钢结构预应力拉索安装张拉施工设计方案.docx
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钢结构预应力拉索安装张拉施工设计方案
钢结构预应力拉索安装张拉
施工设计方案
一、工程概况
1.1工程概况
项目名称：
**技研发展示中心钢结构工程预应力索施工
**技研发展示中心总部办公楼、商务酒店屋顶钢结构为预应力空间桁架结构体系。
钢桁架共17榀，桁架间采用多道支撑系杆形成空间结构体系。
3轴至10轴为两层，底标高为92.600m，顶标高为95.600m，11轴至17轴为三层，底标高为92.600m，顶标高为98.600m。
屋顶钢结构空间桁架示意图如下图所示：
图1.1工程示意图
图1.2屋顶钢结构空间桁架示意图
1.2编制依据
1.3.1本工程相关施工图；
1.3.2现行国家建筑施工相关规范、标准；
1.3.3当地建筑施工技术、质量、安全规程和规定；
1.3.4本工程特点、施工现场环境和自然环境等。
1.3实施目标
1.3.1质量目标
质量上，严格按设计和业主的要求及施工规范进行施工，分部分项工程合格率100%，确保达到优质工程质量标准。
1.3.2工期目标
工期上，我公司的工期目标严格按照招标文件中的要求制定，具体工期见后。
我司将排除一切不利因素的影响，优化网络计划，力争提前完成施工任务。
1.3.3管理目标
精心组织，科学管理，严格按总平面图进行现场临建搭设，搞好文明施工，争创“文明、优良、标准化”现场。
1.3.4安全目标
加强安全管理，采取有效的安全防护措施，工程施工过程中达到：
无死亡、无重伤、无火灾、无中毒、无坍塌。
重伤和死亡事故为零，负伤率小于0.3%；杜绝火灾事故。
二、拉索施工方案
本项目为预应力空间桁架体系，张拉是否到位对结构的形态和内力等都影响巨大，因此索的张拉是本工程的关键。
张拉方案的选取不仅涉及到张拉效率、可操作性，还涉及到张拉过程中的安全性，因此合理张拉方案的确定在本工程中至关重要。
2.1拉索示意
图2.1.1单榀拉索结构示意图
图2.1.2拉索示意图
2.2拉索编号
为方便对结构拉索的张拉施工进行描述，在张拉前对结构进行编号。
以桁架上弦跨中位置为竖向位移控制点，并将每榀桁架下部长度相等的两根拉索归为一组，具体编号如下所示：
图2.1.3拉索编号图
图2.1.4关键点编号图
2.3拉索张拉顺序
针对本工程的具体情况，并结和多年来我司类似工程的经验，拟采用一级张拉的方法进行预应力张拉。
具体施工顺序如下：
1整体提升屋顶钢结构直至就位；
2安装拉索就位并初步预紧；
3按照从长跨到短跨的顺序，同步张拉每榀桁架下部四根拉索，第一级张拉到索力设计值的50%，第二级张拉到位，张拉顺序为：
S1、S2；S3、S4；S5、S6；S7、S8；S9、S10；S11、S12；S13、S14；S15、S16；S17、S18；S19、S20；S21、S22；S23、S24；S25、S26；S27、S28；张拉力见表2.1。
结合线性倒拆原理、以及非线性正装原理，迭代计算，按照2.2节所述张拉顺序进行施工过程计算分析。
各张拉施工步骤中拉索张拉力和控制点位移归纳如表2.1所示（竖向位移以向上为正）。
2.4张拉施工注意事项
1、张拉控制以控制张拉力为主，位移为辅。
为减小预应力损失，可采用适当的超张拉。
2、张拉分三小步完成，分别为50%，90%和100%一旦出现异常，应立即停止张拉，待问题解决后，再继续张拉。
3、拉索张拉施工全过程，应对控制点进行严密观测，以防止意外的发生。
4、张拉前应对各控制点的标高及位置做记录，以便张拉监测时进行对比。
表2.1拉索张拉控制表
张拉
级数
张拉
步骤
拉索编号
张拉力
（kN）
成形
索力
（kN）
控制点竖向位移（mm）
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9
K10
K11
K12
K13
K14
初始态
-
-
-
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
第
一
级
第1步
S1、S2
927.4、903.7
1626.7、1637.8
4.3
第2步
S3、S4
865.1、869.5
1565.5、1571.4
6.9
第3步
S5、S6
842.8、847.6
1545.0、1548.0
8.2
第4步
S7、S8
826.0、828.1
1522.9、1526.2
8.6
第5步
S9、S10
823.9、827.6
1523.5、1521.9
9.0
第6步
S11、S12
813.3、811.9
1518.0、1517.5
9.8
第7步
S13、S14
787.0、788.1
1482.9、1485.2
9.7
第8步
S15、S16
775.5、774.5
1468.3、1467.9
9.2
第9步
S17、S18
629.7、628.8
1195.7、1194.4
8.2
第10步
S19、S20
625.0、625.3
1196.7、1194.1
7.0
第11步
S21、S22
616.4、614.2
1198.3、1193.6
6.1
第12步
S23、S24
75.5、73.7
145.6、141.6
3.7
第13步
S25、S26
76.2、76.5
148.3、148.7
1.8
第14步
S27、S28
77.4、76.5
150.2、149.2
0.9
第
二
级
第15步
S1、S2
1658.6、1664.0
1626.7、1637.8
19.1
第16步
S3、S4
1585.3、1593.5
1565.5、1571.4
21.8
第17步
S5、S6
1565.7、1571.2
1545.0、1548.0
23.3
第18步
S7、S8
1543.7、1545.0
1522.9、1526.2
23.9
第19步
S9、S10
1542.7、1543.0
1523.5、1521.9
24.4
第20步
S11、S12
1532.5、1532.0
1518.0、1517.5
24.8
第21步
S13、S14
1498.4、1500.9
1482.9、1485.2
24.2
第22步
S15、S16
1483.0、1482.7
1468.3、1467.9
22.3
第23步
S17、S18
1206.7、1204.6
1195.7、1194.4
19.6
第24步
S19、S20
1204.3、1203.6
1196.7、1194.1
16.0
第25步
S21、S22
1199.6、1195.3
1198.3、1193.6
10.2
第26步
S23、S24
145.9、141.9
145.6、141.6
7.6
第27步
S25、S26
148.5、148.9
148.3、148.7
3.9
第28步
S27、S28
150.2、149.2
150.2、149.2
1.8
三、施工过程仿真分析
3.1分析模型的正确模拟
本工程钢结构体量大，结构重要，施工过程复杂，难度较大。
虽然本工程的精心设计保证了结构承受使用阶段荷载和偶遇最大荷载下的安全性，但是工程实际施工的过程与设计假定有所不同。
在设计阶段，假设结构一次成型后施加结构自重和荷载，而实际上结构的不同杆件是分阶段施工、安装和拼接起来的。
施工顺序不同，结构杆件参与受力的顺序和程度也不同。
施工阶段计算的目的，是通过科学计算指导施工，保证每个施工阶段的结构安全，确保设计要求的结构尺寸、受力状态。
为此，我司采用有限元分析程序MIDAS/GEN建立了分析模型，对各个施工阶段的受力情况进行模拟计算。
计算中考虑了几何非线性，也考虑了钢索的材料非线性（抗拉不抗压）。
3.1张拉过程模拟
建立结构模型，调整拉索索力到设计索力，并在其结果的基础上，结合线性倒拆原理、以及非线性正装原理，迭代计算，按照2.3节所述张拉顺序进行施工过程计算分析。
各张拉步骤的计算结果如下。
初始态：
整体提升就位
a）竖向位移轴视图（mm）
b）X向位移图（mm）
c）Y向位移图（mm）
d）桁架轴力图（kN）
第一步：
同步张拉第一榀桁架上四根拉索（S1、S2）
a）竖向位移轴视图（mm）
b）X向位移图（mm）
c）Y向位移图（mm）
d）桁架轴力图（kN）
e）拉索轴力图（kN）
第二步：
同步张拉第二榀桁架上四根拉索（S3、S4）
a）竖向位移轴视图（mm）
b）X向位移图（mm）
c）Y向位移图（mm）
d）桁架轴力图（kN）
e）拉索轴力图（kN）
第三步：
同步张拉第三榀桁架上四根拉索（S5、S6）
a）竖向位移轴视图（mm）
b）X向位移图（mm）
c）Y向位移图（mm）
d）桁架轴力图（kN）
e）拉索轴力图（kN）
第四步：
同步张拉第四榀桁架上四根拉索（S7、S8）
a）竖向位移轴视图（mm）
b）X向位移图（mm）
c）Y向位移图（mm）
d）桁架轴力图（kN）
e）拉索轴力图（kN）
第五步：
同步张拉第五榀桁架上四根拉索（S9、S10）
a）竖向位移轴视图（mm）
b）X向位移图（mm）
c）Y向位移图（mm）
d）桁架轴力图（kN）
e）拉索轴力图（kN）
第六步：
同步张拉第六榀桁架上四根拉索（S11、S12）
a）竖向位移轴视图（mm）
b）X向位移图（mm）
c）Y向位移图（mm）
d）桁架轴力图（kN
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