96m長(zhǎng)大跨度鋼結(jié)構(gòu)張弦梁關(guān)鍵施工技術(shù)研究

王 迪

（南京市建鄴區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，江蘇 南京 210000）

南京國(guó)際博覽中心三期工程是南京國(guó)際博覽中心總體項(xiàng)目中最后的一環(huán)，它延續(xù)了現(xiàn)有展館的設(shè)計(jì)語(yǔ)言、建筑造型、材料等，對(duì)原本的“虎踞龍盤”設(shè)計(jì)理念做了補(bǔ)充和完善，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)南京國(guó)際博覽中心的完美擴(kuò)展，力求成為一個(gè)體驗(yàn)復(fù)合型的大型展覽綜合體。該工程具備展廳、零售、辦公、酒店等功能，其中，1#展廳面積約2.2萬(wàn)m2，1080個(gè)展位，展館東西長(zhǎng)400m，南北寬100m，是南京國(guó)際博覽中心最大的展廳。

1 工程概況

南京國(guó)際博覽中心三期工程1#展館主體結(jié)構(gòu)為框架-張弦梁結(jié)構(gòu)形式，地上1層，局部2層，框架抗震等級(jí)均為一級(jí)、鋼屋架為三級(jí)；結(jié)構(gòu)檐口標(biāo)高為25m，展廳屋面標(biāo)高為19～25m不等，由14片三角形按照一定規(guī)律相折連接。屋蓋采用33榀箱型張弦梁結(jié)構(gòu)，跨度69m，單榀自重約42t，屋蓋南北側(cè)采用懸挑結(jié)構(gòu)，北側(cè)懸挑18.025m，南側(cè)懸挑8.825m，整體長(zhǎng)度為96m，另外在屋蓋變形縫1-16、1-17與1-29、1-30軸間設(shè)有4榀平面桁架，將整體屋蓋劃分為3個(gè)單獨(dú)的區(qū)域。

2 施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

（1）施工難度大，工序工藝復(fù)雜。南京國(guó)際博覽中心三期項(xiàng)目1#展廳屋面為張弦梁體系，大跨度屋面結(jié)構(gòu)和拉索張拉施工交替進(jìn)行，需根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)做好施工模擬分析，嚴(yán)控施工工序，確保結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)合理。

（2）焊接工程量大。結(jié)構(gòu)形式多樣，現(xiàn)場(chǎng)焊接量大，均為高空或懸空作業(yè)，對(duì)焊工技能要求高。

（3）臨時(shí)支撐體系設(shè)置復(fù)雜。1#展廳為張弦梁體系，在張弦梁施工階段需做好臨時(shí)支撐，保證結(jié)構(gòu)受力體系問(wèn)題，臨時(shí)支撐設(shè)置復(fù)雜，拆除難度大。

（4）高處作業(yè)多。該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工均為高空作業(yè)，作業(yè)區(qū)域廣、安全措施量大，需針對(duì)不同施工階段、不同施工季節(jié)制定相應(yīng)的安全技術(shù)措施，加強(qiáng)安全監(jiān)管力度，貫徹落實(shí)各項(xiàng)措施[1]。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 張弦梁及桁架拼裝

該工程屋蓋張弦梁共計(jì)33榀，平面桁架共計(jì)4榀，張弦梁整體長(zhǎng)度為96m，考慮構(gòu)件運(yùn)輸條件，單根張弦梁工廠出廠時(shí)劃分為6段出廠，其中跨內(nèi)分為4段，長(zhǎng)度約為17m，跨外南側(cè)和北側(cè)各1段，最大長(zhǎng)度為18.5m，張弦梁下部撐桿均散件出廠。平面桁架單榀長(zhǎng)度為96m，桁架上下弦及腹桿均散件出廠，其中上弦劃分為7段出廠，跨內(nèi)分為5段，單根弦桿最大分段長(zhǎng)度19m，跨外南側(cè)和北側(cè)為懸挑梁各劃分為1段，最大分段長(zhǎng)度為18.5m，下弦均在跨內(nèi)，劃分為5段出廠，最大分段長(zhǎng)度19.5m。張弦梁運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后跨內(nèi)每?jī)啥渭皩?duì)應(yīng)的撐桿拼裝成一個(gè)整體進(jìn)行吊裝，平面桁架跨內(nèi)拼裝成三段進(jìn)行吊裝，跨外懸挑段單根吊裝[2]。

（1）張弦梁拼裝。張弦梁采用正拼的方式進(jìn)行拼裝，每吊裝段下設(shè)置4個(gè)支撐胎架，拼裝胎架高度1.5m，頂部橫梁長(zhǎng)度1.0m，斜撐選用C12的槽鋼，橫梁及支腿選用I12的工字鋼，材質(zhì)均為Q235B。張弦梁主要為跨內(nèi)四段的拼裝，考慮現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件及施工工藝要求，張弦梁B吊裝段的拼裝布置按照軸線位置，采用就近原則進(jìn)行布置（即與數(shù)字軸線平行），C段與數(shù)字軸垂直的方式進(jìn)行布置（5軸線及41軸線張弦梁C吊裝段由于吊裝空間的限制采用原位拼裝），拼裝機(jī)械主要采用QY50型50t汽車吊吊裝，最大拼裝作業(yè)半徑為9m，額定起重量12.75t，能夠滿足拼裝要求，為考慮小構(gòu)件的快速倒運(yùn)，現(xiàn)場(chǎng)配一臺(tái)3t叉車[3]。

（2）平面桁架拼裝。該工程平面桁架共計(jì)4榀，跨內(nèi)吊裝段共計(jì)12段，最大寬度為4m（跨中），采用臥拼法進(jìn)行拼裝，拼裝胎架與張弦梁拼裝胎架相同，拼裝機(jī)械與張弦梁拼裝起重機(jī)械相同。

3.2 張弦梁吊裝、安裝

經(jīng)過(guò)方案比較，確定“分區(qū)施工，流水作業(yè)，依次推進(jìn)”的施工總體流程，按照先安裝張弦梁再安裝張弦梁間系桿再安裝張弦梁拉索最后張拉拉索的施工原則進(jìn)行安裝。

考慮該工程在工期和地理位置上的特殊性，施工總體部署時(shí)充分考慮場(chǎng)地、資源、技術(shù)和總進(jìn)度等主要限制因素。在具體施工中分區(qū)域、分層平行施工，區(qū)域內(nèi)組織流水施工，加快進(jìn)度，整個(gè)屋蓋按照16-17、29-30軸分為3個(gè)施工區(qū)，分別為A區(qū)（中心軸線為10軸）、B區(qū)（中心軸線為23軸）、C區(qū)（中心軸線為36軸），具體見(jiàn)圖1，每個(gè)區(qū)域按各自的中心線依次向東西兩邊擴(kuò)張推進(jìn)安裝。

圖1 施工分區(qū)平面布置圖

（1）分區(qū)施工。根據(jù)總施工進(jìn)度計(jì)劃以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，將整個(gè)屋蓋分為3個(gè)施工區(qū)域，分別為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)，其中施工A區(qū)為1-1～1-17/1-A～1-V（包含1-16軸）；施工B區(qū)1-17～1-30/1-A～1-V（不包括1-17軸）；施工C區(qū)1-30～1-45/1-A～1-V（不包括1-30軸）。同層間安裝順序：①A區(qū)先安裝1-3～1-4軸間非張弦梁部分構(gòu)件，然后以1-10軸為中心線安裝1-8～1-12軸間張弦梁及張弦梁間連系構(gòu)件，安裝完成后依次向1-5軸、1-17軸推進(jìn)安裝，拉索安裝滯后張弦梁一跨安裝，拉索張拉滯后拉索安裝一跨張拉，南北側(cè)懸挑端滯后拉索張拉兩跨安裝。②B區(qū)以1-23軸為中心線先安裝1-21～1-25軸間張弦梁及張弦梁間連系構(gòu)件，安裝完成后依次向1-17軸、1-30軸推進(jìn)安裝，拉索安裝滯后張弦梁一跨安裝，拉索張拉滯后拉索安裝一跨張拉，南北側(cè)懸挑端滯后拉索張拉兩跨安裝。③C區(qū)先安裝1-42～1-43軸間非張弦梁部分構(gòu)件，然后以1-36軸為中心線先安裝1-34～1-38軸間張弦梁及張弦梁間連系構(gòu)件，安裝完成后依次向1-30軸、1-42軸推進(jìn)安裝，拉索安裝滯后張弦梁一跨安裝，拉索張拉滯后拉索安裝一跨張拉，南北側(cè)懸挑端滯后拉索張拉兩跨安裝。

（2）流水作業(yè)、依次推進(jìn)。為保證工期，每個(gè)施工區(qū)域內(nèi)一條作業(yè)線，每條作業(yè)線中的拼裝、吊裝、焊接（高強(qiáng)螺栓）、拉索施工、涂裝等工序必須形成流水作業(yè)，依次推進(jìn)，完成該工程的安裝任務(wù)。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)與土建、屋面、幕墻、裝飾、水電等專業(yè)互為條件，也要形成流水作業(yè)。

（3）先主后次，先支撐后結(jié)構(gòu)，先跨內(nèi)后跨外。根據(jù)會(huì)展展廳的結(jié)構(gòu)形式，先安裝張弦梁，接著安裝張弦梁間系桿，再安裝張弦梁拉索，最后進(jìn)行張拉拉索的施工。張弦梁跨中及懸挑端長(zhǎng)度較大，跨內(nèi)（1-D～1-Q）跨度為67m，張弦梁懸挑端最大懸挑長(zhǎng)度18m，為確保結(jié)構(gòu)體系在施工過(guò)程中穩(wěn)定、安全，張弦梁安裝前跨內(nèi)每榀張弦梁下設(shè)置一部臨時(shí)支撐胎架，跨內(nèi)張弦梁分為兩段吊裝?？缤鈶姨舳四希?-D外側(cè)）北側(cè)（1-Q外側(cè)）各設(shè)置一部臨時(shí)支撐胎架，懸挑端單根整體吊裝，先安裝跨內(nèi)張弦梁，后安裝跨外張弦梁端懸挑。

3.3 拉索安裝及張拉

鋼屋蓋主體結(jié)構(gòu)有33榀張弦梁，跨度為69m，下弦為拉索PES7-061、拉索PES7-073、拉索PES7-085預(yù)應(yīng)力鋼索，鋼絲為1670級(jí)PES低松弛超高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲，索頭采用冷鑄錨。張弦梁之間的柱距為9m。上弦梁為變截面箱型梁。與一般的張弦梁不同，該張弦梁的上弦梁呈斜直線，分區(qū)軸線拉索編號(hào)、拉索立面布置[4]。該工程拉索的索體為1670MPa級(jí)熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲拉索（PE索）；兩端可調(diào)，錨具為熱鑄錨，連接件為叉耳式，

（1）拉索安裝順序。拉索安裝前，先測(cè)量索端實(shí)際距離，以考慮結(jié)構(gòu)安裝偏差，調(diào)整索長(zhǎng)；拉索安裝順序如下：工廠里拉索在初始預(yù)張力條件下，按照有應(yīng)力長(zhǎng)度進(jìn)行生產(chǎn)，并在索體表面標(biāo)記索夾位置→拉索運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)→開(kāi)盤放索→安裝撐桿和索夾→測(cè)定撐桿節(jié)點(diǎn)安裝偏差→按照索體表面的標(biāo)記，并考慮撐桿節(jié)點(diǎn)安裝偏差，調(diào)整各索段長(zhǎng)度后，安裝拉索→索夾固定索體→預(yù)緊拉索。

（2）拉索及索夾安裝。①在地面設(shè)置滾軸。②固定索夾與撐桿焊接，根據(jù)索體表面的標(biāo)記，確定索夾與拉索相連的位置，將索體與索夾固定連接。拉索因直徑較大，重量較重，可采用牽引的方法，讓拉索盡量水平平鋪在地面滾軸上。③采用吊機(jī)、牽引千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)等，將地面展開(kāi)的拉索及撐桿提升至高空。④將撐桿上節(jié)點(diǎn)與鋼構(gòu)相連。⑤索頭與錨固節(jié)點(diǎn)連接，并預(yù)緊拉索。

4 結(jié)束語(yǔ)

南京國(guó)際博覽中心三期1#展館屋面鋼結(jié)構(gòu)，總體用鋼量約5400t，施工工期270d。針對(duì)張弦梁的結(jié)構(gòu)造型特點(diǎn)，遵循“分區(qū)施工，流水作業(yè)，依次推進(jìn)”的總體思路，“分段運(yùn)輸、地面拼裝、設(shè)置胎架、分段吊裝”的施工原則，合理地部署，不斷地優(yōu)化，圓滿完成了施工任務(wù)，達(dá)到了預(yù)期效果。