后再对索夹拧紧一次。3、施工过程的索力及变形监测本工程采用的Geiger型和Levy型索穹顶结构体系，属于轻型的柔性索膜结构体系，结构新颖，受力复杂。由于结构形式特殊，施工过程和运营期间结构响应对荷载变化非常敏感，因此有必要对本工程在施工阶段进行监测，保证施工精度和质量安全。解决措施：根据设计招标文件要求，制定详细可靠、可行的施工监测方案，本工程的施工监测内容包括：（1）径向索的索力监测；（2）关键点（索夹）的位移监测；利用大型有限元分析软件ANSYS对本结构建立有限元模型，对施工全过程进行仿真计算分析，取得计算分析资料，并与监测结果进行对比分析。得到结构的实时信息，为判断结构提升过程是否安全以提供重要参考数据。4、看台保护本项目既有土建结构和索系位置有冲突，另外径向索的铺放以及马道搭设都需要在看台上进行，因此需要确保在铺放拉索时以及提升过程中不对既有结构造成破坏。解决措施：采用高空散拼的方法可以有效避免索系和三层楼面梁的边缘发生位置冲突，另外在提升过程中采用临时辅助设施协助提升拉索，确保拉索不磕碰三层楼面。对看台板的保护采用脚手管、垫木方或者草垫的方式解决。5、质量管理及后勤保障1、人、机、料的及时供应及保障人、机、料的保障关系到工程能否顺利进行，必须保证该工程的人、机、料供应。解决措施：从公司层面，将该工程列为公司重点工程，确保能够随时调动公司资源。从项目部层面：提前一个月书面提出人、机、料的需求计划并上报公司。我司目前有超过200名专业施工工人，索系施工高峰期需要40人左右，另外我司有多家常年合作的劳务公司，能够保证在用人高峰做到人员到位。2、安全、质量及工期保障安全方面：编制专项安全施工方案，成立安全责任小组，责任到人，确保工程期间的安全。质量方面：编制质量保证措施，按照ISO9000管理要求进行管理，确保工程质量符合要求。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。1.4、施工平面布置2、编制依据2.1、工程文件1、招标文件及设计说明2、本工程屋盖结构施工图纸3、本工程土建结构及钢结构施工图纸4、施工各相关单位的进度情况及工程总体施工进度计划2.2、标准和规范1、《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2013)2、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）3、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)4、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2001)5、《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）6、《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2007）7、《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224－2003）8、《建筑施工安全检查标准》(JGJ59—2011）9、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80一2011）10、《预应力用液压千斤顶》（JG/T321-2011）11、《预应力用电动油泵》（JG/T319-2011)12、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)13、《预应力钢结构技术规程》（CECS212-2006）14、《重型结构整体液压提升技术规程》(DG/TJ08-2056-2009)3、施工准备3.1、施工平面布置场地布置如下图所示：3.2、工程施工用电3.2.1、用电负荷要求20个油泵同时工作，油泵功率3.5KW/个，总功率70KW。3.2.2、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。3.3、主要施工机械编号名称规格数量备注1千斤顶250kN8台安装XS22千斤顶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BGK400010套监测钢结构应力13读数仪BGK4081个振弦应变计配套读数3.4、劳动力配置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5人6组3人16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。3.5、现场临时道路建筑物临时道路为围绕建筑的环形路，宽度4.5m，浇筑100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。3.6、现场构件存放及倒运钢结构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。QTZ160塔吊性能表如下：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。3.7、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。3.8、进度计划安排3.9、预应力拉索加工、运输及存储预应力钢索及节点加工图由预应力专项施工单位设计，制作加工由预应力钢索专业生产厂家完成。预应力钢索总体制作：钢丝来料检验→入库→捻制拉索→预张拉→制锚→出厂检验→包装→出库。1、钢丝来料检验钢丝到厂必须附上厂家质保书，并根据GB/T20492-2006《锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线》的标准和公司钢丝采购检验标准对钢丝的抗拉强度、1%伸长时应力、断后伸长率、扭转、缠绕、镀层重量、尺寸、表面质量、镀层附着性这些指标做检验，所有检验合格后方可入库，并在事后对钢丝镀层防腐性能做中性盐雾试验，公司盐雾试验报告最高达到1940小时，由此可见其GALFAN拉索优越的防腐性能。2、捻制钢索质量要求：直径符合要求、外观无差色、无跳股、无松股、无裂缝。3、预张拉钢索捻制好后要对进行预张拉，有2种张拉方法，有以下4点好处，并实测拉索的弹性模量，为钢索下料计算用。方法一、取破断拉力的50%，持续时间可取2h;方法二、取破断拉力的50%，进行反复张拉。（1）消除不锈钢拉索受力伸长时的非线性因素；（2）避免在工地预张拉后出现快速松驰现象；（3）可减短索调节部件的长度，节约成本；（4）使钢绞线结合紧密，受力均匀。4、锚具制作锚具作为拉索索力的最终承担者，其性能的好坏直接影响到斜拉索的安全性。锚具原材料选用合金结构钢铸件。并对锚具进行100％的超声波探伤，确保每一个锚具的质量100％合格。其整个生产过程为：精密铸造→热处理→力学检测和成分检测→粗车→超声波探伤→精车→表面处理→检验→入库。5、制锚根据图纸计算尺寸下料→锚具加热→浇铸锌合金→冷却→检验→包装→入库（1）下料：根据实测弹性模量和客户提供每个索的预张力进行计算下来。（2）将钢索固定在锚具上，并用相机拍照标示存档以便可追溯。（3）锚具加热，并用红外测温仪控制其锚具加热温度。（4）浇铸锌合金并自然冷却。用现场拉索制作3根试验索做破坏试验，验证其成品拉索是否合格。（5）检验合格后包装入库。6、钢索的防护钢索在防护前必须表面处理，认真除污。在钢索出厂时，首先在索体外侧缠绕一层塑料薄膜，然后在外面增加薄毛毡及塑料带。到达现场后，在放索过程中也要对索体进行保护，防止其摩擦破坏。7、预应力钢索及配件运输及吊装、运输过程中尽量避免碰撞挤压。8、预应力钢索及配件在铺放使用前，应妥善保存放在干燥平整的地方，下边要有垫木，上面采取防雨措施，以避免材料锈蚀；切忌砸压和接触电气焊作业，避免损伤。3.10、拉索施工对外环梁及钢结构的安装要求由于索体的安装要求精度较高，索体大部分是固定长度，即使有一定调节长度，调节量比较小，并且考虑预应力张拉过程中拉索自身伸长值，因此为了保证整个结构的安装精度，需要四周环梁及埋件和耳板在安装时要求精度比较高。具体要求：1、耳板孔中心的三维坐标偏差与设计值偏差小于20mm；2、耳板的中心线与成型后的索轴线夹角偏差小于0.5°；3、耳板含贴板的总厚度、孔径、孔边距严格符合设计要求；4、外环梁耳板焊接符合一级焊缝的质量要求，并经第三方检测验收合格；5、内拉环及相应耳板符合一级焊缝质量要求，经第三方检测验收合格。3.11、埋件和索夹有限元分析为了确保结构安全，对外环梁四周的预埋件、环索索夹进行了有限元受力分析，具体结果见8.2节：埋件和索夹有限元分析。4、施工工艺及方法4.1、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。拉索安装顺序为：脊索→外环索及外撑杆→斜索4→中环索及中撑杆→内环索及内撑杆→斜索1和直索→斜索3→斜索2。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21.7m；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。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。4.2、现场施工工艺流程

钢结构构件在工厂制作运至现场钢结构构件在工厂制作运至现场搭设中央塔架搭设中央塔架拼拼装内拉环预应力钢索工厂制作预应力钢索工厂制作搭设环梁吊架、地面放索通道搭设环梁吊架、地面放索通道运至现场运至现场在地面和看台上展开环索在地面和看台上展开环索将脊索和撑杆上节点连接并安装至内拉环将脊索和撑杆上节点连接并安装至内拉环提升外撑杆和HS3并连接相应脊索索夹分批对称安装脊索提升外撑杆和HS3并连接相应脊索索夹分批对称安装脊索通过工装索安装32根XS4通过工装索安装32根XS4仿真计算和监测仿真计算和监测依次安装HS1、HS2并通过撑杆和脊索索夹连接依次安装HS1、HS2并通过撑杆和脊索索夹连接依次对称安装内环直索、依次对称安装内环直索、XS1、XS3、XS2将短轴方向的JS4张拉到位将短轴方向的JS4张拉到位同步提升安装32根XS4，使结构成型同步提升安装32根XS4，使结构成型4.3、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。本项目索穹顶施工工艺图示如下：（1）施工过程二维图示第1步：搭设中央支撑塔架和环索放索马道第2步：在中央塔架上拼装内拉环并加固第3步：在马道上展开环索第4步：分批安装脊索和脊索节点第5步：提升并安装HS3、XS3上端第6步：抬高长轴方向的外撑杆上节点第7步：利用工装索和工装安装XS4并预紧第8步：安装HS1和内撑杆、XS1上端第9步：安装HS2和内撑杆、XS2上端第10步：安装内环直索第11步：安装XS1第12步：安装XS3第13步：安装XS2第14步：拆除内拉环揽风绳，提升和张拉XS4就位（2）关键施工状态三维图示中央塔架搭设完成内拉环拼装完成脊索提升完成外环索及外斜索安装完成内环索和中环索安装完成斜索1安装完成斜索3安装完成斜索2安装完成张拉完成4.4、拉索安装张拉前的准备工作拉索安装张拉前的准备工作有：1、施工前对外围结构进行测量2、中央塔架搭设3、环索放索马道搭设4、环梁处的操作平台搭设4.4.1、施工前对外围结构进行测量根据相关参考文献，对于某一特定位形的索穹顶结构，无论其预应力索型号如何，且无论预应力张拉的次序如何，结构各杆件的内力关系均是唯一确定的。但结构施工偏差及构件尺寸的误差会改变结构的位形从而改变结构的内力。因此索穹顶结构施工首先要将结构施工偏差和构件的加工误差控制在一个可接受的范围内，使之对结构响应的影响最小，还要制定可行的技术措施对施工偏差和构件尺寸误差带来的影响进行补偿。在进行此项工作之前，必须精确测量外围结构的施工偏差。对于环梁耳板的施工偏差，根据现场的施工进度分两个阶段进行测量控制：第1个阶段是耳板焊接以前对埋板的位置进行精确测量，该测量工作主要测量埋板中心的几何位置坐标，据此数据确定各轴线的偏差量，并作为拉索下料长度确定的依据。第2个阶段是耳板焊接以后精确测量耳板销轴孔的空间几何坐标以及耳板的角度，该数据将作为拉索长度预调节量的依据。4.4.2、中央塔架设计及搭设4.4.2.1、中央塔架的搭设目的和设计参数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。对于本项目索穹顶结构，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的耳板和JS1的耳板在同一高度上。1、中央塔架的高度如下图所示：短轴外环梁的高度为27.11m，内拉环的顶部标高为29.2m，因此在搭设中央胎架时，需要将内环相对成型态下调2.09m。根据现场实际测量地面的标高、短轴JS4耳板的标高并结合内拉环的三维图，确定中央塔架的搭设高度为21.7m。短轴剖面2、中央塔架的荷载（1）竖向活荷载根据施工仿真计算结果，中央提升塔架顶部需要承载近160T的内拉环竖向荷载，因此在分析时，按照顶部160T的竖向荷载进行考虑。（2）拉索不对称安装带来的水平活荷载由于安装拉索可能出现不完全对称，可能对塔架顶部出现水平荷载，根据目前的施工工艺及施工水平，即使不采用计算机同步控制，也可以通过做标记的方式将两侧的提升精度控制在0.2m，考虑极端情况，按照两侧不同步精度为2m进行考虑，模拟两侧不对称安装带来的水平荷载。长轴方向两侧拉索提升长度相差2m的计算结果（最大水平力7t）短轴方向两侧拉索提升长度相差2m的计算结果（3）水平风荷载根据施工方案进行荷载取值，对立柱施加线荷载，按照0.3KN/m进行考虑。4.4.2.2中央塔架设计采用Φ609x16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∟180x110x10的角钢。结构整体尺寸如下图所示：塔架立管平面布置图塔架立管立面图塔架三维轴测图法兰节点示意立柱与底部H型钢连接示意内拉环与塔架位置示意4.4.2.3塔架安装塔架的立管采用D609x16的圆钢管，每段长度6m，每段重量1.4T，加上法兰盘的重量和焊接耳板的重量，每段重量约1.6T，满足25T吊车吊装要求。在塔架四周搭设脚手架作为工人上下的通道和操作平台，腹杆采用焊接。塔架安装工艺详见《天津理工大学体育馆索穹顶施工中央塔架和操作平台专项施工方案》。4.4.2.4中央塔架的加固措施中央塔架安装完毕以后，在顶部设置8道揽风绳，揽风绳的选择根据4.4.2.1节的计算结果考虑，选择Φ22的钢绞线作为揽风绳。4.4.2.5中央塔架受力分析中央塔架受力分析详见8.4节“中央塔架计算书”。4.4.3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，另一半在三层楼面上。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方式。下图为拉索和看台、三层土建结构的位置关系图。4.4.3.1HS2马道搭设第2圈环索为2根D99的拉索，投影圆直径46.2m，一圈总长度145m，呈16边形布置，在拉索加工时分为4段，每段长度36m，39kg/m，加上锚具每段重量约1.9T，索夹重约500kg。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。HS2马道搭设位置HS2马道地面部分示意地面马道和看台过渡示意HS2马道看台部分示意4.4.3.2HS3马道搭设第3圈环索为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，39kg/m，加上锚具每根拉索重量约2T；HS3的索夹分为2种，小索夹重量0.5T/个，大索夹重量2T/个。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。HS3分段位置示意HS3马道的搭设位置为水平投影位置，如下图所示：HS3马道搭设位置看台上的部分采用脚手架搭设，高度0.6m即可，马道距离地面高度7m，三层楼面上的部分直接在楼面展开，索夹位置采用脚手架临时抬高安装。HS3马道在看台部分的搭设形式4.4.4环梁处的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，5.5m，7.5m。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。张拉操作平台位置平面图立面图长轴三层楼板处的脚手架操作平台平面图立面图短轴环梁处操作平台环索放索马道和环梁操作平台的受力验算详见第8.3节和《天津理工大学体育馆索穹顶施工中央塔架和操作平台专项施工方案》。4.5、拉索组装本项目拉索组装采用高空散拼的施工工艺。拉索组装的顺序依次为安装内拉环、安装脊索体系、安装环索、安装斜索。4.5.1安装内拉环由于内拉环的安装由钢结构施工方负责，因此内拉环的安装方案及工艺详见《钢结构施工安装方案》，本节简要介绍内拉环的测量及安装步骤。内拉环的重量为16T，不能采用整体吊装的工艺，因此需要利用中央塔架进行安装，首先安装中央塔架，然后在中央塔架顶部的操作平台上散拼内拉环。第1步：准确测量场地中心为了避免在安装脊索及其他索系的过程中内拉环产生比较大的不平衡力，需要确保内拉环在拼装时位于场地中心，因此要在安装中央塔架之前准确确定场地的中心。现场一共有4个坐标控制点，首先利用控制点1和控制点3建立坐标系，然后符合坐标控制点3和坐标控制点4，在确认4个坐标控制点的数据无误以后，确定场地中心点。坐标控制点的位置如下图所示：第2步：搭设中央塔架中间的场地已经硬化，首先在地面上铺放1mx4mx10mm厚的钢板（在所有的H型钢下方均铺设钢板），并利用植筋（钢筋采用￠25的钢筋，植筋深度40cm）固定，然后放置400x300x11x18的H型钢并焊接牢固，在放置塔架的钢管之前用水平仪超平，局部不平的为位置进行垫高处理，确保高度差在5mm以内。在H型钢调平以后采用塔吊吊装D609x16的钢管进行拼装，每拼装6m，测量一次高度并采用嵌补钢板调平并连接腹杆，直到达到设计高度。如下图所示：第3步：在高空散拼内拉环在钢管塔架顶部通过H型钢连接，并在型钢上铺放木板和栏杆作为工人操作平台，然后精确测量塔架中心，确定内拉环的拼装的精确位置并用记号笔划定出内拉环底座的精确位置，以保证内拉环的安装精度。内拉环的拼装顺序为下层环梁，下层水平撑管，下层立管，中层环梁、中层水平撑管，上层立管、上层环梁，上层水平撑管。采用塔吊卸车，负责把内环梁部件从体育馆外侧吊到馆内，场内拼装采用25吨汽车式吊车。环梁分段示意图如下图所示：1）上层内环梁共分8段制作，工地拼装顺序按照L1-1→L1-2→……→L1-8依次拼装，焊接顺序采用对称焊接，每段重量约1512kg，。2）中层内环梁共分4段制作，工地拼装顺序按照L2-1→L2-2→……→L2-4依次进行，焊接顺序采用对称焊接，每段重量约1572kg。3）下层内环梁共分4段制作，拼装顺序按照L3-1→L3-2→……→L3-4依次拼装，，每段重量约1572kg。第4步：内拉环和中央塔架加固内拉环拼装完毕以后，采用8根￠189x5斜撑将内拉环XS1的环梁和塔架顶部的H型钢连接进行加固；内拉环底部采用焊接挡板的形式进行加固；在内拉环顶部沿着长轴和短轴各布置两道道揽风绳进行加固。内拉环组装完毕以后的形态如下：￠189x5斜撑￠189x5斜撑4.5.2安装脊索体系4.5.2.1脊索体系的安装顺序索穹顶一共有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1批第2批第3批第4批第5批第6批第7批第8批4.5.2.2脊索体系安装步骤第1步：沿着中央塔架外围搭设一圈脚手操作平台。操作平台宽度1.2m，步距1.2m，脚手架和中央塔架搭接牢固，利用中央塔架作为侧向约束，该脚手架操作平台的主要作用是连接脊索时作为工人的操作平台，同时可以作为工人上下的通道。第2步：利用电动倒链等工具安装JS1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JS3第5步：连接JS4和工装索在地面连接JS4，并将JS4的调节端通过卷扬机和边环梁连接。第6步：牵引JS4至安装销轴4.5.2.3脊索提升安装工艺JS4的索头利用工装钢绞线和环梁耳板相连，采用2台60T的爬升顶进行爬升安装，爬升工装示意图如下：斜索工装反力点脊索工装反力点斜索工装反力点脊索工装反力点工装反力点深化设计4.5.2.4短轴脊索放松说明由于短轴的矢高小，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。安装销轴时需要将可调量旋出150mm的JS4位置4.5.2.5脊索安装索力各批次脊索安装时的内力如下：第1批第2批第3批第4批第5批第6批第7批第8批列表显示如下：脊索提升过程牵引力批次轴线牵引力（t）批次轴线牵引力（t）第1批4-437第5批3-6244-7373-8162-4371-6242-7371-816第2批3-46第6批4-6283-564-8251-462-6281-562-825第3批4-1042第7批1-1244-8301-3162-10423-1242-8303-316第4批4-142第8批4-3284-3304-5252-1（1-8）422-3282-3302-5254.5.2.6长轴脊索安装时和三层楼面以上横梁的位置冲突处理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：4.5.3安装HS3HS3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。4.5.3.1HS3的地面组装HS3有一部分在看台上一部分在三层楼面上。图示红色显示的2段可以通过塔吊吊装至三层看台展开。其余6段在地面展开，采用和HS2同样的工艺进行铺放。其中粉色显示的4段拉索要跨越看台和三层楼面，在铺放时将拉索在看台上展开。4.5.3.2HS3的提升安装批次HS3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：4.5.3.3短轴HS3的提升安装工艺短轴在看台上连接完毕以后的HS3，在大索夹处，索夹、环索锚具、撑杆的总重量约6.7t，小索夹处的索夹、撑杆重量约1.5T，索体每米47kg。在提升时，利用吊车配合电动倒链将索夹、撑杆、索体一起提升，根据各位置的提升荷载配备不同的提升设备：1）大索夹处的提升力为7.9T，采用25T汽车吊进行提升。2）中间小索夹处的提升荷载为2.7T，采用25T汽车吊进行提升。3）两端小索夹处的提升荷载为2.7T，采用5T倒链进行提升。1、利用电动倒链提升工艺：第1步：上端利用吊车配合吊笼操作将电动倒链和脊索索夹固定：第2步：在撑杆上端焊接挡块，利用5T吊装带作为提升吊点第3步：通过电动倒链进行提升直到撑杆就位第4步：利用吊笼安装销轴2、利用吊车提升工艺：第1步：吊车起吊撑杆上端第2步：提升就位以后配合吊笼安装销轴4.5.3.4HS3闭合将短轴的HS3提升就位以后，在16.4m平台上将HS3闭合。HS3达到16.2m标高HS3闭合4.5.4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。需要提升的撑杆位置如下：提升力为3~8T，计算结果如下：4.5.5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：4.5.6安装HS1HS1在地面的马道上展开，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的安装。4.5.6.1HS1的地面组装HS1S为单根D60的拉索，投影圆直径25.8m，一圈总长度81m，呈16边形布置，在拉索加工时分为2段，每段长度40m，17.5kg/m，加上锚具每段重量约850kg。内环索索夹重量约200kg。由于拉索的重量和索夹的重量均在塔吊的承载范围内，因此采用塔吊将拉索和索夹从场外运输到场地内。由于拉索较长，为了确保拉索不产生跳丝，需要采用放索盘放索，可借助塔吊和人力将拉索放在指定位置，索夹借助塔吊和临时脚手管吊架安装。4.5.6.2HS1的提升安装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。采用3T的电动倒链进行提升。提升时上端的吊点利用脊索索夹和脊索，下端的吊点设置在内撑杆上端，具体工艺如下：4.5.7安装HS2HS2为2根D99的拉索，投影圆直径46.2m，一圈总长度145m，呈16边形布置，在拉索加工时分为4段，每段长度36m，39kg/m，加上锚具每根拉索重量约1.9T，索夹重约500kg。4.5.7.1HS2的地面组装HS2有一部分在看台上一部分在地面上，且有2段拉索（粉色标识）不满足用塔吊放索条件，如下图：因此HS2需要采用场地内将拉索展开，利用卷扬机将拉索铺放到马道上的工艺。拉索从地面滑动到马道上采用[10槽钢作为滑道，[10槽钢间距6m，两端索头处布置2根，即需要布置9根，如下图所示：HS2铺放在马道上以后，首先将2根环索在标记点处对齐，然后安装索夹，如下图：4.5.7.2HS2的提升安装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。采用3T的电动倒链进行提升。提升时上端的吊点设置在脊索索夹处，下端的吊点设置在中撑杆上端，具体工艺如下：HS2提升安装完毕以后的状态如图：4.5.8安装内环直索环索安装完毕以后，开始安装内环直索，由于此时环索处于松弛状态，因此安装内环直索时，内环直索的内力为3kN，利用倒链可以安装。直索内力（kN）4.5.9安装XS1根据仿真计算结果，安装XS1时的内力为零，因此可以利用倒链进行安装。安装时通过塔吊在XS1的耳板处搭设脚手架操作平台，工人在操作平台上利用倒链进行索头安装。XS1一共有16根，分8批进行安装，一次安装2根，具体安装时对称位置的2根XS1一起安装。4.5.10安装XS34.5.10.1XS3的安装顺序根据仿真计算结果，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：第1批安装位置第2批安装位置第3批安装位置第4批安装位置第5批安装位置4.5.10.2XS3的安装工艺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：4.5.10.3各批次XS3安装索力计算第1批第2批第3批第4批第5批4.5.10.4各批次XS3安装索力列表各批次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）32621511341414.5.11安装XS24.5.11.1XS2的安装顺序根据仿真计算结果，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：第1批安装位置第2批安装位置第3批安装位置第4批安装位置第5批安装位置4.5.11.2XS2的安装工艺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：4.5.11.3各批次XS2安装索力计算第1批第2批第3批第4批第5批4.5.11.4各批次XS2安装索力列表各批次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）1101278454394.6、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。4.6.1JS4张拉4.6.1.1张拉位置及千斤顶配置根据仿真计算结果，最大的张拉力为339T，张拉时采用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，千斤顶配置如下：4.6.1.2张拉工艺JS4的张拉工艺如下图所示，采用U型叉耳配合承力架以及千斤顶进行张拉。类似张拉工艺--张拉力450T4.6.1.3JS4张拉批次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4.6.1.4各批次JS4张拉索力计算第1批JS4索力（kN）第2批JS4索力（kN）4.6.1.5各批次JS4张拉索力列表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-4d3325JS-4d,3368第2批JS-4d,11618JS-4d11417JS-5d13322JS-5d3322JS-4d1417JS-4d,16184.6.2XS4张拉4.6.2.1XS4提升安装索力计算脊索张拉完毕以后，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：XS4张拉力（kN）张拉完成后脊索索力（kN）张拉完成后结构竖向变形（mm）4.6.2.2XS4张拉力列表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,1943XS-3d1726XS-4d,1952XS-4d1640XS-5d19544.6.2.3XS4张拉工艺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Φ28.6的钢绞线进行张拉，张拉工艺同提升工艺。4.7、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16XS3安装25T千斤顶8长轴外撑杆提升60T爬升顶6短轴各6根拉索张拉150T千斤顶16250T千斤顶8XS4安装60T爬升顶32合计64扣除共用4.8、预应力钢索吊装与放索1、针对索盘内径、外径、高度、重量等参数提前加工放索盘并运到现场；2、为了现场施工方便，在索体制作时，每根索体都单独成盘，在加工厂内将索体缠绕成盘，到现场后吊装到事先加工好的放索盘上，放索盘示意图如下；3、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），根据塔吊的工艺参数，满足利用塔吊放索的条件，即将拉索在地面用放索盘展开，然后利用塔吊将拉索吊起，缓慢放置在马道上。4.9、预应力索提升和张拉工艺本项目施工涉及到拉索的提升、拉索的张拉以及三层平台上的外撑杆提升等工艺。4.9.1提升工艺1、脊索和斜索提升的工艺采用2台爬升千斤顶对拉索的锚具进行推进，该种类型的千斤顶只能前进不能后退，油泵对千斤顶提供油压，会使千斤顶产生向上的推力，一次的行程为150mm，单次出缸和回缸的时间为3min。提升钢绞线采用Φ28.6钢绞线，单根绞线的破断荷载达到100t，两根钢绞线的总破断荷载达到200T，按照不小于2.0的安全系数，可以承载100T的提升力，千斤顶采用2台60T的千斤顶，对于提升施工过程中的最大工况即斜索安装销轴时的荷载为98T，能够满足提升荷载要求。该工艺已经在盘锦体育场项目、徐州体育场项目等多个索网提升工程中应用并申请专利。4.9.2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：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书仪进行标定。标定书在张拉资料中给出。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）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。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。5、施工监测方案5.1、施工监测目的天津理工索穹顶的结构新颖，国内没有现成的工程经验可以借鉴，施工难度大，尤其在拉索张拉成形阶段，难度更大。为了确保工程在整个施工过程中的安全性以及考察施工过程中结构的变形和内力变化规律，需要对结构进行现场施工监测，通过施工监测，指导施工过程的安全及精确进行，并积累预应力工程施工数据资料。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；5.2、施工监测原则为满足预应力施工过程的需要，保证工程顺利进行，施工监测布点时采取以下原则：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；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。5.3、监测设备及测点布置5.3.1、拉索索力测点布置对钢索拉力的监测采用油压传感器测试以保证预应力钢索施工完成后的索力与设计单位所要求的索力吻合，具体测量原理：张拉过程中油泵的油压通过油压传感器测量出来，转化为力，如下图所示。油泵及配套油压传感器张拉施工过程中需要监测索力的拉索包括12根脊索和32根斜索，具体位置如下：12根脊索位置32根斜索位置5.3.2、杆件应力测点布置预应力施加过程中，钢结构应力与预应力施加值密切相关的，因此张拉过程中，要对撑杆、内拉环钢结构应力进行应力监测，监测设备采用振弦应变计，具体布置如下图所示。钢结构应力监测点布置图5.3.2、结构变形测点布置在预应力钢索进行安装及张拉过程中，整体结构部分会随之变形。为了解施工过程中结构变形发展规律，考察结构施工造成的变形影响，需要对施工过程中结构关键部位的变形进行监测，通过结构变形监测进一步指导和校核施工的精确进行，还可以判断预应力施加大小。因此在预应力钢索张拉的过程中，结合施工仿真计算结果，对钢结构变形监测可以保证预应力施工安全、有效。在张拉过程中，对结构变形的监测采用全站仪，能够很好的监控结构位移变化，具体监测位置如下图所示。全站仪内拉变形监测点布置图及编号索系变形监测点布置图及编号5.4、监测仪器介绍5.4.1、应力监测仪器——振弦应变计BGK－4000应变计用于安装在钢结构及其它建筑物表面，测量结构的应变。仪器与待测钢结构的温度膨胀系数相同，与混凝土的温度膨胀系数也非常接近。所以很少需要温度校正，需要时，内置的温度传感器可以同时监测安装位置的温度。采用不锈钢制造的振弦式应变计，具有很高的精度和灵敏度、卓越的放水性能、耐腐蚀性和长期稳定性。由专用的四芯屏蔽电缆传输频率和温度电阻信号，频率信号不受电缆长度的影响。适合在恶劣的环境下长期监测建筑物的应变变化。BGK－4000型已带有安装块，可直接做为钢板应力计使用。结构示意图如下：BGK－4000应变计结构示意图BGK－4000系列应变计通常用于测量结构表面的应变。在钢结构上安装时，通常采用粘贴安装块的方式，安装块是成对提供的，其中带有锥尖固定螺钉，粘贴表面应清理干净。在安装时，可以先确定安装杆的长度后，在钢结构上粘贴安装快，等到张拉之前将安装杆装上即可。下图为实际安装后的示意图：5.4.2、变形监测仪器——全站仪GTS－332型全站仪是拓普康公司推出的，机身小、画面大、全中文显示，是世界上首创采用蓝牙无线通讯技术的全站仪，最适合野外作业的要求。其特点有：1）水准器轴与竖轴的垂直度：；2）照准部旋转的正确性：；3）照准差：；4）横轴与竖轴的垂直度：；5）指标差：－；6）视轴相对与横轴的垂直度：；7）指标自动补偿器补偿误差：；8）一测回水平方向标准偏差：；9）一测回垂直角标准偏差：；10）望远镜竖丝对横轴的垂直度：11）光学对电器轴与竖轴的垂直度：0.4mm12）发射，接收，照准三轴的同轴性：同轴；13）反射棱镜常数的一致性：14）周期误差：15）测量的重复性：0.41mm16）测距综合标准差：a＝1.47mm5.5、数据采集仪器介绍所有数据采集都采用BGK－408振弦读数仪，所需数据可以随时人工采集。BGK－408型振弦式仪器读数仪是基康公司生产的系列振弦式传感器配套的电测读数仪表，其主要特点：=1\*GB3①采用全密封便携式结构、薄膜放水面板和带背光的大屏幕汉显液晶面板，能够胜任全天候工作环境；=2\*GB3②采用菜单式人机交互操作，用户可以根据提示任意设定读数仪的初始参数和工作状态；=3\*GB3③内置大容量的静态数据储存器功能，在测量显示的同时存储测值，最多可以存储达1920支仪器的数据；=4\*GB3④配备RS－232C通讯接口，可以通过计算机及相关通讯软件实现对读数仪的控制、实时监控、参数下载和数据上传等功能；=5\*GB3⑤配备RS－458通讯接口，可以与BGK－AC系列自动集线箱之间的无缝连接；=6\*GB3⑥外接电源、内置电池提供指示、电池欠电压指示等工作信息指示内容全面、准确；=7\*GB3⑦高精度和高稳定性测量；=8\*GB3⑧长时间无操作自动关机功能；=9\*GB3⑨大容量高效锂离子电池确保长期稳定工作。BGK－400操作面板布局5.6、监测标准数据本项目主要监测拉索索力、索夹位移、杆件应力。由于目前尚未有规范明确索穹顶施工过程预警值以及施工偏差允许值，参照相关工程经验暂定相关预警值与施工偏差允许值，请设计单位和专家确认。5.6.1、施工过程监测数据的预警值施工监测的目的是随时掌握结构的索力和变形以便和设计值进行对比并指导施工。因此需要设定相应的施工偏差预警值。1、索力偏差：主要影响提升设备的安全性、整体结构的受力安全性，暂定当索力值与计算值偏差25%作为预警值。2、结构变形：根据施工模拟，得到各施工状态下的结构变形，在施工中当达到相应的工况时，停止提升施工对结构进行完整的位移监测，并将监测值和计算值进行对比，当超过预警值需要进行原因分析以后再进行下一步工序的施工。对于索夹的位移按照水平位移偏差超过30cm，竖向变形超过计算值40cn作为预警值。5.6.2、施工完成以后的偏差允许值施工完成以后的索力和结构变形与计算值的偏差允许值如下：索力偏差不超过±10%。变形偏差不超过±20cm。

6、质量保证体系6.1、工程质量控制程序方案方案审批技术交底到各小组各小组挂索张拉自检各小组互检质检员专检现场工程师检验监理检验进入下道工序合格合格合格合格合格合格重新检验不合格不合格不合格6.2、质量管理程序人员基本要素质量人员素质保证材料原材料、半成品检验原材料质量保证操作按工艺保证的要求操作过程保证机具检验合格方可使用机具质量保证方案经审批方可实施方案保证基本要素质量保证基本要素质量保证工作质量产品质量保证执行岗位责任制制执行岗位责任制制是、执行岗位责任制制是、执行岗位责任制制是、执行岗位责任制制是、6.3、质量保证措施1、加强技术管理，认真贯彻国家规定、规范、操作规程及各项管理制度。2、建立完整的质量管理体系，项目管理部设置质量管理领导小组，由项目负责人和总工程师全权负责，选择精干、有丰富经验的专业质量检查员，对各工序进行质量检查监督和技术指导。3、严格执行质量目标管理，把质量与效益严密挂钩，实行优质优价，质量目标责任制。质检员认真行使质量否决权，使质量管理始终处于受控状态。4、项目部每天要开好现场生产的质量碰头会，每周对工程进行全面检查，进行三分析活动，即：分析质量存在的问题，分析质量问题的原因，分析应采取的措施，查出问题及时整改。预应力张拉操作人员，必须经过培训，持证上岗。6、应严格执行“三按”、“三检”和“一控”。“三按”：严格按图纸、按施工方案和施工工艺、按国家现行规范和标准施工。“三检”：自检、互检、交接检。“一控”：自控准确率、一次验收合格率。7、应加强施工全过程中的质量预控，密切配合建设、监理、总包三方人员的检查与验收，按时作好隐蔽工程记录。8、加强原材料的管理工作，严格执行各种材料的检验制度，对进场的材料和设备必须认真检验，并及时向总包单位和监理方提供材质证明、试验报告和设备报验单。9、优化施工方案，认真作好图纸会审和技术交底。每层、段都要有明确和详细的技术交底。施工中随时检查施工措施的执行情况，作好施工记录。按时进行施工质量检查掌握施工情况。10、认真作好工程技术资料，及时准确完整收集和整理好各种资料，如合格证、试验报告、质检报告、隐蔽验收记录等，及时办理各种签证手续，由资料员负责各种资料的收发由技术负责人负责资料的内涵管理、整理和保管等外延管理。6.4、质量回访在工程结构封顶和工程竣工后对施工质量进行回访，请建设单位、设计单位、监理单位和总包单位对预应力的施工质量服务态度相互配合等方面进行评定，并认真作好回访记录。6.5、预应力施工技术资料1、预应力专项工程施工方案2、预应力专项工程安全交底3、预应力钢索张拉机具标定书4、钢索、节点及相关材料的材质单5、预应力分项工程质量检验评定6、预应力钢索张拉记录

7、安全文明施工保证措施7.1、项目组织体系项目经理：金贤伟项目经理：金贤伟生产经理：廖丛轩技术负责：赵岳晴安全经理：刘晓伟公司质安处建设、监理单位施工员冉建民施工员卢义龙施工员杨宝安资料员张雅超材料员王新生民管员刘小伟水电蔡继军机械王涛作业班组7.2、安全岗位责任1）项目经理项目经理代表公司履行工程总承包合同，完成公司下达的各项任务和指标，全面负责项目的各项管理工作，为现场安全生产第一责任人，负责安全文明施工的组织实施及目标的实现。项目经理必须以身作则，严格执行国家安全生产法律法规，建立以项目经理为核心的安全生产责任体系，制定相应的管理制定，定期组织考核并执行奖惩。组织本工程的危险源评定，列出主要危险源清单、控制计划，制定应急救援预案并报公司审批。确定项目部各管理人员的安全生产责任和具体考核指标，支持指导安全管理人员做好各方面的安全工作。组织编制施工组织设计、安全专项方案，负责落实施工安全措施，合理使用安全文明施工措施费。组织并监督项目施工安全技术交底和设备、设施的验收，组织施工