北京某羽毛球館混凝土工程施工技術(shù)總結(jié)

****館（北京****大學(xué)體育館）施工技術(shù)本工程為2008年奧運會比賽場館，承擔(dān)著奧運會羽毛球和藝術(shù)體操比賽的重任。該工程分為比賽館和熱身館兩部分。其中比賽館是目前世界上最大跨度的弦支穹頂結(jié)構(gòu)。比賽館屋頂為球殼形，長約150m，寬約120m，主體結(jié)構(gòu)采用弦支穹頂結(jié)構(gòu)，上弦為單層網(wǎng)殼，下弦環(huán)向為拉索，徑向為鋼拉桿；外挑部分采用懸挑變截面H型鋼梁。熱身館屋頂為球殼形，長約62m，寬約47m，主體結(jié)構(gòu)采用單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；網(wǎng)殼外挑部分采用懸挑變截面H型鋼梁。圖16****館效果圖圖17****館結(jié)構(gòu)布置圖1混凝土工程特點和難點（1）本工程所采用的弦支穹頂結(jié)構(gòu)跨度世界第一，目前無成熟的經(jīng)驗可供參考，給施工帶來了極大困難。（2）該結(jié)構(gòu)類型對變形較為敏感，對加工、安裝精度要求高。（3）本工程采用了大量鑄鋼節(jié)點及拉索節(jié)點，其設(shè)計和加工要求均相當(dāng)高。（4）預(yù)應(yīng)力索體是本工程的關(guān)鍵構(gòu)件，其加工精度和施工方案是本工程的重點。（5）為了使張拉過程中索體與結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作，應(yīng)通過計算確定張拉方案，并嚴(yán)格監(jiān)測張拉時的應(yīng)力、位移。圖18撐桿上、下節(jié)點圖2混凝土安裝方案本工程比賽館采用了大跨度弦支穹頂結(jié)構(gòu)，其預(yù)應(yīng)力索網(wǎng)布置相當(dāng)復(fù)雜，施工技術(shù)難度非常大。針對本工程結(jié)構(gòu)特點，采取了以下關(guān)鍵技術(shù)措施，以確保工程順利完工。（1）驗收標(biāo)準(zhǔn)編制國內(nèi)對于弦支穹頂結(jié)構(gòu)沒有現(xiàn)成的施工驗收規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為此專門編制了施工質(zhì)量驗收規(guī)范作為工程的檢查和驗收依據(jù)。（2）施工全過程仿真分析計算對整個結(jié)構(gòu)按不同施工階段在各工況下進(jìn)行仿真驗算，明確預(yù)應(yīng)力張拉方法、順序，張拉力大?。煌瑫r分析單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的初始缺陷對預(yù)應(yīng)力張拉的影響及下部支承架對張拉的影響等，使施工過程完全得到控制。（3）考慮預(yù)應(yīng)力施工的二階平臺設(shè)計預(yù)應(yīng)力索與網(wǎng)殼的施工是一個交替過程，且網(wǎng)殼安裝過程的支承條件對預(yù)應(yīng)力索穿索、張拉存在影響。胎架設(shè)計過程中考慮分兩階段搭設(shè)，并且采取措施避免與環(huán)向索和徑向鋼拉桿相碰。（4）保證鋼結(jié)構(gòu)安裝精度的統(tǒng)計值測量方法本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，其測量是一個反復(fù)觀測的過程。在施工過程中利用統(tǒng)計方法進(jìn)行精度對比。按定位、定位焊、焊接后三個過程進(jìn)行測量，并且根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析對結(jié)構(gòu)精度的影響。每安裝完一圈網(wǎng)殼后，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析，確定焊接變形的影響。并為后續(xù)施工提供經(jīng)驗值。測量過程中考慮溫度對結(jié)構(gòu)變形的影響，以確定鑄鋼節(jié)點最佳焊接時間。（5）區(qū)分主次節(jié)點安裝要求，消除累積誤差根據(jù)工程特點，本工程鋼結(jié)構(gòu)施工過程中節(jié)點控制精度最主要是與預(yù)應(yīng)力索和撐桿相連的鑄鋼節(jié)點的安裝精度，其次是網(wǎng)殼焊接球節(jié)點的安裝精度。根據(jù)網(wǎng)殼鑄鋼節(jié)點周圍均為焊接球節(jié)點的特點，以鑄鋼節(jié)點安裝精度為主要控制目標(biāo)，將安裝過程中的累積誤差通過其周圍的焊接球節(jié)點調(diào)整來消除誤差，避免將誤差累積到下一圈網(wǎng)殼節(jié)點上去，同時確保鑄鋼節(jié)點的安裝精度。（6）張拉施工方案根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)形式特點,需先安裝上部單層網(wǎng)殼,然后再施工預(yù)應(yīng)力索。在安裝單層網(wǎng)殼的同時將索放開，等單層網(wǎng)殼全部安裝完畢后，再安裝徑向鋼拉桿、撐桿及撐桿下節(jié)點，同時進(jìn)行索就位。全部連接完畢后，開始索張拉，直至符合設(shè)計要求。環(huán)向索和徑向拉桿依次從外環(huán)向內(nèi)環(huán)安裝；同一環(huán)內(nèi)，先將各圈環(huán)向索放置在撐桿下節(jié)點的下方，再安裝徑向拉桿，最后安裝環(huán)向索。網(wǎng)殼安裝結(jié)束后，在腳手架支撐作用下的位形要跟設(shè)計圖紙相吻合。施加預(yù)應(yīng)力的方法為張拉環(huán)向索，并且分三級張拉，張拉采用以控制張拉力為主、監(jiān)測伸長值為輔的雙控原則；張拉順序為：第一級由外向內(nèi)張拉至設(shè)計張拉力的70%，第二級由外向內(nèi)張拉至設(shè)計張拉力的90%，最后由內(nèi)向外張拉至設(shè)計張拉力的110%。3混凝土預(yù)應(yīng)力張拉(1)張拉設(shè)備選用經(jīng)計算，環(huán)向索最大張拉力約266t，因此同一張拉點需兩臺150t千斤頂。由于同一圈環(huán)向索四段同時張拉，故選用8臺150t千斤頂，使用4套張拉設(shè)備。(2)同步張拉要求為滿足同一圈的鋼索和徑向拉桿均勻受力，張拉環(huán)向索時采用四個點同步張拉，4臺油泵（附帶4個油壓傳感器）、八個千斤頂同時使用，保證張拉同步，環(huán)向索分三級張拉，每級又分為4～10小級，確保張拉均勻同步。(3)施工仿真分析張拉前模擬張拉過程進(jìn)行施工全過程力學(xué)仿真分析，為后續(xù)施工提供參考值；(4)確定撐桿張拉前初始位置張拉前撐桿都是向外偏斜的，圖中虛線位置為撐桿張拉前狀態(tài)，張拉結(jié)束后撐桿豎直，具體參數(shù)見圖19及表1；圖19撐桿初始偏位圖第1圈撐桿第2圈撐桿第3圈撐桿第4圈撐桿第5圈撐桿2833342817表1撐桿下端偏移距離（mm）(5)張拉技術(shù)參數(shù)根據(jù)張拉過程仿真計算，確定環(huán)向索預(yù)應(yīng)力張拉值，見表2；環(huán)向索第1圈環(huán)向索第2圈環(huán)向索第3圈環(huán)向索第4圈環(huán)向索第5圈環(huán)向索第1級張拉力值(70%設(shè)計張拉力)1693KN860KN534KN249KN118KN第2級張拉力值(90%設(shè)計張拉力)2177KN1106KN687KN320KN152KN第3級張拉力(110%設(shè)計張拉力)2661KN1351KN839KN392KN185KN表2環(huán)向索預(yù)張力（6）張拉張拉前先用計算機(jī)仿真模擬張拉工況，以此得出的數(shù)據(jù)作為指導(dǎo)張拉的依據(jù)。張拉時逐級張拉，施加預(yù)應(yīng)力的方法為張拉環(huán)向索，并且分三級張拉，張拉采用以控制張拉力為主、監(jiān)測伸長值為輔的雙控原則；張拉順序為：第一級由外向內(nèi)張拉至設(shè)計張拉力的70%，第二級由外向內(nèi)張拉至設(shè)計張拉力的90%，最后由內(nèi)向外張拉至設(shè)計張拉力的110%。在70%設(shè)計張拉力完成后，拆除所有腳手架支撐。（7）張拉操作要點a張拉設(shè)備安裝：由于本工程張拉設(shè)備組件較多，因此在進(jìn)行安裝時必須小心安放，使張拉設(shè)備形心與鋼索重合，以保證預(yù)應(yīng)力鋼索在進(jìn)行張拉時不產(chǎn)生偏心；b預(yù)應(yīng)力鋼索張拉：油泵啟動供油正常后，開始加壓，當(dāng)壓力達(dá)到鋼索張拉力時，超張拉5％左右，然后停止加壓。張拉時，要控制給油速度，給油時間不應(yīng)低于0.5min。（8）張拉同步控制措施張拉時，每圈有8個千斤頂同時工作，因此控制張拉同步是保證撐桿豎直及結(jié)構(gòu)受力均勻的重要措施?？刂茝埨接袃蓚€步驟。首先，在張拉前調(diào)整環(huán)向索連接處的螺母，使螺桿露出的長度相同，即初始張拉位置相同。其次，在張拉過程中將每級的張拉力（70%、90%、110%）在張拉過程中再次細(xì)分為4～10小級，在每小級中盡量使千斤頂給油速度同步，在張拉完成每小級后，所有千斤頂停止給油，測量索體的伸長值。如果同一索體兩側(cè)的伸長值不同，則在下一級張拉的時候，伸長值小的一側(cè)首先張拉出這個差值，然后另一端再給油。通過每一個小級停頓調(diào)整的方法來達(dá)到整體同步的效果。（9）張拉測量記錄張拉前可把預(yù)應(yīng)力鋼索在10%的預(yù)緊力作用下作為原始長度，當(dāng)張拉完成后，再次測量調(diào)節(jié)頭部分長度，兩者之差即為實際伸長值。除了張拉長度記錄，還應(yīng)該把油壓傳感器測得的拉力記錄下來，以便對結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測。4混凝土施工質(zhì)量控制關(guān)鍵點（1）張拉時按標(biāo)定的數(shù)值進(jìn)行張拉，用伸長值和油壓傳感器數(shù)值進(jìn)行校核；（2）認(rèn)真檢查張拉設(shè)備和與張拉設(shè)備相接的鋼索，以保證張拉安全、有效；（3）張拉時要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行張拉，確保同步張拉，張拉不同步，可能使結(jié)構(gòu)異常變形。張拉時可以通過調(diào)節(jié)油泵給油速度來解決張拉同步的問題，對于索力小千斤頂可以加快給油，對于索力大的千斤頂可以減慢給油，通過這種措施可以到達(dá)同一圈環(huán)向索索力相同的目的；（4）張拉設(shè)備形心應(yīng)與預(yù)應(yīng)力鋼索在同一軸線上；（5）實測伸長值與計算伸長值相差超過20%時，應(yīng)停止張拉，報告工程師進(jìn)行處理，待查明原因，并采取措施后，再繼續(xù)張拉；（6）保證撐桿張拉后豎直的措施是：首先，在工廠生產(chǎn)時，在張拉狀態(tài)下要在索體上作好撐桿的安裝位置標(biāo)記，保證現(xiàn)場撐桿安裝位置準(zhǔn)確。其次，在張拉前要調(diào)整索體的螺母長度使螺桿露出的長度相同，即初始張拉位置相同。最后，在張拉過程中要將每級的張拉力（70%、90%、110%）在張拉過程中再次細(xì)分為4～10小級，在每小級中盡量使千斤頂給油速度同步，在張拉完每小級后，所有千斤頂要停止給油，以便測量索體的伸長值；如果同一索體兩側(cè)的伸長值不同，則在下一級張拉的時候，伸長值小的一側(cè)首先張拉出這個差值，然后另一端再給油；通過這種每一個小級停頓調(diào)整的方法來達(dá)到張拉后撐桿最終豎直的效果。5混凝土施