1、类别 序号 标准规范名称 标准号 8 建设工程安全生产管理条例 国务院令第 393 号 9 安全生产许可证条例 国务院令第 397 号 10 建设项目环境保护管理方法 国环字第 003 号文 国家标准 11 建筑结构荷载规范 GB 50009-2012 12 混凝土结构设计规范 GB 50010-2010 13 建筑抗震设计规范 GB 50011-2010 14 建筑设计防火规范 GB 50016-2006 15 钢结构设计规范 GB 50017-2003 16 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002 17 工程测量规范 GB 50026-2007 18 建筑防雷设计规范 GB 2、50057-2010 19 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001 20 钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205-2001 21 建筑工程抗震设防分类标准 GB 50223-2008 22 建筑防腐蚀工程施工质量验收规范 GB 50224-2010 23 建筑工程施工质量验收统一标准 GB 50300-2013 24 钢结构焊接规范 GB 50661-2011 25 钢结构工程施工规范 GB 50755-2012 26 钢-混凝土组合结构施工规范 GB 50901-2013 27 碳钢药芯焊丝 GB/T 10045-2001 28 电弧螺柱焊用圆柱头焊钉 GB/T 1043、33-2002 29 焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定 GB/T 11345-2013 30 钢结构用高强度大六角螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件 GB/T 12281231-2006 31 熔化焊用焊丝 GB/T 14957-1994 32 低合金高强度结构钢 GB/T 1591-2008 33 低合金药芯焊丝 GB/T 17493-2008 34 建筑结构用钢板 GB/T 19879-2005 35 焊缝无损检测 磁粉检测 GB/T 26951-2011 36 焊缝无损检测 焊缝磁粉检测 验收等级 GB/T 26952-2011 37 厚钢板超声波检验方法 GB/T 2970-4、2004 38 焊缝无损检测 超声检测 验收等级 GB/T 29712-2013 39 合金结构钢 GB/T 3077-1999 类别 序号 标准规范名称 标准号 40 焊缝符号表示法 GB/T 324-2008 41 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副 GB/T 3632-2008 42 建筑结构制图标准 GB/T 50105-2010 43 工程测量基本术语标准 GB/T 50228-2011 44 建设工程监理规范 GB/T 50319-2013 45 城市建设档案著录规范 GB/T 50323-2001 46 建设工程项目管理规范 GB/T 50326-2006 47 建设工程文件归档整理5、规范 GB/T 50328-2001 48 建筑工程施工质量评价标准 GB/T 50375-2006 49 混凝土结构耐久性设计规范 GB/T 50476-2008 50 建筑工程绿色施工评价标准 GB/T 50640-2010 51 非合金钢及细晶粒钢焊条 GB/T 5117-2012 52 热强钢焊条 GB/T 5118-2012 53 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 GB/T 5293-1999 54 厚度方向性能钢板 GB/T 5313-2010 55 碳素钢结构 GB/T 700-2006 56 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝 GB/T 8110-2008 57 涂覆涂料前钢材表面处理 6、表面清洁度的目视评定第 1 部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级 GB/T 8923.1-2011 58 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定第 2 部分：已涂覆过的钢材表面局部清除原有涂层后的处理等级 GB/T 8923.2-2008 59 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定第 3 部分：焊缝、边缘和其他区域的表面缺陷的处理等级 GB/T 8923.3-2009 60 关节轴承向心关节轴承 GB/T 9163-2001 61 漆膜附着力测定法 GB/T1720-1979 62 漆膜耐冲击测定法 GB/T1732-1993 63 屋面工程7、质量验收规范 GB 50307-2012 64 屋面工程技术规范 GB 50345-2012 65 绝热用岩棉、矿渣面及其制品 GB/T 11835-2007 66 一般工业用铝及铝合金板、带材 GB/T 3880-2012 67 铝合金建筑型材 GB/T 11835-2009 类别 序号 标准规范名称 标准号 行业标准 68 高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程 CECS 230:2008 69 钢结构焊接从业人员资格认证标准 CECS 331-2013 70 膜结构技术规程 CECS 158:2004 71 建筑钢结构防火技术规范 CECS 200：2006 72 预应力钢结构技术规程 CE8、CS 212：2006 73 铸钢节点应用技术规程 CECS 235-2008 74 钢管结构技术规程 CECS 280:2010 75 型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ 138-2001 76 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010 77 钢结构高强度螺栓连接技术规程 JGJ 82-2011 78 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-2003 79 预应力混凝土结构抗震设计规程 JGJ 140-2004 80 索结构技术规程 JGJ 257-2012 81 空间网格结构技术规程 JGJ 7-2010 82 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98 83 建筑钢结构防腐蚀技9、术规程 JGJ/T 251-2011 84 压型金属板设计施工规程 YBJ 216-1998 85 钢骨混凝土结构技术规程 YB 9082-2006 地方法规 86 热处理带肋高强钢筋混凝土结构技术规程 苏 JG/T054-2012 87 全国民用建筑工程设计技术措施-结构(03 年 2 月第一版)88 建筑工程设计文件编制深度规定(2008 年版)图集 89 民用建筑设计技术要求与规定 SJG06-1997 90 建筑物抗震构造详图 03G329-1 91 多、高层建筑钢结构节点连接 03SG519-1、04SG519-2 92 钢筋混凝土结构预埋件 04G362 93 型钢混凝土组合结构构10、造 04SG523 94 钢与混凝土组合楼(屋)盖结构构造 05SG522 95 民用建筑钢结构防火构造 06SG501 96 建筑抗震构造详图 11G329-1 97 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图(G101 系列)（四）、规范标准应用注意事项 规范是一切工程实践的基础、准则和衡量标准，近年来，随着技术的快速发展和国家在技术标准方面加大投入，与钢结构相关的规范更新频繁，这方面如不保持敏锐嗅觉，稍不留意就会使用一些作废的规范（尤其一些基础性、纲领性的规范），会给结构工程质量留下隐患，也会给整个项目带来巨大风险，因此必须引起高度重视。对于本工程来说，以下规范非常重要，都是国家11、强制性标准，由于是颁布实施不久的新规范，经常会被忽视，应予以特别注意：以下规范已有了新版本，应及时更新：现行标准 已作废标准 名 称 编 号 名 称 编 号 建筑工程施工质量验收统一标准 GB 50300-2013建筑工程施工质量验收统一标准 GB 50300-2001建设工程监理规范 GB/T 50319-2013 建设工程监理规范 GB 50319-2000焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定 GB/T 11345-2013 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 GB/T 11345-1989非合金钢及细晶粒钢焊条 GB/T 5117-2012 碳素钢焊条 GB/T 5117-112、995 热强钢焊条 GB/T 5118-2012 低合金钢焊条 GB/T 5118-1995 钢结构高强度螺栓连接技术规程 JGJ 82-2011 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 JGJ 82-1991 以下规范已经颁布，即将实施，应做好更新准备：现行标准 即将实施标准 名 称 编 号 名 称 编 号 实施时间建筑设计防火规范 GB 50016-2006建筑设计防火规范 GB50016-2014 2015/5/1建设工程文件归档整理规范 GB/T 50328-2001 建设工程文件归档规范 GB/T50328-2014 2015/5/1（五）、适用的国际、国外标准与规范 本工程中，13、对于铸钢、销轴、钢拉索及拉索锚具等重要结构受力零部件的设计采用了国外较高标准，其材料加工、制作、检验等过程均采用了国际标准与规范。本工程主要涉及到的国际标准规范见下表：序号 标 准 号 名 称 1 DIN EN 10213 Steel casting for pressure purposes 2 EN10083-1 Steel for quenching and tempering 3 DIN ISO 286 Geomentrical product specifications-ISO code system for tolerances on linear sizes 4 DIN EN114、0016 Non-alloy steel rod for drawing or cold rolling 5 EN 10264 Steel wire and wire products-steel wire for ropes 6 EN 12844 Zinc and zinc alloys-Castings 7 EN 13411-4 Terminations for steel wire ropes Safety Part4:Metal and resin socketing 8 DIN 1683 Rough steel castings-General tolerances,machinin15、g allowance 9 EN 10204 Metllic products-Types of inspection documents 10 ISO 8062-3 Geomentrical product specifications-Dinmension and geometrical tolerances for mouded parts-Part 3:General dimensional and geometrical tolerances and machining allowances for castings 第二节 工程概况 第二节 工程概况 一、项目简介 一、项目简介 苏16、州工业园区体育中心（以下简称“体育中心”）位于苏州工业园区几何中心位置，西邻星塘街、北至中新大道东、东至规划路、南至斜塘河，距离苏州市老城区约8公里，距离金鸡湖约2.5公里。体育中心北部靠近苏州工业园区 CWD（中央文化区）和湖东核心区，南部隔斜塘河与斜塘片区中心相邻。项目规划总面积近40公顷，总建筑面积约35万平方米，是苏州唯一一个市级和区级合设的，集体育竞技、休闲健身、商业娱乐、文艺演出于一体的多功能、综合性的甲级体育中心，由“一园一场两中心”组成：即一座体育公园，一个体育馆、体育馆、健身馆以及体育研发和配套服务中心，可以举办全国综合性运动会和国际单项体育赛事，是一个绿化环保的生态型体育中17、心、环境优美的敞开式体育公园，项目预计在2017年建成。苏州工业园区体育中心效果图 三个主要功能建筑体育场、体育馆和游泳馆运用统一的建筑语言，各场馆顶部均呈马鞍形，屋顶则各有特征。体育场、体育馆和游泳馆的立面呈水平线条形成优雅的起伏，接近大平台处为通透的观众回廊，各栋基座裙房立面也以横向线条为主。建筑造型典雅新颖，如三座美丽的皇冠升起在平台基座之上，具有鲜明的地标性。二标段招标简介及要求 二标段招标简介及要求 序号 项 目 主要内容 1 工程名称苏州工业园区体育中心项目钢结构（二标段）工程2 工程地点苏州工业园区中新大道东 999 号3 建筑单体名称体育场、游泳馆4 建设单位5 建筑设计6 结18、构设计7 招标质量等级要求合格，确保获得“中国钢结构金奖”；并配合总承包人创建整体项目“鲁班奖”。8 绿色建筑要求本项目需通过 LEED 银级认证，获得绿色三星设计和运营标识。9 安全文明标准化工地要求国家“AAA 级安全文明标准化工地”。10 招标范围体育场体育场：屋盖钢结构及索膜屋面，包括深化设计、加工制作、施工安装、油漆、防火喷涂、BIM 制作等。游泳馆游泳馆：屋盖钢结构及索网金属屋面，包括深化设计、加工制作、施工安装、油漆、防火喷涂、BIM 制作等。11 工期要求 场 馆 总工期 开工日期 完工日期 体育场 483 天 2015.12.25 2016.8.20 游泳馆 544 天 2019、15.10.25 2016.7.5 体育场:建筑面积约 8.3 万平方米，最大跨度 260 米，建筑高度约 54 米，座位数约 45000 个。游泳馆:建筑面积约 4.8 万平方米，最大跨度 107 米，建筑高度约 34 米，座位数约 3000 个。体育馆:建筑面积约 5.7 万平方米，最大跨度 100 米，建筑高度约 43 米，座位数约 13000 个。体育场游泳馆体育馆二、地理位置 二、地理位置 体育中心位于苏州工业园区几何中心位置，项目地处星塘街以东，北邻苏胜路，南靠斜塘河。体育中心平面布置图 三、建筑概况 三、建筑概况 二标段场馆建筑全景 1、体育场建筑概况说明 1、体育场建筑概况说明20、 体育场为一座地上四层（主体单层、局部四层）、局部地下一层的大跨结构建筑。主要功能包括：可容纳 45000 座观众规模的观众看台（其中上层固定普通观众席 19,876 席，下层固定普通观众席 21,042 席，包含特殊贵宾座席 280 席，位于主席台后方的媒体席位 724席可临时转换。成普通贵宾席。残疾人座席 89 席，场芯观众 10,000 席）及室外观众休息平台、训练场地、赛事运营（包括贵宾区域、新闻媒体区域、赛事组委会区域、运动员区域、裁判员区域）、场馆运营办公、场馆经营配套用房及配套设施。2、游泳馆建筑概况说明 2、游泳馆建筑概况说明 游泳馆为一座地上四层（主体二层、局部四层）、局部地21、下一层的建筑。主要功能包括：可容纳约3000座观众规模的观众厅（其中固定看台观众席1809席，VIP 贵宾座席9席，临时看台观众席636席，残疾人座席6席。）及观众休息厅训练馆、赛事运营（包括贵宾区域、新闻媒体区域、赛事组委会区域、运动员区域、裁判员区域）、场馆运营办公、场馆经营配套商业用房及配套设施。四、钢结构概况 四、钢结构概况 1、体育场屋盖钢结构 1、体育场屋盖钢结构 整座体育场坐落在12米高的裙房大平台之上。体育场屋盖采用了较大高差的马鞍型索膜结构，屋盖的跨度达到了约260米，并与看台结构相互独立。屋盖外边缘压环几何投影尺寸为260米230米，马鞍形的高差为25米，立面高度在27到522、2米间变化，外倾的屋面结构 V型钢管支撑柱的倾角沿着整个立面是变化的，柱的倾角在58度和70度之间变化。体育场屋盖外压环为空间折线圆管，外压环梁之间采用法兰连接，法兰连接处伸出耳板与径向钢拉索锚头固定，整个索桁架通过径向拉索与外压环的连接形成稳定的马鞍形状；V 型柱脚为铸钢支座节点，并采用了向心关节轴承的铰链接形式，柱脚与上部圆管柱之间使用了十字插板+锥管的过渡形式，铸钢支座通过预埋件与下部钢骨柱连接固定。项 目 项 目 相关参数 相关参数 外压环40 段V 型支撑柱40 组（80 根）材料规格11 种圆钢管截面；最大：150060；最小：95015节点形式相贯节点、法兰螺栓节点、板节点、关节23、轴承节点材 质Q345C、Q390C钢结构总吨位约 3805 吨2、游泳馆屋盖钢结构 2、游泳馆屋盖钢结构 整座游泳馆坐落在12米高的裙房大平台之上，包括游泳馆主馆和附属训练馆。游泳馆主馆的屋盖采用了马鞍型平面索网结构，屋盖的跨度达到了约106米。屋盖外边缘压环几何投影尺寸为106米106米，马鞍形的高差为10米，立面高度在22到32米间变化，外倾的屋面结构 V 型支撑柱的倾角沿着整个立面是变化的，柱的倾角在46度和66度之间变化。游泳馆主馆的屋盖外压环为空间曲线圆管，外压环梁之间采用法兰连接，外压环梁上设置了拉索连接耳板，整个索桁架的纵、横钢拉索均与外压环上的耳板连接固定，并形成稳定的马鞍状24、；V 型柱顶与外环梁之间采用相贯的连接，并设置了中间插板；V 型柱脚采用了铸钢件+锥形管的形式，柱脚底部为盆式球形支座铰节点，盆式支座通过预埋件与下部钢骨柱连接固定。项 目 项 目 相关参数 相关参数 外压环28 段 V 型支撑柱28 组（56 根）材料规格5 种圆钢管截面；最大 105040，最小 85015。节点形式相贯节点、板节点、盆式支座节点、栓接节点、栓焊连接节点 材 质Q345C、Q390C 钢结构总吨位1011 吨 五、体育场索膜结构概况 五、体育场索膜结构概况 体育场屋盖采用大跨度索桁架结构与半透明预应力纤维膜组合结构，侧面为外倾的 V 型支撑柱结构，柱顶为外压环结构。屋盖由425、0根径向索、一圈环向索（上下2层，共8根）与外围压环形成张拉整体结构，整个屋盖膜面形成平缓型马鞍型屋面，外围由一道受压环梁承受索网张拉传递的压力。屋盖外环梁最高点高度52m，最低点低点高度27m，高差达25m；屋盖内环索最高点高度39m，最低点高度33m，高差6m。屋盖平面投影近似椭圆型，长轴约260米，短轴约230米。六、游泳馆索网结构概况 六、游泳馆索网结构概况 游泳馆钢屋盖结构采用索网支撑体系，由单层曲面索形成，周边钢柱和上下环梁形成的环形桁架为屋盖支撑体系。整体形状为马鞍形，平面投影呈圆型，直径约107米，屋面受压环轴心最高为32.0米，最低为22.0m，并覆盖刚性屋面。游泳馆拉索采用26、双索，规格为244，拉索采用螺旋钢丝束，弹性模量1.60105MPa，公称抗拉强度为1670MPa，索体防腐形式采用 Galfan 涂层。拉索的索头采用热铸锚具，叉耳式连接件，索头承载能力应不低于索体承载力，且索头的防腐能力不小于索体。七、游泳馆金属屋面概况 七、游泳馆金属屋面概况 苏州园区体育中心游泳馆金属屋面工程在整体造型呈现“马鞍”状态。游泳馆建筑面积约4.8万平方米，最大跨度107米，建筑高度约34米，座位数3000个。其屋面围护部分安装工程内容为：金属屋面系统，天沟排水系统等。其中金属屋面系统包含屋面板、防水透气膜、保温棉、PE 膜、玻璃丝棉、固定支座、压型底板等。第三节 钢结构工程27、量预估 第三节 钢结构工程量预估 一、工程量总体概况 一、工程量总体概况 二标段钢结构工程量约 4875 吨。主结构钢材材质：2 种,分别为 Q345C 和 Q390C。构件主要为钢管截面形式：构件品种 截面图例 种类 规 格 材质 大口径钢管（900mm）10 95016150060 Q345C/Q390C中小口径钢管（900mm）12 3231085030 Q345C 二、构件类型统计与分析 二、构件类型统计与分析（1）本工程构件类型重量统计见下表。规 格 大口径钢管 中小口径钢管铸钢件 其它 总 计 重量（吨）3781 379 176 539 4875（2）本工程构件类型饼图分析 （3）28、二标段各场馆的钢构件详细清单。场 馆 序号 规 格 材 质 重量（吨）体育场 1 14010 Q345C 2.20 3807.4 2 95016 Q345C 83.16 3 95020 Q345C 73.95 4 110020 Q345C 231.73 5 110025 Q345C 359.60 6 150045 Q345C 470.00 7 150050 Q345C 532.10 8 150060 Q345C 828.40 9 95020 Q390C 62.36 10 110025 Q390C 552.14 11 110035 Q390C 184.83 12 铸钢件 GS20Mn5V87.229、0 13 其他 Q390C 339.70 游泳馆 1 85015 Q345C 28.56 1067.86 2 85020 Q345C 192.73 3 85030 Q345C 157.32 4 105035 Q390C 106.26 5 105040 Q390C 296.39 6 铸钢件 GS20Mn5V88.70 7 其他 Q390C 197.90 二、成品件的分类统计 二、成品件的分类统计 1、铸钢件的用量与分布统计如下：场 馆 场 馆 名 称 名 称 材 质 材 质 外形效果与尺寸 外形效果与尺寸 单重（kg）单重（kg）数量数量（个）（个）总重总重（kg）（kg）体育场 V 型柱脚铸钢30、件 GS20Mn5V 18852077 40 79240游泳馆 V 型柱脚铸钢件 GS20Mn5V 23603385 28 805582、向心关节轴承的规格、型号、数量统计如下：场 馆 名 称 规格 外形效果与结构分解 单重（kg）数量 总重（kg）体育场 V 型柱脚关节轴承一（内径）230 98.3 24（套）2359.2V 型柱脚关节轴承二（内径）160 50.7 8（套）405.6 V 型柱脚关节轴承三（内径）160 50.7 8（套）405.6 水平连杆关节轴承（内径）80/56（套）/3）、销轴的规格、数量统计如下：场 馆 名 称 材 质 规 格 外形效果图片 单重（kg）数量 总重31、（kg）体育场 V 型柱脚销轴一 34CrNiMo6V 230 168.2 24套 4036.8 V 型柱脚销轴二 34CrNiMo6V 160 81.4 16套 1302.4 水平连杆销轴 34CrNiMo6V 80 9.67 56套 541.5 4、盆式支座的规格、型号、数量统计如下：场 馆 名 称 竖向压力设计值 尺寸规格外形效果与结构分解 数量游泳馆 V 型柱脚盆式球形铰支座 7500kN 1150 28（套）第四节 钢结构工程重点、难点分析及解决措施 第四节 钢结构工程重点、难点分析及解决措施 一、深化设计重点、难点解析 一、深化设计重点、难点解析 重点、难点一、节点的深化设计 项 32、目 重点、难点剖析 节 点 的深 化 设计 由于本工程钢结构结构形式新颖、跨度大、受力大，V 型柱支座节点、拉索连接节点等极其重要。对上述节点能否对其进行优化、简化，设计出科学合理的、施工可操作性强同时能最大限度的保证结构精度的连接节点，这在本工程中显得尤为重要。体育场 V 型柱支座为关节轴承连接节点，轴承定位套筒与耳板之间非常紧密，如何通过深化设计优化的方式确保其现场安装的可操作性，同时满足节点的设计受力需求，这是该项目深化的一个重点。体育场、游泳馆屋顶均为索结构，拉索与外压环梁的径向连接节点非常关键，需要充分考虑径向拉索的张拉及钢结构安装、工作平台的搭设。重点、难点一、节点的深化设计 项 33、目 解决措施 节 点 的深 化 设计 1）对构件节点和截面进行参数化设置，生成适合本工程的一些自定义参数化节点和参数化截面。以便提高效率和提高模型的准确性。其次，在模型的建立过程中深入细化，严格控制精度，避免误差的存在，对与存在的问题在建模的过程中就提出解决。2）对关节轴承节点进行有限元计算分析，并进行 1:1 模型性能试验；与设计院、轴承生产厂家协调沟通，以确定套筒与支座耳板的合理间隙，确保现场安装的可操作性，此外，套筒滑动连接须进行必要的滑动能力试验。3）拉索径向连接节点的设计前，应与拉索施工单位充分沟通，确定径向索的挂载方案，并以此为依据进行节点的深化设计。为提高现场安装施工效率、减少现34、场工作量，初步建议在体育场的外压环法兰板上延伸出辅助张拉耳板，如左图所示。重点、难点二、钢结构深化设计基准模型的确定 项 目 重点、难点剖析 钢 结 构深 化 设计 基 准模 型 的确定 体育场、游泳馆均为跨度大、纵深大的马鞍形索屋架结构，整体曲线复杂。其中体育场屋顶为 PTFE 膜屋面系统，游泳馆屋顶为金属屋面系统。由于索结构变形较大较复杂，钢、索、膜或金属屋面的设计和施工产生的误差是传递的，因此各专业的设计和施工必须来自同一个模型。对于体育场的钢结构工厂加工，必须依据索膜完成状态模型反算出的 0 应力状态模型；对于游泳馆的钢结构工厂加工，必须依据索网与金属屋面的完成状态模型反算出的 0 应35、力状态模型。综上所述，体育场和游泳馆钢结构深化设计基准模型的确定，是非常重要和复杂的一项工作，它不仅与钢结构安装施工相关，而且与拉索施工、膜结构施工（或金属屋面施工）等专业关系密切。这对钢结构深化设计单位及其参与深化设计的工程师们的能力和实践经验也提出了相当高的要求。重点、难点二、钢结构深化设计基准模型的确定 项 目 解决措施 钢 结 构深 化 设计 基 准模 型 的确定 在深化设计前与总承包单位、设计院、钢拉索施工单位、膜结构施工单位（体育场）、金属屋面施工单位（游泳馆）充分沟通协调，首先确认索结构、膜结构（或金属屋面）的安装方案，以此为基础优化钢结构安装方案。钢、索、膜相关联处由于施工误差36、，交叉施工等因素存在较大的技术风险，三方的操作中必须有一个技术主导，并在三方都可控的情况下进行。在深化设计初期根据确认的各专业施工方案对整体结构进行有限元计算和仿真模拟分析，通过多次迭代分析计算，最终确定钢结构 0 应力状态的基准模型，并提交设计院和相关专业施工单位校核。在得到多方共同确认后，方可以该基准模型进行深化设计出图，并指导钢结构及钢索的加工及安装。二、钢结构加工的重点与难点 二、钢结构加工的重点与难点 重点、难点一、厚壁圆管和锥管的加工制作 项 目 重点、难点剖析 厚 壁 圆管 和 锥管 的 加工制作 本工程中含有大量的焊接型圆管构件，圆管柱和外压环的管壁厚度较大、构件数量多；此外，37、体育场和游泳馆的 V 型下柱均为锥形圆管。对于 t40mm 厚板的卷制加工，若曲率过大容易导致钢板开裂，如何让厚板的卷制既要成型美观，又要保证卷制后的钢板无内部缺陷，这是工厂加工时应重点考虑的工艺。40mm 及以上厚钢板，厚板接头拘束度大，焊缝填充量大，残余应力较大，焊缝容易产生层状撕裂及冷裂纹。重点、难点一、厚壁圆管和锥管的加工制作 项 目 解决措施 厚 壁 圆管 和 锥管 的 加工制作 1）、选择钢板质量稳定可靠的大型钢厂作为本项目的材料供应商。2）、对于厚壁型锥管和圆管的钢板卷制，我们将采用性能优异的卷管机（超大压制力重型数控卷板机）。下图为超大数控卷板机的性能参数及加工图片：3）、充分38、利用我司多年来的经验积累、成熟的焊接工艺，制定合理焊接方案及措施，建立完善焊接质量保证体系，从而有效的控制焊接应力应变，从焊接工艺评定开始到焊缝的无损缝检测为止，各个环节进行有效的控制，保证焊缝的一次合格率。4）、技术高超、经验丰富的技师队伍是确保工厂加工质量的直接保障。重点、难点二、外压环制作的精度控制 项 目 重点、难点剖析 外 压 环制 作 的精 度 控制 本工程中，体育场与游泳馆的索结构采用的定尺定长张拉施工方案，由于整个索结构没有一处可以进行长度调整，这对于钢构件的制作精度提出了更高的要求。对于与拉索直接连接的外压环钢结构，由于其管壁较厚，如何控制、检测其加工尺寸与精度，这是本工程钢39、结构加工的主要重点和关键点。重点、难点二、外压环制作的精度控制 项 目 解决措施 外 压 环制 作 的精 度 控制 1）、外压环加工时没压力，但安装完成后，会产生很大压力，由此产生变形需要在加工时应给予补偿，即采用 0 应力态模型加工。同时也要考虑钢柱受力变形产生的位移补偿。2）、外压环梁工厂加工过程中，需要找准外形控制关键因素：整体长度、法兰端板平整度、构件两端法兰板的相对角度、钢拉索连接耳板孔中心空间位置等。采用地样线吊锤对点法、激光经纬仪测量法对外压环的制作进行过程控制，验收时采用全站仪对构件法兰端板进行空间打点测量。3）、为了能够满足高精度的要求，受压环两端的端板须进行机械加工，拉索连40、接的耳孔也须进行机械加工。4）、对外压环分段出厂前进行车间预拼装，这将最大程度上保证其现场安装的准确度和精度。单次预拼装至少 5 个相连的受压环构件，通过全站仪空间打点测量来检验构件是否达到要求，特别是确保法兰、端板及拉索耳孔的高精度。钢结构的构件只有通过了预拼装检验才可以出厂。每次预安装需要预留 3 个受压环构件，作为下次预拼装的起始端，如下图所示：重点、难点三、体育场柱脚支座的加工 项 目 重点、难点剖析 体 育 场柱 脚 支座 的 加工 1）、体育场共 40 个柱脚铰接节点，承载了整个屋盖结构的重量，其重要性不言而喻。体育场柱脚节点均采用了向心关节轴承铸钢支座的节点形式，根据立柱设计功能41、的不同，柱脚节点又分为了三类：固定铰支座、单向滑动铰支座和双向滑动铰支座。柱脚节点需保证各方向转动及滑动的可靠性。2）、支座铸钢件的材质均为 GS20Mn5V，并采用对可焊性和强度进行了调质的铸钢。该铸钢的材料强度高于现行的中国铸钢规范，这就需要厂家通过相应的措施及实验保证其力学性能及内部质量。GS20Mn5V 铸钢力学性能（GS20Mn5V 铸钢力学性能（DIN EN 10213）厚度(mm)100 mm 250 mm 设计强度 N/mm 300 300 抗拉强度(N/mm)500-650 500-650 残余变形(%)24 24 冲击能(ISO-V-samples)Min.60J at 242、0C min.60J at 20C 脆性转变温度(27J)-40C-40C 3）、根据设计施工图纸，三种形式柱脚节点的功能实现主要依靠向心关节轴承不同的内部结构设计，节点处最大垂向荷载达 1260 吨、最大剪力达75 吨。这些性能参数国内罕见，对轴承加工厂来说是一个挑战。重点、难点三、体育场柱脚支座的加工 项 目 解决措施 体 育 场柱 脚 支座 的 加工 1）、铸钢件的加工、制作及验收将严格依据相关的国际标准。铸钢件的无损探伤按照欧洲规范 EN 10204 3.2 进行，100%的内环铸钢节点必须通过所有的无缺陷检验（超声波探伤、液体渗透探伤和磁粉探伤）。铸钢件加工精度要求须遵照国际标准 I43、SO 8062，具体如下：标准尺寸大于 25mm 的应满足 CT11 的标准。标准尺寸小于 25mm 的应满足 CT10 的标准。对于索和铸钢连接的凹口应满足 CT8 的标准。铸钢件加工流程图片说明 2）、关节轴承中销轴的加工质量非常重要。销轴需经锻打后，并做正火处理后才能机加工。销轴的加工尺寸和精度，不仅要满足设计要求，还必须考虑到现场安装可操作性。销轴需进行调质处理和表面磷化处理，并 100%二级超声波探伤和表面磁粉探伤。3）、支座需要将满足各项指标后的铸钢件、中耳板运到关节轴承厂家，由关节轴承厂家组装成成品，并经过各项检验后，方可交付钢结构施工方进行现场安装。支座安装时应设有严格的防水和44、防灰措施，以免影响支座长期工作下的转动性能。重点、难点四、外露构件的精加工 项 目 重点、难点剖析 外 露 构件 的 精加工 建筑设计对本工程的外观要求极高。为满足外观要求，所有外露式的钢结构都要达到精加工程度，这对钢结构的加工工厂提出了非常高的要求。外露式钢构件的加工除了要满足、符合国家及行业的相关标准规范外，其对外观的要求将远远高于一般标准。重点、难点四、外露构件的精加工 项 目 解决措施 外 露 构件 的 精加工 1）、与业主、建筑设计师进行充分、有效的沟通，深入理解本工程建筑外观的需求，并综合土建结构与钢结构的结构特点，编制一份钢结构精加工范围的清单或文件，并提交业主、建筑设计师认可。45、2）、对在精加工范围内的钢构件，我们将采取特别措施：专门制定一份精加工钢构件的制作工艺流程，以及一份精加工构件的质量和外观验收标准，在生产过程中（工艺放样、落料切割、组装、焊接、矫正、打磨以及涂装等）对其质量和外观严加控制。3）、我们将在本工程中采用先进的新型设备（带状打磨机）。带状打磨机相比传统的人工砂轮打磨，除了效率大幅提高外，其打磨的质量更高、更稳定、更均匀、外观成像的效果更佳。下图为传统与新型两种打磨方式的作业照片：人工砂轮打磨 带状打磨机 三、现场安装施工重点、难点解析 三、现场安装施工重点、难点解析 重点、难点一、体育场和游泳馆外压环的安装精度控制 项 目 重点、难点剖析 体 育场46、 和游 泳馆 外压 环的 安装 精度 控制 索结构采用的定尺定长张拉施工工艺对于构件的制作和安装精度提出了更高的要求，由于整个索结构没有一处可以进行长度调整，因此钢结构构件、钢索的制造精度以及钢结构的安装精度是成功完成整个项目的关键。外压环整体为空间的马鞍线型，而游泳馆外压环构件为弯扭结构，弯扭构件的测量本身就较为复杂，且工序较多，如何保证外压环现场安装的准确性，如何消除安装的累积误差，确保拉索连接耳孔的高精度要求。温度的变化对外压环的安装尺寸有一定的影响，采取何种措施避免和消除环境温度对外压环安装精度的不利影响也是本工程安装施工的一个重点。重点、难点一、体育场和游泳馆外压环的安装精度控制 项47、 目 解决措施 体 育场 和游 泳馆 外压 环的 安装 精度 控制 1）、针对体育场和游泳馆的高精度安装要求，外压环现场安装时采用预设多个尺寸调整段的吊装方案，对于调整段处外压环梁的工厂制作，其尺寸应根据现场安装实测的数据进行调整和加工，该方案可大幅消除安装过程中的累进误差。具体如下图所示：2）、采用全站仪空间打点，以控制、确保各外压环分段的安装精度；特别是对于外压环上耳板的拉索连接孔，其空间矢量位置的精度控制要求极高，吊装过程中重点对其进行测量与校验。外压环安装的精度控制要求如下：序号 控制项目(体育场)精度控制(游泳馆)精度控制 1 压力环系统点的三维方向 30mm 20mm 2 拉索连接48、耳板的销轴孔中心点三维空间偏差 20mm 5mm 3 外压环转角偏差 0.5mm/1000mm 0.5mm/1000mm3）、外环梁合拢前，根据合拢环境温度计算模型此时的位形，并提交监理方和健康监测第三方对成形后的环梁进行复测，精确控制合拢后温度对结构的影响。4）、派驻现场一批技术高超、安装经验丰富的技师队伍，充分保障施工过程中的准确性和高效。在体育场外压环的高点和低点共预设4 个调整段。重点、难点二、体育场 V 型柱脚节点的安装 项 目 重点、难点剖析 体 育场V型 柱脚 节点 的安装 1）、由于斜看台已经做好，体育场 V 型柱脚无上方净空，并向外倾斜，V 形柱需要斜着推入看台侧面，吊装施工49、难度高、风险大。V 型柱脚与看台的相对位置关系如下图所示：2）、V 柱柱脚与铸钢支座采用了关节轴承铰节点形式，轴承定位套筒与支座耳板之间间隙非常小，如何确保现场吊装时 V 柱柱脚顺利插入支座耳板，且满足柱脚支座的安装精度要求，这是体育场钢结构安装的一个重点和难点。重点、难点二、体育场 V 型柱脚节点的安装 项 目 解决措施 体 育场V型 柱脚 节点 的安装 1）、V 型柱脚节点吊装前，采用合理的规划推进路线，并将反力报设计院复核。安装过程中设移动装置和导引架。V 形柱柱脚的安装，在确保水平、高度定位准确的同时，应确保耳板方向和与地面夹角的准确性，支座安装需要预先偏转一定角度（根据施工模拟计算结50、果，每个柱脚应有不同）。体育场柱脚支座安装精度要求 序号 控制项目 精度要求 1 支座销轴中点的最大平面偏差5mm 2 支座销轴中点的最大高度偏差 5mm 3 销轴的最大转角偏差 0.5mm/1000mm 2）、V 柱柱脚与铸钢支座的关节轴承铰连接在地面或工厂内完成，现场安装时将 V 柱柱脚分段与铸钢件支座（包括埋件）作为一个整体进行吊装，柱脚混凝土采用二次浇筑法。该安装施工方法可完全避免现场的耳板插入工序，彻底解决了耳板插入间隙小的难题。重点、难点三、钢结构吊装施工方案的选择 项 目 重点、难点剖析 钢 结构 吊装 施工 方案 的选择 1）、根据招标文件的要求，体育场、游泳馆裙房大平台不能设51、置冷缝（即后施工区域不预留），在钢结构开始施工之前钢筋混凝土主体结构工程已经全部施工完成。如何确保体育场、游泳馆钢结构安装施工安全、经济、合理，这是本工程的重点和关键。钢结构现场施工初始状态 2）、对于体育场，由于安装分段重量较大、结构跨度大等特点，钢结构安装采用何种施工方法、场内吊装还是场外吊装、选用什么样的吊装机械，是体育场钢结构安装施工的一个关键点。3）、对于游泳馆，裙房大平台后施工区域不预留，场外吊装施工有一定局限性。若采用场内吊装，由于馆内泳池混凝土结构已经完成，一方面，吊装半径大，必须选用较大吨位的吊装机械；另一方面，大吨位的吊装机械对混凝土楼层带来安全隐患，若在场内铺设临时施工平52、台，将导致施工效率的降低和施工成本的大幅度上升。如何取舍，这是游泳馆钢结构安装施工的一个重难点。重点、难点三、钢结构吊装施工方案的选择 项 目 解决措施 钢 结构 吊装 施工 方案 的选择 1）、对于体育场，建议分区域采用不同的安装施工方法：A.裙房大平台覆盖区域的钢结构，采用超大型履带吊在场内进行安装施工；B.大平台覆盖区域外的钢结构，采用较小吨位的履带吊在馆外地面上进行安装施工。2）、对于游泳馆，结合其钢构件重量不大的特点，建议分区域采用不同的安装施工方法：A.裙房大平台覆盖区域的钢结构，采用汽车吊上 12 米平台进行安装施工（施工前需对平台上的吊车通道进行局部支撑加强）；B.大平台覆盖区53、域外的钢结构，采用汽车吊在馆外地面上进行安装施工。重点、难点四、临时支撑的设置 项 目 重点、难点剖析 临 时支 撑的 设置 体育场、游泳馆钢结构安装时根据施工方法的需要，均要设置大量的临时支撑。临时支撑的合理设置不仅可以提高现场安装施工的效率，而且能大幅度降低施工成本。因此，临时支撑如何布置、支撑塔架的结构形式，是本工程现场施工的一个重点。临时支临时支撑重点、难点四、临时支撑的设置 项 目 解决措施 临 时支 撑的 设置 1）、在每一个 V 柱柱顶之处设置一个临时支撑点，体育场共 40 个支撑点，游泳馆共 28 个支撑点，如下图所示：2）、外压环的临时支撑均采用格构式支撑塔架，支撑塔架竖立于54、 12 米大平台上，为防止安装施工过程中对混凝土楼板的破坏，平台之下的楼层局部采用管支撑临时加强。由于 V 型立柱的外倾角度较大，支撑塔架增设览风以保持整体平衡。塔架顶部设有安装操作平台，方便现场施工。下图为体育场外压环支撑塔架的示意图：3）、所有临时支撑（包括楼层局部加强支撑）设置之前，应提供反力给设计单位复核，设计认可后方可进行操作。重点、难点五、钢结构安装完成后的支撑卸载 项 目 重点、难点剖析 钢结构安装完成后的支撑卸载 体育场、游泳馆钢结构安装时根据施工方法的需要，均设置了大量的临时支撑，钢结构安装完成后如何卸载，支撑卸载后对外压环梁的变形影响几何，以及会否对后续拉索的张拉施工带来不55、便等，这些都需要事先进行相关的施工计算分析。因此，钢结构安装完成后的卸载是本工程的一个施工分析重点。体育场体育场游泳馆游泳馆重点、难点五、钢结构安装完成后的支撑卸载 项 目 解决措施 钢 结构 安装 完成 后的 支撑 卸载 1）、根据本工程钢结构的安装施工方法，并结合索膜系统的结构传力特点分析，建议体育场、游泳馆均选择钢结构先行卸载方案。2）、钢结构卸载前，采用有限元分析设计软件 MIDAS/Gen 2013 对体育场临时支撑卸载前、后进行结构受力与变形的有限元模拟计算与分析，确保卸载后的位形与倒算位形差值在设计认可的范围内。重点、难点六、钢结构安装施工与索膜专业的相互配合 项 目 重点、难点56、剖析 钢 结构 安装 施工 与索 膜专 业的 相互 配合 体育场、游泳馆屋盖的结构特点决定了本工程的施工包含了多个专业（钢结构、预应力索结构、膜结构系统、金属屋面系统以及外立面幕墙专业等），由于屋盖整体为预应力索自平衡体系，施工变形大且不易控制，各专业施工的交叉、交接以及相互配合显得尤为关键。这其中，钢结构安装施工与预应力索张拉施工之间的交接和配合乃屋盖安装工程之基础、重中之重，直接决定了整个工程的建设质量。重点、难点六、钢结构安装施工与索膜专业的相互配合 项 目 解决措施 钢 结构 安装 施工 与索 膜专 业的 相互 配合 1）、施工模拟计算的相互配合。施工模拟计算是为对索系吊装、预应力施加57、膜面及马道等设施安装各阶段结构的内力和几何形态实施控制而进行的分析；施工模拟计算必须含对钢结构的受力分析计算。对此，及时提供钢结构的安装模型和现场测量数据，是钢结构施工方的配合工作之一。2）、根据体育场整体上部结构设计要求，钢结构施工方需提供其结构模型给索膜专业进行整合，以满足工程整体配合的需要。外压环安装完成后，钢结构在合拢胎架上的空间几何形体由索结构施工单位进行测量和验算，并提交给设计单位和业主，经认可后方可作为验收标准。3）、索结构张拉施工所用的工装耳板、操作平台过渡件的几何位置、构件截面以及安装要求应由索施工方提供给钢结构施工方，由钢结构施工方进行加工及安装，并由索结构施工方进行验收58、确认。工装耳板是否拆除（建议保留），由业主及设计单位共同决定。拆除耳板时应保证主体钢结构的安全，拆除方案必须经过设计单位认可。辅助张拉工装耳板张拉施工操作平台重点、难点七、安装测量与施工监测 项 目 重点、难点剖析 安 装测 量与 施工 监测 1）、根据招标文件要求和设计技术要求，施工方必须在施工开始之前提供一套完整的测量方案，该测量方案必须考虑所有重要的施工因素，并对竖向和水平的变形，摆动和扭转的测量方案提出说明。在开始施工之前直到最后的竣工验收，施工方都必须对沉降和变形进行测量，同时对结构空间的位置进行准确的测量并根据测量结果调整施工计划以便更有效的施工。在施工过程中，每一个专业施工方都必59、须要提供当前的结构几何形状给后续专业施工方。后续专业施工方应该对得到的几何形状进行检查和校核。由于本工程为空间大跨度结构，空间三维测量的准确性非常重要，关系到整个工程的建造质量。2）、本工程整体精度要求非常高，尤其外压环的安装精度要求十分严格，不但要重视其空间绝对位置，更需精确控制各施工环节的相对精度。3）、作为复杂空间曲面结构，高空架设仪器及棱镜困难，且稳定性差，需设计和制作适用于该工程的测量辅助装置和设施，以满足测量操作及精度控制需要。4）、由于结构材料的不同、结构安装覆盖面积大，结构变形、环境温度的变化及日照对安装精度的影响需要特别注意。重点、难点七、安装测量与施工监测 项 目 解决措施60、 安装测量与施工监测 1）、对体育场、游泳馆的结构特点进行深入研究，并结合钢结构安装施工方案、钢拉索张拉施工方综合分析，制定一份经济、合理、可操作性强的钢结构施工测量专项方案，并提交业主、设计以及相关专业施工单位复核和认可。工程测量过程中，充分考虑构件工厂制作误差、工艺检验数据、测量及安装误差、各类变形数据(如日照、温度、沉降、焊接等)的基础上制订结构安装控制方案，并根据施工中实时反馈的实际监测数据，及时调整和制订阶段性控制方案。2）、外压环安装完成后，钢结构在合拢胎架上的空间几何形体交由钢拉索施工单位进行测量和验算，并提交给设计单位和业主，经认可后方可作为验收标准。3）、为了提高测量精度，首61、先合理设置测量基准网，它包括场内和场外两部分，平面和高程相结合，并组成一个系统，定期复测，校核合格后方可使用。根据以往大型复杂空间结构安装的成熟经验，结合体育场、游泳馆的结构特点，初步决定采用高精度全站仪建立平面控制基准网，并采用双频大地型 GPS 接收机进行校核，采用激光准直仪和全站仪进行平面控制基准的竖向传递；采用电子水准仪建立高程控制基准网，采用全站仪测天顶距法进行高程控制基准的竖向传递，并采用电子水准仪进行校核。基础预埋件的测量 临时支撑的定位测量 4）、针对环境温度变化及日照影响，在精确定位时，必须监测结构温度的分布规律，规避日照效应，通过计算机模拟计算结构变形并调整之。第五节 体育62、场索膜专业重点、难点分析及解决措施 第五节 体育场索膜专业重点、难点分析及解决措施 一、准备阶段的重难点分析一、准备阶段的重难点分析 重点、难点一、索系施工的找型分析 项 目 重点、难点剖析 索 系 施工 的 找型分析 体育场结构受力复杂，设计单位仅提供了索膜成型以后的结构位形和内力，而膜结构的安装是在索系施工完成以后进行，因此必须根据设计院提供的索膜结构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。项 目 解决措施 索 系 施工 的 找型分析 采用索膜专用 FT 系列软件和大型有限元分析软件 ANSYS 对整个结构包括钢结构、索系和膜结构建立整体计算模型，通63、过找形分析找出设计院提供的索膜成型以后的结构位形和内力。然后在该计算模型的基础上，去掉膜结构，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。-202468101214-0.0200.020.040.060.080.1工装索长度/m外压环径向变形/m （低区）Grid 1Grid 2Grid 3Grid 4Grid 5Grid 6Grid 7Grid 8Grid 9Grid 10（高区）Grid 11钢结构自重模型（有自重）钢结构加工模型（无自重)索张拉完成拱梁安装完成膜安装完成马道安装完成 模拟计算分析中，外环梁在张拉过程中的径向变形情况。重点、难点二、索夹节点的深化设计 项 目 重点、64、难点剖析 索 夹 节点 的 深化设计 体育场环索索夹将要夹持 8 根100 的拉索，索夹长度接近 3m，单个索夹重量约 3T，同时承受 9 根拉索的拉力，受力大且结构复杂，索夹均采用了铸钢节点形式。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。项 目 解决措施 屋 面 系统 的 抗风 揭 性能保证 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。1 File:jd-1 APR 9 201510:12:25ELEMENTS1MNMX File65、:jd-1 0.222E+08.444E+08.667E+08.889E+08.111E+09.133E+09.156E+09.178E+09.200E+09APR 9 201510:41:07NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1SINT (AVG)DMX=.010269SMN=10847SMX=.808E+09索夹节点有限元模型 索夹节点的应力分析 类似工程索夹实例类似工程索夹实例重点、难点三、拉索下料加工 项 目 重点、难点剖析 拉 索 下料加工 体育场钢拉索全部采用定长索，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66、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。钢索的下料长度必须根据节点及钢索的工作载荷进行精确计算，并在制作过程中严格控制，钢结构的安装精度也必须在施工过程中进行监控，只有制作和安装的精度满足要求，安装完成后的工程质量才能达到设计要求的预应力状态。项 目 解决措施 拉 索 下料加工（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。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设计精度范围内。项次检查项目规定值或允许偏差检查方法频率1拉索长度（mm）L100m 时，误差小于或67、等于 0.01%L用标定过的钢卷尺测量每根2索体直径（mm）+1.0，0卡尺测量每根3锚具附近密封处理符合设计要求/全部4索端调节螺杆的调节量符合设计要求/全部（2）对捻制好的拉索首先在张拉台上进行预张拉，并实测拉索的弹性模量。预张拉是拉索下料前必不可少的步骤，通过预张拉可以使钢绞线结合紧密，受力均匀，从而消除拉索受力伸长时的非线性因素。重点、难点四、施工过程仿真计算 项 目 重点、难点剖析 施 工 过程 仿 真计算 苏州工业园区体育场为大跨度柔性索网结构，近年来在国内已经建成了多座类似体育场，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，从安全、工期、经济、环保等多方面考虑，采用地面组68、装，整体同步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11 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。项 目 解决措施 施 工 过程 仿 真计算 针对需要进行大量施工仿真计算的原则，我们拟对实际工程施工过程中的每一个施工工况，包括拼装、提升、安装的工况，都进行施工仿真计算，施工仿真计算采用有限元软件进行分析，并积极与设计院进行沟通配合，达到施工中的每一个工况都做到在设计要求的应力及变形控制范围之内，并且在最后张拉完成后保证与设计院的计算模型相吻合。1.594E+07 .604E+07 .578E+07 .511E+07 .69、483E+07 .478E+07 .461E+07 .410E+07 .383E+07 .385E+07 .385E+07 .594E+07 .604E+07 .578E+07 .511E+07 .483E+07 .478E+07 .461E+07 .410E+07 .383E+07 .385E+07 .604E+07 .578E+07 .511E+07 .483E+07 .478E+07 .461E+07 .410E+07 .383E+07 .385E+07 .385E+07 .604E+07 .578E+07 .511E+07 .483E+07 .478E+07 .461E+07 .41070、E+07 .383E+07 .385E+07 .298E+08 .298E+08 .299E+08 .300E+08 .302E+08 .304E+08 .307E+08 .308E+08 .310E+08 .311E+08 .298E+08 .298E+08 .299E+08 .300E+08 .302E+08 .304E+08 .307E+08 .308E+08 .310E+08 .311E+08 .298E+08 .298E+08 .299E+08 .300E+08 .302E+08 .304E+08 .307E+08 .308E+08 .310E+08 .311E+08 .298E+071、8 .298E+08 .299E+08 .300E+08 .302E+08 .304E+08 .307E+08 .308E+08 .310E+08 .311E+08 -.102E+08 -.121E+08 -.146E+08 -.146E+08 -.121E+08 -.102E+08 -.102E+08 -.121E+08 -.146E+08 -.146E+08 -.121E+08 -.102E+08 -.175E+08 -.200E+08 -.219E+08 -.219E+08 -.200E+08 -.175E+08 -.175E+08 -.200E+08 -.219E+08 -.219E+72、08 -.200E+08 -.175E+08 -.227E+08 -.228E+08 -.226E+08 -.225E+08 -.225E+08 -.226E+08 -.228E+08 -.227E+08 -.227E+08 -.228E+08 -.226E+08 -.225E+08 -.225E+08 -.226E+08 -.228E+08 -.227E+08 -.387E+07 -.604E+07 -.191E+07 -.681E+07 -.681E+07 -.191E+07 -.604E+07 -.387E+07 -.387E+07 -.604E+07 -.191E+07 -.681E+73、07 -.681E+07 -.191E+07 -.604E+07 -.387E+07 -662326 -.697E+07 914355 -.537E+07 -.537E+07 914355 -.697E+07 -662326 -662326 -.697E+07 914355 -.537E+07 -.537E+07 914355 -.697E+07 -662326 .196E+07 -.480E+07 -.480E+07 .196E+07 .196E+07 -.480E+07 -.480E+07 .196E+07 .140E+07 -.291E+07 -.291E+07 .140E+07 .1474、0E+07 -.291E+07 -.291E+07 .140E+07 -147253 -.148E+07 -.160E+07 -.109E+07 -.109E+07 -.160E+07 -.148E+07 -147253 -147253 -.148E+07 -.160E+07 -.109E+07 -.109E+07 -.160E+07 -.148E+07 -147253 -992601 -815512 -815512 -992601 -992601 -815512 -815512 -992601 -.108E+07 -.108E+07 -.108E+07 -.108E+07 -.147E+0775、 -.147E+07 -.147E+07 -.147E+07 MNMXXYZ -.228E+08-.168E+08-.108E+08-.484E+07.115E+07.713E+07.131E+08.191E+08.251E+08.311E+08JUN 18 201408:46:50ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB=8TIME=1MFORX (NOAVG)DMX=1.375SMN=-.228E+08SMX=.311E+08 1-.011013 1.139 -.009687 1.147 -.00531 1.168 .001966 1.203 .009136 1.243 .01276、709 1.272 .011976 1.294 .009068 1.314 .006096 1.331 .003849 1.339 .003075 1.343 -.011013 1.139 -.009687 1.147 -.00531 1.168 .001966 1.203 .009136 1.243 .012709 1.272 .011976 1.294 .009068 1.314 .006096 1.331 .003849 1.339 -.009687 1.147 -.00531 1.168 .001966 1.203 .009136 1.243 .012709 1.272 .01197677、 1.294 .009068 1.314 .006096 1.331 .003849 1.339 .003075 1.343 -.009687 1.147 -.00531 1.168 .001966 1.203 .009136 1.243 .012709 1.272 .011976 1.294 .009068 1.314 .006096 1.331 .003849 1.339 1.139 1.147 1.147 1.168 1.168 1.203 1.203 1.243 1.243 1.272 1.272 1.294 1.294 1.314 1.314 1.331 1.331 1.339 1.78、339 1.343 1.139 1.147 1.147 1.168 1.168 1.203 1.203 1.243 1.243 1.272 1.272 1.294 1.294 1.314 1.314 1.331 1.331 1.339 1.339 1.343 1.139 1.147 1.147 1.168 1.168 1.203 1.203 1.243 1.243 1.272 1.272 1.294 1.294 1.314 1.314 1.331 1.331 1.339 1.339 1.343 1.139 1.147 1.147 1.168 1.168 1.203 1.203 1.243 1.79、243 1.272 1.272 1.294 1.294 1.314 1.314 1.331 1.331 1.339 1.339 1.343 -.011013 -.009687 -.009687 -.00531 -.00531 .001966 .001966 -.00531 -.00531 -.009687 -.009687 -.011013 -.011013 -.009687 -.009687 -.00531 -.00531 .001966 .001966 -.00531 -.00531 -.009687 -.011013 -.009687 .001966 .009136 .009136 .080、12709 .012709 .011976 .011976 .012709 .012709 .009136 .009136 .001966 .001966 .009136 .009136 .012709 .012709 .011976 .011976 .012709 .012709 .009136 .009136 .001966 .011976 .009068 .009068 .006096 .006096 .003849 .003849 .003075 .003075 .003849 .003849 .006096 .006096 .009068 .009068 .011976 .0119781、6 .009068 .009068 .006096 .006096 .003849 .003849 .003075 .003075 .003849 .003849 .006096 .006096 .009068 .009068 .011976 0 -.011013 0 -.009687 0 -.009687 0 -.00531 0 -.00531 0 -.009687 0 -.009687 0 -.011013 0 -.011013 0 -.009687 0 -.009687 0 -.00531 0 -.00531 0 -.009687 0 -.009687 0 -.011013 0 -.0082、531 0 .001966 0 .001966 0 .009136 0 .009136 0 .001966 0 .001966 0 -.00531 0 -.00531 0 .001966 0 .001966 0 .009136 0 .009136 0 .001966 0 .001966 0 -.00531 0 .009136 0 .012709 0 .012709 0 .009136 0 .009136 0 .012709 0 .012709 0 .009136 0 .012709 0 .011976 0 .011976 0 .012709 0 .012709 0 .011976 0 .01183、976 0 .012709 0 .011976 0 .009068 0 .006096 0 .003849 0 .003849 0 .006096 0 .009068 0 .011976 0 .011976 0 .009068 0 .006096 0 .003849 0 .003849 0 .006096 0 .009068 0 .011976 0 .009068 0 .006096 0 .006096 0 .009068 0 .009068 0 .006096 0 .006096 0 .009068 0 .003849 0 .003849 0 .003849 0 .003849 .0030784、5 0 .003075 0 .003075 0 .003075 0 MNMXXYZ -.011013.139428.289869.440311.590752.741194.8916351.0421.1931.343JUN 18 201408:46:36NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB=8TIME=1UZ (AVG)RSYS=0DMX=1.375SMN=-.011013SMX=1.343体育场拉索安装就位后的拉索内力 体育场拉索安装就位后的结构Z向位移重点、难点五、拉索提升工装的设计 项 目 重点、难点剖析 拉 索 提升 工 装的设计 体育场共设有 40 个张拉点，单个点的张拉力很85、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。张拉索用的工装耳板需在钢结构工厂一体化制作完成，且外环梁的内部需要有肋板补强。项 目 解决措施 拉 索 提升 工 装的设计 1）、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。类似工程牵引工装实例类似工程牵引工装实例项 目 解决措施 拉 索 提升 工 装的设计 2）、根据拉张施工模拟分析计算，体育场最大安装索力为 426086、KN，拟采用 2 台 250T 的提升千斤顶进行提升和安装。工装承载力按 500T 进行设计以保证有足够的安全系数。对于提升钢绞线，每个顶配 19 根15.2 钢绞线，每根拉索配备的两束钢绞线总破断力为 1024T，安全系数为 2.4。3）、在体育场的外压环法兰板上延伸出辅助张拉耳板，牵引工装设备的钢绞线通过锚头和销轴与辅助张拉耳板连接。为方便现场安装操作，在外压环节点两侧设置临时平台。辅助耳板需按索膜结构要求制作，每个轴线的耳板角部与形状根据结构找型文件确定。如下图所示：二、索系施工实施阶段的重难点分析 二、索系施工实施阶段的重难点分析 重点、难点一、拉索组装 项 目 重点、难点剖析 拉 索87、 组装 本工程拉索数量多，单根拉索直径和重量都很大，尤其是环索，单根拉索重量达到 10T。且拉索是 Z 型封闭索，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。项 目 解决措施 拉 索 组装 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。径向索的铺放采用履带吊进行铺放，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88、不磕碰看台。.采用平板车进行放索 .履带吊吊装索夹 .索夹节点的安装 重点、难点二、确保在施工过程中，索夹不发生滑移。项 目 重点、难点剖析 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。项 目 解决措施 确 保 在施 工 过程 中，索 夹 不发 生 滑移。（1）在索夹深化设计阶段，对索夹内表面提出特殊处理措施，且在索夹和索体之间增加一层 1mm 厚的铅皮，做到索夹和拉索接触均匀且不对索体表面的镀层造成损伤，另外增大了二者之间的摩擦系数，提高了抗摩擦力。（2）在施工过程模拟阶段，89、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 8 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 3 次对索夹螺栓进行拧紧，待索系以及膜施工完毕以后再对索夹拧紧一次。拉索标记点拉索标记点重点、难点三、提升和张拉过程的同步性控制 项 目 重点、难点剖析 提 升 和张 拉 过程 的 同步 性 控制 由于主受力体系为索网结构体系，外环钢梁则承受着巨大的压力。为了保证外环钢梁在拉索安装过程中的稳定性，需要缓慢而均匀的对其加载，尽量减少在外环钢梁中产生弯矩，这样就对拉索安装的同步性提90、出了较高的要求。体育场结构有两个对称轴，拉索在地面组装，通过提升钢绞线和钢结构耳板连接，由于结构不是全对称结构，因此各提升位置的钢绞线长度不尽相同，需要采用专门技术措施保证拉索安装的同步性。项 目 解决措施 提 升 和张 拉 过程 的 同步 性 控制 1）、针对提升和张拉的同步控制，制定合理的拉索提升方案，并且在施工过程中采用智能同步控制系统对整个施工过程进行监控，以保证施工质量满足要求。2）、为了保证拉索同步提升就位，采用等比例提升的方式进行提升，即采用计算机（中控台）控制同步提升软件控制各位置的提升长度，确保在最终成型时各位置同步就位。3）、由于张拉没有达到同步，造成结构变形，可以通过控制91、给泵油压的速度，使索力小的加快给油速度，索力比较大的减慢给油速度，这样就可以到达同步控制的目的。中控台中控台 重点、难点四、看台保护 项 目 重点、难点剖析 看 台 保护 体育场看台分为高低看台，拉索在铺放时需要铺放在底层看台和 2 层看台上，而底层看台的外侧以及 2 层看台的内外两侧均有栏杆板，该拉杆板较薄且要高出看台踏步 0.75m，因此需要确保在铺放拉索时不对该拉杆板造成破坏。项 目 解决措施 看 台 保护 对看台的保护主要采用搭设脚手架、铺放胶合板等措施。在看台栏杆位置搭设脚手架将拉索抬高，避免拉索和看台拉杆发生碰撞，在看台台阶上，利用木方和胶合板进行保护。径向索铺放马道平面示意图径向92、索马道铺放剖面示意图 胶合板下垫木方顶部拉结重点、难点五、施工过程的索力、应力及变形监测 项 目 重点、难点剖析 施 工 过程 的 索力、应力 及 变形监测 体育场采用的轮辐式自锚结构体系，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和运营阶段进行监测，保证施工精度和质量以及结构运营阶段的安全。对于本工程来说，施工过程主要包括拉索的安装和预应力施加两部分。拉索安装采用整体提升的工艺，按照特定的张拉顺序对拉索进行张拉，在结构中建立预应力。在拉索安装和预应力施加过程中，结构位形不断发生变化，拉索的内力逐93、渐转移和变化。加之结构在制作、安装阶段以及预应力施加阶段存在很多不确定性因素，为确保施工质量和施工过程的安全性，使最终得到的预应力形态基本符合设计要求，有必要对施工过程中的索力、关键构件的应力以及变形进行有效监测，提供结构状态的实时信息。这对于确保施工过程的安全性也具有十分重要的意义。重点、难点五、施工过程的索力、应力及变形监测 项 目 解决措施 施 工 过程 的 索力、应力 及 变形监测 利用索膜专用 FT 专用软件和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。采用动态模拟软件进行分析并结合结构最不利状态进94、行计算分析，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，具体内容详见索应力及空间形态分析。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）环向索、径向索的索力监测；（2）关键点（柱端部等部位）的位移监测；（3）柱顶、外压环的应力监测。对此，我们将监测点布置主要分为拉索内力监测点布置、钢结构应力测点布置和结构位移测点布置。径向拉索索力监测点布置图 环向拉索索力监测点布置图 结构位移监测点分布图 钢结构应力监测点分布图 三、膜施工实施阶段的重难点分析 三、膜施工实施阶段的重难点分析 1、膜节点的深化设计.膜拱处膜节点：采用膜的绳边穿过拱95、上的铝合金卡槽，使用膜来平衡拱的摇摆，体现刚柔并济，最大效率发挥两种材料的性能。.外环处膜节点：考虑将膜固定到外环梁的小钢管上，同时需要考虑避开索头处的碰撞，兼考虑排水的要求。2、膜屋面的防漏与防渗 因本工程使用 PTFE 膜材料，膜面主体具有优良的防漏、防渗功能，主要是通过设计和现场严格施工处理好膜单元与膜单元之间的连接，在单元之间用同样材质的膜盖口，膜盖口下方安装支撑，防止膜盖口磨损破换导致渗漏，膜盖口进行现场焊接施工并严格控制盖口施工质量并进行淋水试验，严禁屋面和盖口有渗漏现象。膜盖口支撑的安装 膜盖口的安装 3、膜预应力的施加方式 膜片单元共有 4 个连接边界，即与径向索（两根）、环索96、和后环梁的连接边界，结合本工程的实际需要，可通过调节张拉工装螺栓给膜逐步施加予张力，按设计要求及膜应力要求将膜张拉到位；索膜工程竣工验收后，如在使用过程中如造成某个膜片单元的破坏，便于膜片单元的更换。膜张拉施工实例图片 张拉工具（螺杆）示意图 4、膜结构的精度控制 对工程的各个环节的精度进行有效的、详细的控制，有利于保证膜面成型及受力安全。本工程精度控制主要有：（1）钢结构制作精度控制；（2）钢索制作精度控制；（3）膜的制作精度控制；（4）预埋件安装及钢结构安装测量精度控制；（5）钢索安装测量精度控制和预应力监控精度控制；（6）膜安装的测量精度控制和预应力监控精度控制、索膜施加预张力预应力监控97、精度控制。5、膜力测量的测点分布与测量仪器选择 膜材预张力膜力测量的测量点布置可利用本工程结构布置的对称性特点，首先在全部膜片中，选择 8 个典型膜片进行测量，在每个典型膜片上，选择 1020 个测量点来测量该点膜片的内力。膜材预张力测量使用法国进口膜应力测试仪，该测量仪不受温度等外部自然条件的影响与限制，可对目前工程上常用的 PTFE 膜材进行预应力测量，同时该仪器测量精度较高，携带方便，操作也比较简便，本仪器从 2003 年开始使用，已成功地运用于等大型膜结构项目中，效果良好。第六节 游泳馆索结构专业重点、难点分析及解决措施 第六节 游泳馆索结构专业重点、难点分析及解决措施 重点、难点一、98、施工仿真计算分析 项 目 重点、难点剖析 施工仿真计算分析 马鞍形索网从提升、安装就位和屋面安装完成，其间经历很多受力状态，拉索之间索力相互影响较大，为了保证工程质量能够符合设计要求，必须进行大量的施工模拟计算，这是游泳馆钢拉索工程最重要的工作之一。模拟计算的结构模型 项 目 解决措施 施工仿真计算分析 针对需要进行大量施工仿真计算的原则，我们拟对实际工程施工过程中的每一个施工工况，包括拼装、提升、安装的工况，都进行施工仿真计算，施工仿真计算采用目前通用的有限元软件 MIDAS 进行分析，并积极与设计院进行沟通配合，达到施工中的每一个工况都做到在设计要求的应力及变形控制范围之内，并且在最后张拉99、完成后保证与设计院的计算模型相吻合。拉索安装就位时结构竖向位移 拉索安装就位时径向索索力 重点、难点二、拉索精确下料 项 目 重点、难点剖析 拉索精确下料 游泳馆拉索为定长索，与以往长度可调拉索相比，在施工过程中，结构的最终位型由拉索的长度完全确定。如果拉索在加工过程中存在误差，势必造成结构成型以后的位形和设计要求的状态有偏差，为了保证结构的最终形态要求，必须采取可靠有效的措施，保证拉索的加工精度。钢索的下料长度必须根据节点及钢索的工作载荷进行精确计算，并在制作过程中严格控制，钢结构的安装精度也必须在施工过程中进行监控，只有制作和安装的精度满足要求，安装完成后的工程质量才能达到设计要求的预应力100、状态。项 目 解决措施 拉索精确下料 1）、针对钢索下料长度需要精确计算，我们会按照事先确定好的张拉工况通过 MIDAS 计算出张拉后的结构受力情况，给出钢索的精确下料长度。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设计精度范围内。项次检查项目规定值或允许偏差检查方法频率1拉索长度（mm）L100m 时，误差小于或等于 0.01%L用标定过的钢卷尺测量每根2索体直径（mm）+1.0，0卡尺测量每根3锚具附近密封处理符合设计要求/全部4索端调节螺杆的调节量符合设计要求/全部2）、对捻制好的拉索首先在张拉台上进行预张拉，并实测拉索的弹性模量。预张拉是拉索下料前必不可少的步骤101、，通过预张拉可以使钢绞线结合紧密，受力均匀，从而消除拉索受力伸长时的非线性因素。重点、难点三、索网的安装和提升 项 目 重点、难点剖析 索网的安装和提升 游泳馆张拉点数量较多，张拉力较大，对提升过程的要求高，选择合理的提升施工方法无疑会提高施工效率、保证施工质量，并节省施工造价。此外，马鞍形索网结构双向索通过索夹连接组成，拉索的相对位置、标记点的确定、提升过程中是否会出现相对移动都是需要特别关注的问题。项 目 解决措施 索网的安装和提升 1）、采用整体同步提升的方式将拉索安装就位。拉索施工前，需要在游泳馆的馆中区搭设索网的临时拼装平台。2）、对拉索提升工装进行合理设计，我们将采用三维建模软件对102、拉索工装进行详细建模放样，以保证提升工装加工制作的精确性，并对提升工装进行有限元分析，保证提升工装受力的安全性。张拉工装的设计思路：利用钢结构耳板端板连接的螺孔，将钢绞线索头做成冷铸锚形式，然后与端板通过中间两个螺孔进行连接。每根索利用 2 个或者 4 个提升千斤顶进行拉索安装。3）、在拉索铺放阶段，按照标记点进行连接就位，在提升阶段制定严格的技术措施确保拉索的相对位置固定。重点、难点四、提升和张拉过程的同步性控制 项 目 重点、难点剖析 提升和张拉过程的同步性控制 由于主受力体系为索网结构体系，外环钢梁则承受着巨大的压力。为了保证外环钢梁在拉索安装过程中的稳定性，需要缓慢而均匀的对其加载，尽103、量减少在外环钢梁中产生弯矩，这样就对拉索安装的同步性提出了较高的要求。游泳馆结构有两个对称轴，拉索在地面组装，通过提升钢绞线和钢结构耳板连接，由于结构不是全对称结构，因此各提升位置的钢绞线长度不尽相同，需要采用专门技术措施保证拉索安装的同步性。项 目 解决措施 提升和张拉过程的同步性控制 1）、针对提升和张拉的同步控制，制定合理的拉索提升方案，并且在施工过程中采用智能同步控制系统对整个施工过程进行监控，以保证施工质量满足要求。2）、为了保证拉索同步提升就位，采用等比例提升的方式进行提升，即采用计算机（中控台）控制同步提升软件控制各位置的提升长度，确保在最终成型时各位置同步就位。3）、由于张拉没104、有达到同步，造成结构变形，可以通过控制给泵油压的速度，使索力小的加快给油速度，索力比较大的减慢给油速度，这样就可以到达同步控制的目的。中控台中控台重点、难点五、施工过程的索力、应力及变形监测 项 目 重点、难点剖析 施工过程的索力、应力及变形监测 对于柔性结构体系，在施工的每一个阶段，其刚度和平衡状态均会发生改变，结构都会经历一个自适应的过程而使内力重分布，形状也随之改变，为了保证施工质量和施工完成后的预应力形态符合设计要求，对施工过程的监控十分重要。对预应力提升过程中进行监测的目的有以下几点：监测结构响应信息，为结构的安全、精确成形服务；通过实际监测结果与仿真计算结果的比较，验证仿真计算的准105、确性，从而保证施工仿真计算结果有效的指导施工；由于在未施工完成之前，结构刚度较小，结构竖向挠度变化比较大，因此在张拉过程中一定要进行施工监测，防止出现张拉不同步，因此结构受力和变形不均匀，甚至出现整体结构受到很大的影响后果，以保证张拉过程的安全进行；游泳馆为空间索网结构，中间跨度直径为 107 米，跨度较大，施工难度比较大。由于缺少相关研究成果和其它工程应用经验，为确保本工程的安全先进和顺利实施，必须施工过程中进行施工监测。重点、难点五、施工过程的索力、应力及变形监测 项 目 解决措施 施工过程的索力、应力及变形监测 针对拉索索力、应力及变形的监测，本工程中将采取可靠的监测手段，对钢结构的变形106、和预应力钢索的受力进行实时监测，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。为满足预应力施工过程的需要，施工监测布点时采取以下原则：拉索索力：每根拉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。结构竖向变形：结构竖向变形的监测能反应出整体结构的变形规律，由于该工程的特殊性，结构竖向变形是判断结构是否达到设计要求的一个指标；构件应力：钢结构杆件应力监测可以反映出构件的安全储备能力，因此应力测点的布设应尽可能在结构中受力较大、受力状态复杂、对结构整体承载力与稳定性有重要影响的构件和部位。第七节 游泳馆金属屋面重点、难点分析及解决措施 第七节 游泳馆金属屋面重点、难107、点分析及解决措施 重点、难点一、游泳馆屋面结构性防水保证 项 目 重点、难点剖析 游 泳 馆屋 面 结构 性 防水保证 游泳馆主结构采用索网结构，屋面 C 型檩条通过结构固定于双层索结构上，然后在屋面檩条上铺设屋面构造层。在屋面施工完成后，由于屋面构造自重产生向下的荷载，使下部的索结构下挠，索结构向下弯曲变形。而屋面也整体下沉，尤其在在檩条与索结构连接部位下沉明显，破坏了建筑外表皮造型和铝镁锰屋面板防水层的防水功能。因此，如何保证屋面施工完成后，不会产生向下变形而产生的防水及造型问题是本工程的一大重难点。项 目 解决措施 游 泳 馆屋 面 结构 性 防水保证 根据游泳馆的索网结构特点，在安装屋108、面时，采用预先模拟给索网一个等同屋面安装完成后自重的一个向下力，在有这个力的情况下安装后索网结构。当屋面安装完成后，拿掉这个向下的力，则索网能保持原有状态，保证屋面安装完成后不会由于向下变形而产生漏水情况。预先放置的向下的力计划采用在檩条与索网连接部位挂等同屋面安装完成后自重重量沙袋的方法。重点、难点二、屋面系统的抗风揭性能保证 项 目 重点、难点剖析 屋 面 系统 的 抗风 揭 性能保证 1）、屋面檐口周边为风荷载较为集中区域，极易受到强风的破坏；天沟处屋面板收口及天沟部位屋面板断面处，为抗风薄弱环节，需加固措施。2）、铝镁锰合金屋面板为直立锁边结构，板与板之间通过两侧的大、小肋相互物理咬合109、，形成整体；而板与板间的咬合是否紧密就成为整个屋面系统能否抵抗风荷载的重要因素，若施工时咬合不紧密，或咬合遗漏，此处则成为抗风的薄弱环节，遇瞬时强风，则很容易从此处吹掀。项 目 解决措施 屋 面 系统 的 抗风 揭 性能保证（1）受力计算。根据提供的基本风压进行风荷载组合。计算屋面板的咬合力，支座与檩条的抗拔力，保证此部位的受力达到两倍计算极限值。（2）屋面板安装要做到安装防止随锁边；在正式电动锁边前,应将安装完的屋面板进行手动预锁边，以保证铝合金固定座的梅花支座完全扣合进屋面板内中，对不能扣合或扣合时有偏差的固定座要及时调整、改进；手动咬合完毕后，进行电动锁边，电动锁边应缓慢、连续；电动咬合110、完毕后，应对已锁边的屋面板进行检查，防止漏锁或部分未锁现象，保证每个单块屋面板最后连接成一完整的屋面整体，实现设计的结构抗风性能。正式锁边前手动预锁边 正式锁边应缓慢连续 重点、难点三、天沟排水、防渗问题及解决措施 项 目 重点、难点剖析 天 沟 排水、防渗 问 题及 解 决措施 1）天沟遇瞬时暴雨,天沟内雨水短时间内急骤增多,排水系统来不及外排，可能造成雨水漫过天沟上檐，流入室内。此外，天沟为外露部位，经过一段时间，天沟内虹吸雨水斗处会被落叶，塑料袋等外吹的杂物堵塞，造成下雨时虹吸排水系统起不到排水作用。这是天沟结构深化设计时需要考虑的一个重点。2）不锈钢天沟为多块单板焊接而成，天沟有许多连111、接焊缝，若天沟单向较长，由于长时间的温度变形，造成天沟材料不断伸缩，在焊接处形成较大的应力，时间长会将焊缝拉裂，造成天沟漏水。项 目 解决措施 天 沟 排水、防渗 问 题及 解 决措施 1）、深化设计时，天沟长度每隔一段距离设置一道溢流口，在出现天沟内水接近满水时，水会通过特设的溢流口流到排水系统中，而不致流入室内。2）、深化设计时，在单向较长的天沟内设置刚性伸缩缝，在此距离内的天沟的温度变形由伸缩缝处消化，使中间焊缝处不会聚集伸缩应力，不致将焊缝拉缝拉裂，保证天沟的不渗水性。天沟专设溢流口天沟伸缩缝重点、难点四、高空施工安全保障 项 目 重点、难点剖析 高 空 施工 安 全保障 屋面围护板材112、施工，均为高空施工，人员高空行走、材料搬运等工作较多。同时，由于屋面施工属于外围护工程，施工过程中，可供施工人员连系保险安全带的位置不多，且屋面施工时在高空材料运输、堆放及安装等方面需注意防止材料、机械高空坠落，以防砸伤行人，造成安全事故。因此，如何安全施工是属于本工程的第一要务。项 目 解决措施 高 空 施工 安 全保障（1）防止高空坠落：在檩条、保温岩棉等安装过程中需在施工区域满铺安全网，并拉设生命线，配备安全带，避免人员高空坠落。安全网项 目 解决措施高 空 施工 安 全保障（2）屋面施工人员施工时必须带安全带。施工人员利用专用活动锁扣扣件，直接锁定于屋面板板肋处，并有防震器作防震保护，113、确保施工人员施工安全。（3）屋面施工时，在作业区域利用脚手片及木板等材料铺设高空走道，高空走道外围边线，以脚手管及安全绳布设一圈安全生命线，确保施工及行走安全。（4）设置专门的屋面上下通道及爬梯，并做好冬季的防护措施，保证工人的通道安全。高空走道上下通道重点、难点四、屋面外观立面的平滑美观 项 目 重点、难点剖析 屋 面 外观 立 面的 平 滑美观 游泳馆外形近似马鞍造型，建筑外观极其重要，施工过程中如何确保外观大面的平滑度、装饰板面分缝的线条流畅性，是本工程深化设计及施工管理的一个关键点。项 目 解决措施 屋 面 外观 立 面的 平 滑美观 为了确保游泳馆外观造型的美观和线性流畅，我们主要从114、四个方面采取措施进行控制：1）、深化设计：由于游泳馆建筑外形呈马鞍形状，建筑造型复杂，必须在主体结构、屋面、立面等确定唯一的三维尺寸控制原点坐标（0，0，0）作为各专业尺寸控制的依据保证总体形状的实现。深化设计时，以该原点坐标（0，0，0）为基准，根据设计施工图要求的形状及标高控制尺寸要求进行外表皮的三维建模及板面的曲线分隔。确定表皮屋面板面的三维控制点及面，作为屋面工程施工测量、材料下料、施工控制的坐标依据。2）、与钢结构专业的协调：由于屋面工程的工作面为钢构专业，所以屋面表皮模型必须与钢结构模型吻合，防止由于钢结构模型误差改变外表皮屋面造型尺寸，并及时调整钢结构尺寸和外皮模型。3）、施工测115、量控制：根据表皮三维控制点，建立从外向内标高控制的方法，通过全站仪在钢结构上确定控制点进行檩条、屋面板的施工，避免以钢结构为尺寸基准平行向上施工屋面的方法，防止钢构安装误差对表面形装的影响。4）、现场调节控制：现场施工过程中，对于局部区域的屋面线性，可通过钢檩条与主钢结构的支托进行调节（调差范围可达 100mm 以上）。第二章第二章 钢结构受力特点分析及施工技术风险及应对措施钢结构受力特点分析及施工技术风险及应对措施第一节第一节 体育场、游泳馆结构的受力特点分析体育场、游泳馆结构的受力特点分析一、体育场及游泳馆结构受力特点 一、体育场及游泳馆结构受力特点 1、体育场结构特点1、体育场结构特点 116、结构受力特点分析：（1）体育场屋盖由 40 根径向索、一圈环向索与外围压环形成张拉整体结构（轮辐式单层索膜+压环梁+V 形柱的结构形式），整个屋盖膜面形成平缓型马鞍型屋面，外围由一道受压环梁承受索网张拉传递的压力。（2）本工程体育场结构体育场径向索和环向索均采用定长索，对外环钢结构的现场安装精度、索加工精度要求很高。钢构件的制造精度以及钢结构的安装精度是能否成功完成整个项目的关键。（3）索结构为柔性结构体系，主要承受径向拉力，索安装需施加预应力，因此索安装前需要对结构提出初始形态要求，即 V 形柱+柱顶外环梁安装并卸载完成后的外形尺寸要求，在钢结构满足这一初始形态要求后，拉索预紧力才能满足设计117、要求。（4）外圈 V 柱+外压环结构现场的安装状态需要考虑结构的卸载变形。体育场主体结构说明：（1）本工程体育场体育场平面尺寸为 260230m，呈椭圆形布置。采用新型索膜结构体系，即以膜材为屋盖主体，与钢结构及拉索共同组成的全新结构体系；（2）体育场马鞍形主体结构分为三个部分：外环受压，采用 V 形柱+柱顶受压环结构（这 2 个部分为钢结构，其余为索膜结构），V 形柱坐落在 12.0m 标高混凝土大平台上，通过柱脚与下部混凝土中钢骨构件连接；屋盖外环梁最高点高度 52m，最低点低点高度 27m，高差 25m。内环受拉，由内圈八根拉索组成（上下 2 层，共 8 根，100），屋盖内环索最高点高118、度 39m，最低点低点高度 33m，高差 6m。屋顶部分主要由 40 根径向索（10 根100,16 根110,14 根120）、膜结构组成，布置在受拉内环、受压外环之间。2、游泳馆结构特点2、游泳馆结构特点 结构受力特点分析：（1）游泳馆屋盖由纵、横向各 31 道双索组成，与外围压环形成张拉整体结构（正交单层索网+压环梁+V 形柱的结构形式），整个屋盖索网形成平缓空间曲面，外围由一道受压环梁承受索网张拉传递的压力。（2）游泳馆索网全部采用定长索，对外环钢结构的现场安装精度、索加工精度要求很高。（3）索网结构通过预张拉使其内部产生一定的预张力以形成正交曲面空间结构。由于索网结构在施加应力前为不119、稳定的状态，施加设定的预张力后才能形成结构的基本形态和抵抗外部荷载的能力，因此索结构安装前需要对结构提出初始形态要求，即 V 形柱+柱顶外环梁安装并卸载完成后的外形尺寸要求，在钢结构满足这一初始形态要求后，拉索预应力才能满足设计要求。（4）外圈 V 柱+外压环结构现场的安装状态需要考虑结构的卸载变形。游泳馆主体结构说明：（1）苏州工业园区游泳馆屋盖平面投影呈圆型，半径约 107 米，游泳馆采用索网结构体系，即以钢结构及正交钢索网共同组成的结构体系；（2）游泳馆马鞍形屋面结构分为二个部分：外环受压，采用 V 形柱+柱顶受压环结构（这 2 个部分为钢结构，其余为索结构），V 形柱坐落在 12.0m120、 标高混凝土大平台上，通过柱脚与下部混凝土中钢骨构件连接；屋盖索网采用双索，规格为 244，最高点高度 32m，最低点低点高度 22m，高差 5m；屋顶部分为金属屋面。3、体育场、游泳馆结构特点3、体育场、游泳馆结构特点 1）苏州工业园区体育中心体育场采用轮辐式单层索膜+压环梁+V 形柱的结构形式，游泳馆采用正交单层索网+压环梁+V 形柱的结构形式。它们都属于广义的索杆张拉结构，是一种由索和杆通过预应力提供刚度形成的空间结构。2）索杆张拉结构的施工和使用涉及三个状态:零应力态、初始应力态和荷载态，分别是构件加工位形状态，结构仅在预应力和自重作用下的位形状态和结构在外荷载下的位形状态。索杆张拉结121、构在施工过程中往往呈几何可变体系，能否安全、准确地张拉到设计位形主要决定于两点：如何根据结构构成特点及现场施工环境确定预应力索整体施工张拉方案。如何在张拉过程中选取若干关键的几何位形以及相应的应力控制状态。二、结构施工技术的关键 1、预应力索整体施工张拉方案的关键 二、结构施工技术的关键 1、预应力索整体施工张拉方案的关键 预应力索定尺定长张拉技术预应力索定尺定长张拉技术 说明：1）定尺定长张拉技术就是在拉索制作时，将索头制成不可调节的形式。施工现场直接将拉索索头牵引连接到锚固端。对于预应力分布以及幅值的控制，体现在对于制索长度和锚固端安装位置的控制上。2）对于苏州工业园区体育中心体育场和游泳122、馆车辐式屋盖而言，只要索长和环梁的位形确定了，那么张拉成型后的预应力分布就是一定的。这种技术能够有效降低索头的体量和制造难度，营造索系轻巧通透的建筑效果；张拉过程无需调节索长，也增加了施工的可操作性。最重要的是，它能够把造成预应力分布偏差的原因控制在两个因素上，即拉索的长度和外压环的制作与安装位形的精度控制，从而增加了施工的可控性。定长径向拉索 内环索 张拉工装 牵引索 外压环梁千斤顶 定长径向拉索 拉索索头 2、定尺定长张拉方案的实施 2、定尺定长张拉方案的实施（1）定尺定长张拉方案的实施总体说明（1）定尺定长张拉方案的实施总体说明 外环支撑柱及环梁施工 索杆体系张拉 膜结构、屋面结构和附属123、设备的安装 说明：索杆张拉结构的施工一般分为三个环节:首先是支承柱与环梁的施工;其次为索杆体系的张拉；最后为膜结构、屋面结构和附属设备的安装。其中第二个环节，在索杆体系的施工张拉结束后，结构达到初始应力态。（2）尺定长张拉方案的实施安装内环索（2）尺定长张拉方案的实施安装内环索 内环索放索 内环索拼装连接 安装索夹 说明：拉索张拉前第一步，首先在在地面拼装内环索、安装索夹。（3）尺定长张拉方案的实施安装径向索、张拉工装及径向索分级张拉（3）尺定长张拉方案的实施安装径向索、张拉工装及径向索分级张拉 安装径向索 安装张拉工装 将整个索网张拉至一定高度 说明：内环索及索夹拼装完成后，将径向索于环形锁124、连接，采用工装索将径向索连到外压环上并张拉，使得整个索网到达一定的高度。预应力结构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，所以径向索应分级张拉。（4）尺定长张拉方案的实施径向索安装就位（4）尺定长张拉方案的实施径向索安装就位 说明：整个索网分级张拉到达一定的高度后，通过工装索牵引径向索到设计长度，安装销轴与外压环固定。至此，完成了屋盖索网结构的张拉过程。三、结构施工形态的确定 三、结构施工形态的确定 1、体育场施工形态的确定1、体育场施工形态的确定 施工形态 1：0 应力状态 施工形态 1：0 应力状态 施工形态 2：拉索张拉前状态 125、施工形态 2：拉索张拉前状态 施工形态 3：整体施工完成状态 施工形态 3：整体施工完成状态 说明：（1）索膜结构、索网结构是张力结构的重要形式，其建筑形式美观，具有张力美感，同时其对结构精度安装要求很高，安装难度大。（2）张拉结构安装时需要施加预应力，因此索结构安装前需要对结构提出初始形态要求，在钢结构满足这一初始形态要求后，拉索预应力才能满足设计要求。（3）钢结构的施工形态需要从整体结构安装完成状态向前反推计算，移除索、膜结构得到钢结构安装卸载后的模型，然后反算得到钢结构加工制作模型。（4）施工模拟计算模型应考虑温度的影响，结构计算时以 20为基准参考。2、游泳馆施工形态的确定2、游泳馆施126、工形态的确定 施工形态 1：无应力状态 施工形态 1：无应力状态 施工形态 2：拉索张拉前状态 施工形态 2：拉索张拉前状态 施工形态 3：整体施工完成状态 施工形态 3：整体施工完成状态 说明：（1）索膜结构、索网结构是张力结构的重要形式，其建筑形式美观，具有张力美感，同时其对结构精度安装要求很高，安装难度大。（2）张拉结构安装时需要施加预应力，因此索结构安装前需要对结构提出初始形态要求，在钢结构满足这一初始形态要求后，拉索预应力才能满足设计要求。（3）钢结构的施工形态需要从整体结构安装完成状态向前反推计算，移除索、金属屋面结构得到钢结构安装卸载后的模型，然后反算得到钢结构加工制作模型（设临127、时支撑的安装状态模）。（4）施工模拟计算模型应考虑温度的影响，结构计算时以 20为基准参考。第二节第二节 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一、施工技术的风险分析及应对措施 1、钢结构施工方案的主要技术风险及应对措施 一、施工技术的风险分析及应对措施 1、钢结构施工方案的主要技术风险及应对措施（1）钢结构施方案的主要技术风险（一）1）外压环的安装精度 说明：定尺定长张拉方案对于外压环的安装精度提出了更高的要求。如果安装误差较大，轻则影响现场施工进度，重则导致结构施工完成后无法达到设计位形，或在结构中隐藏安全隐患。因此需要认真研外压环安装误差对成型后结构受力状态的影响，并据此设128、定各类构件的误差控制范围。（2）钢结构施方案的主要技术风险（二）2）外压环和 V形柱的构件制作精度 注：每个外压环上的点预拼装的精度要求满足最大三维空间偏差为10mm。(3)各类构件安装允许偏差 注：钢结构整体卸载完成后，支座应位于支座转动的起始位置，转角偏差不允许大于施工图纸中最大计算转角的 10%。外压环和外压环和 V 型钢柱安装的精度控制要求 型钢柱安装的精度控制要求 序号 控制项目(体育场)允许偏差(游泳馆)允许偏差 1 压环上的点及与索头连接的销轴孔中心点最大三维空间偏差为 20mm 20mm 2 拉环上的点最大平面偏差为 40mm 3 主拉环上的点最大高度偏差为 100mm 4 相129、邻点的主拉环上的点的最大高度偏差为 20mm 5 每个索网系统交点的平面内最大偏差为 20mm 6 每个索网系统交点的高度方向最大偏差为 40mm 7 相邻点的最大高度偏差为 10mm 8 外压环转角偏差 0.5mm/1000mm 0.5mm/1000mm体育场、游泳馆柱下支座精度要求 体育场、游泳馆柱下支座精度要求 序号 项目 允许偏差（mm）1 柱脚支座销轴中点的最大平面偏差 5 2 柱脚支座销轴中点的最大高度偏差 5 3 销轴的最大转角偏差 0.5/1000 说明：苏州工业园区体育中心体育场和游泳馆的屋盖呈马鞍面造型，外压环的稳定承载性能较之内圆环更为复杂，对于马鞍面屋盖而言，外压环和内130、拉环都是空间曲线，其走势的起伏造成了索力的不均匀分布.索力使外压环不但承受压力，还要产生弯矩，使其失稳模式为极值点失稳。虽然外压环与柱子相连，但是由于柱子两端基本为铰接，仅能为外压环提供竖向约束。外压环受到径向索的拉力和各点的变形并不在一个平面内，索与外压环的相互作用就更加复杂。索力的不均衡对外压环的不利影响会使整个结构的稳定承载力进一步降低。游泳馆由于索网的作用，外压环还将承受附加的弯矩，受力会更复杂，承载力也会下降。对于索杆张拉结构，每个构件的制作与安装误差对成型内力均有影响。这些误差的影响并非简单的单向叠加，也不是简单的正负抵消，需要针对具体工程进行专门研究。本工程外压环支撑在 V 形柱131、上，这两类构件均为钢结构，我们需要通过分析，确定这两类钢结构构件制作以及安装的误差控制范围。只有构件的制作与安装误差控制在这一范围内，采用定长定尺张拉施工的结构才能满足设计要求。针对钢结构施工方案的主要技术风险，我们要分清主次，采用针对性的应对措施。（3）钢结构施方案主要技术风险的应对措施（一）1）外压环的工厂预拼装 说明：压环的预拼装主要关系安装精度关系到整个结构体系成形。外压环分段出厂前进行工厂预拼装，这将最大程度上保证其现场安装的准确度和精度。单次预拼装至少 5 个相连的受压环构件，通过全站仪空间测点来检验构件是否达到要求，特别是确保法兰、端板及拉索耳孔的高精度。钢结构的构件只有通过了预132、拼装检验才可以出厂。每次预安装需要预留 3 个受压环构件，作为下次预拼装的起始端。每个压环上的点最大三维空间偏差为10mm。构件预拼装测量时，所有测量尺寸以 20为基准参考进行换算。（4）钢结构施方案主要技术风险的应对措施（二）2）施工环境温度影响补偿 注：L-考虑以 20为基准参考进行换算后长度差值。说明：车辐式张拉结构的刚度是由预应力提供的。温度作用下构件热胀冷缩必然影响预应力大小。实际工程建设中，拉索、刚性外压环往往在具有较大温差的不同地点和季节加工，不但制作环境温度迥异，而且制作和安装温度又可能与设计基准温度（20）不同。我们将施工环境的温度作用归纳为安装温度与设计基准温度之差T 以及133、拉索和环梁制作环境温度差T。通过对不同边界条件的车辐式结构分析，发现成型状态的索力与设计值的偏差F 可以表示为T 与T的线性关系：F=AT+BT 其中的系数 A，B 与车辐式结构的尺寸和边界条件有关，并且一般而言 B 远大于 A。因此，控制拉索和刚性受压环梁制作环境温度差是最为重要的。需要对拉索长度和环梁尺寸进行温度补偿。分析显示，按照考虑了温度补偿的尺寸加工安装，成型状态结构预应力分布与设计值一致。为了防止索力偏差导致结构刚度减小或者外压环受力过大,提出了 2 种措施消除温度对结构成型后索力的影响:钢结构制作阶段,根据外压环制作温度和设计基准温度的差值对其制作尺寸进行修正;拉索制作阶段,根据134、拉索和外压环制作温度的差值对拉索下料长度进行修正。外压环及拉索加工制作测量时，所有测量尺寸以 20为基准参考进行换算，考虑T 产生的差值（L）。（5）钢结构施方案主要技术风险的应对措施（三）3）测量温度影响，测量的时间选择,主要关系到装精度 临时支撑安装 钢结构安装 拉索安装 膜结构金属屋面施工 说明：在本工程整个施工过程中（开始施工之前直到最后的竣工验收），我公司将对整体结构及临时支撑的沉降和变形进行动态测量，并根据测量结果在施工过程进行调整，确保主体钢结构施工完成、索膜张拉施工完成、金属屋面施工完成等节点验收时能满足设计要求。测量过程中，测量工作不应该受到不均匀的温度变化的影响（由于太阳的135、不均匀照射而导致的温度不均匀），需要选择合适的时间进行测量。避免受到外界环境（日照、风、温度等）、现场施工如大型设备（履带吊、塔吊）运转等等的影响，因此计划选择早晨太阳出来之前、大型设备没有开始施工之前进行。测量的工作应该在施加荷载前后进行，需要考虑安装的步骤和设备，支架和其他的附属结构也应该进行测量。（6）钢结构施方案主要技术风险的应对措施（四）4）要求径向索同时张拉 体育场径向索张拉示意图 游泳馆径向索张拉示意图 注：图中先同步张拉红色拉索、再同步张拉黄色拉索。说明：更好保证结构成形，避免钢结构失稳索系的施工是本工程的难点，也是突出本工程施工技术创新的一个亮点，因此需要对施工全过程进行仿真136、计算分析，合理组织施工流程，确保施工安全顺利进行。拉索张拉过程中，确保径向索同时张拉而不是分批张拉，这样能更好的保证整体结构受力均匀，避免局部失稳。体育场共有 40 道径向索，采用径向索同步张拉方法施工。游泳馆有纵横共 62 组拉索，124个拉索张拉点，数量较多可考虑间隔点同步张拉，即 62 个拉索锚固点同时张拉确保张拉过程结构受力、变形均匀。拉索同步张拉（7）钢结构施方案主要技术风险的应对措施（五）5）要求选择钢结构先行卸载 说明：要求选择钢结构先行卸载，而不是选择钢结构在胎架上直接进行索系张拉，对保证钢结构稳定性是有利的。通过不同的卸载方案对比分析，采用不同的方案进行有限元分析，对比卸载后137、的位形与反推倒算的结构施工形态差值的大小，确认采用位形偏差小、结构应力小的卸载方案。钢结构先行卸载后，支撑与主结构分离但不拆除，在整个拉索张拉安装到位后拆除临时支撑。结构卸载拉索张拉（8）钢结构施方案主要技术风险的应对措施（六）6）控制V 形柱本体精度 1）、选择钢板质量稳定可靠的大型钢厂作为本项目的材料供应商。2）、对于厚壁型锥管和圆管的钢板卷制，我们将采用性能优异的卷管机（超大压制力重型数控卷板机）。下图为超大数控卷板机的性能参数及加工图片：3）、充分利用我司多年来的经验积累、成熟的焊接工艺，制定合理焊接方案及措施，建立完善焊接质量保证体系，从而有效的控制焊接应力应变，从焊接工艺评定开始到138、焊缝的无损缝检测为止，各个环节进行有效的控制，保证焊缝的一次合格率。4）、技术高超、经验丰富的技师队伍是确保工厂加工质量的直接保障。说明：V 形柱本体精度关系到柱的稳定性，因此工厂制作时将严格控制 V 型柱的加工精度。（9）钢结构施方案主要技术风险的应对措施（七）7）控制外压环本体精度 1）、外压环加工时没压力，但安装完成后，会产生很大压力，由此产生变形需要在加工时应给予补偿，即采用 0 应力态模型加工。同时也要考虑钢柱受力变形产生的位移补偿。2）、外压环梁工厂加工过程中，需要找准外形控制关键因素：整体长度、法兰端板平整度、构件两端法兰板的相对角度、钢拉索连接耳板孔中心空间位置等。采用地样线吊139、锤对点法、激光经纬仪测量法对外压环的制作进行过程控制，验收时采用全站仪对构件法兰端板进行空间打点测量。3）、为了能够满足高精度的要求，受压环两端的端板须进行机械加工，拉索连接的耳孔也须进行机械加工。4）对外压环分段出厂前进行工厂预拼装，这将最大程度上保证其现场安装的准确度和精度。单次预拼装至少 5 个相连的受压环构件，通过全站仪空间打点测量来检验构件是否达到要求，特别是确保法兰、端板及拉索耳孔的高精度。钢结构的构件只有通过了预拼装检验才可以出厂。每次预安装需要预留 3 个受压环构件，作为下次预拼装的拼装基准。说明：外压环本体精度关系到外压环的稳定性，游泳馆由于索网的作用，外压环还将承受附加的弯140、矩，受力会更复杂，承载力也会下降。2、项目综合管理的风险分析及应对措施 2、项目综合管理的风险分析及应对措施（1）项目综合管理风险分析（1）项目综合管理风险分析 苏州工业园区体育中心项目钢结构（二标段）工程包括体育场的钢结构及索膜屋面、游泳馆的钢结构及索网金属屋面，两个场馆的规模大，涉及专业及工种较多、工序复杂，互相协调困难，同时索结构特点使得其施工质量要求高，能否建立一个精干、高效的项目管理机构是本项目能否按计划、高质量完成的关键因素。我公司将本工程列为重大工程来组织管理，采用新技术、新工艺、新材料、新设备，运用网络控制技术，充分发挥我公司的综合管理能力，对施工要素进行动态管理，使人力、机械141、材料得以合理使用，确保整个工程安全、优质、高效、文明地完成。各部门的组织协调管理工作是确保项目施工有组织、有计划进行的前提条件。（2）项目综合管理解决措施（2）项目综合管理解决措施 运用科学的管理手段，采用一系列先进生产工艺，按“质量、安全、工期、文明、效益、服务”六个第一流的要求，完成本钢结构工程的加工制作任务。建立从指挥部到作业层四个层次有机组合的工程项目管理体系。1、第一层次：总部组建项目指挥部，其职责主要是对本钢结构工程进行指挥，协调，向项目经理发出指令，协调解决有关工程的各种问题。2、第二层次：工程现场项目经理部管理层。由项目经理、项目副经理、项目总技术负责人组成，其主要职责是在项142、目经理领导下，分工负责，代表我司全权指挥本钢结构工程的实施工作。3、第三层次：设立加工生产部、物资供应部项目管理部等项目管理职能部门，具体负责现场项目管理各个要素的全过程管理工作，且在各个门下设管理组。4、第四层次：承担加工及运输、现场安装、测量、焊接的作业班子，主要负责制作与安装全过程的实施工作，同时协调同业主、设计、监理、总承包、专业分包、钢材供应单位及第三方检测单位的协调。2、钢结构总体施工风险及保证措施 2、钢结构总体施工风险及保证措施（1）主体结构施工难点分析（1）主体结构施工难点分析 说明：（1）体育场和游泳馆均为索膜结构，索结构采用的定尺定长张拉施工工艺对于构件的制作和安装精度提143、出了更高的要求，因此钢结构构件、钢索的制造精度以及钢结构的安装精度是成功完成整个项目的难点。（2）钢结构的现场安装涉及的专业和工艺流程很多，需要与土建、拉索、膜结构、金属屋面、幕墙、装饰等施工专业单位配合好相关工作。（2）主体结构安装保证措施（2）主体结构安装保证措施 1）计算模型的建立 钢结构施工前应首先建立施工模拟计算模型（该模型应与考虑张拉的整体结构施工模拟计算模型一致），施工模拟计算模型中应详细准确考虑各项荷载，包括先期焊接的幕墙牛腿和各项施工荷载等。施工模拟计算模型应考虑温度的影响，结构计算时以 20为基准参考。模型建立时考虑临时支撑系统一并计算，结构卸载时，为了便于拉索张拉计算准确144、，选择钢结构先行卸载方案，然后进行拉索安装。2）现场安装方案的选择需充分考虑自身结构特点及其他专业施工的相互影响。体育场及游泳馆现场施工需要设置大量临时支撑，将现场安装临时支撑布置图上报总包,并请总包组织各专业承包人评审,是否涉及结构给排水、电缆、电线等地下的埋设。楼层平台上的临时支撑，如果支撑胎架落在混凝土板上，则必须通过加设转换钢梁进行受力转换。钢结构安装方案需考虑混凝土施工、地下室范围施工对吊车选型、吊车通道的影响，对行走吊装设备的混凝土地下室及楼面需做加强处理。主体结构施工过程中，施工测量应联合土建、索膜、金属屋面、幕墙、装饰等各专业工种，建立统一的测量基准和要求。（3）吊装设备的选择145、（3）吊装设备的选择 1）钢结构安装方案需考虑混凝土施工、地下室范围施工对吊车选型、吊车通道的影响，对行走吊装设备的混凝土地下室及楼面需做加强处理。2）本工程体育场体育场平面尺寸为 260230m，呈椭圆形布置，现场施工场地分布范围很大。考虑体育场大平台已经全部施工完成，裙房区域主体结构采用吊装设备在场馆内进行安装，单个构件吊装重量较重（最重构件 48t，吊装半径约 48 米）。不受裙房影响区域采用吊装设备在场馆外安装，构件最重构件 48t，吊装半径约 22 米。吊装设备选用吊装效率高、起重能力强的履带吊进行施工；体育场馆内结构施工时，土建施工需要留设履带吊进入场馆内的入口通道。3）本工程游泳146、馆屋盖平面投影呈圆型，半径约 107 米。游泳馆主体结构安装方案受到内部游泳池及外部大平台混凝土影响，主体钢结构不受大平台影响范围计划采用吊装设备在外圈施工的吊装方法。其中 12m 大平台影响范围的结构，吊装设备需要上大平台的吊装方法，吊装设备行走区域需要进行通道加强。为了减少吊装设备自身荷载，减少混凝土结构加强成本，计划选用汽车吊进行安装。（4）体育场、游泳馆钢结构吊装方法的分析与比较（图例及分析以体育场为例）（4）体育场、游泳馆钢结构吊装方法的分析与比较（图例及分析以体育场为例）吊装 吊装 方案 方案 方 案 一：散件吊装法 方 案 一：散件吊装法 方案说明：方案说明：柱脚、钢管柱、柱顶外147、压环各自单独吊装，在高空中单件安装。方 案 二：分块单元吊装法 方 案 二：分块单元吊装法 方案说明：方案说明：工地现场预留整体拼装场地，先将 V 型柱脚、钢管柱、外压环拼装成三角形单元分块，对这些分块单元整体进行吊装。吊装 吊装 图例 图例 方案 方案 优点 优点 1、散件重量轻，对吊机的性能要求低，安装机械成本较低，对地面承压要求相对较低。2、构件安装定位控制点多，更便于尺寸误差的调整控制。3、裙房混凝土大平台范围构件，只能在场馆内安装，散件安装有利于吊装方案的选择。1、大部分的拼装工作可在地面进行，拼装操作方便。2、可减少临高空焊接作业量。3、将高空作业的内容地面完成，构件拼装成三角形单148、元件，可提高施工效率，缩短工期。方案 方案 缺点 缺点 1、所有节点或杆件拼接均在高空进行，高空拼接难度大，对焊工水平要求高。2、设置临时施工平台、焊接脚手架数量多，高空施工成本高。1、分块单元的结构重量较大，需要选用大超吨位的吊机，施工吊车的成本高。2、分块单元现场拼装需要有足够的拼装场地。3、本工程现场钢结构安装受到裙房混凝土大平台影响，部分区域吊装设备只能在场馆内安装，大分段使得安装方案难以实现。方案选择原则：本工程钢结构方案选择时综合考虑各专业工种的配合，把钢结构施工对土建工程的影响降到最低点，尤其要考虑降低对裙楼平台施工的影响；要结合钢结构本身的特点，安装方案要更便于外压环拉索孔等精149、度的控制。综合上述方案的比较分析，体育场钢结构安装时采用方案一（散件法安装）方案一（散件法安装），即 V 型柱脚、钢管柱、外压环分别单独吊装。3、混凝土施工状态对钢结构的影响风险分析及应对措施（1）裙房大平台施工状态对钢结构安装方案的影响3、混凝土施工状态对钢结构的影响风险分析及应对措施（1）裙房大平台施工状态对钢结构安装方案的影响 1）裙房大平台施工状态风险分析1）裙房大平台施工状态风险分析 风险分析：体育场、游泳馆裙房面积很大，在钢结构开始施工之前钢筋混凝土主体结构工程已经全部施工完成。因此，不预留后施工区域作为吊装设备的施工通道，将影响主体钢结构的安装方案选择，增加现场施工成本。游泳馆内150、部游泳池部位开挖施工使得吊车无法进入内部施工，同时馆外受到裙房大平台的影响，这给安装方案的选择带来很大的难度。钢结构外圈 V 型柱+外压环安装时，需要设置临时支撑立于 12m 大平台上，临时支撑部位需要考虑对平台楼板或混凝土梁的加强。2）裙房大平台施工状态影响的应对措施2）裙房大平台施工状态影响的应对措施.措施说明：考虑体育场、游泳馆裙房大平台已经全部施工完成，因此体育场主体钢结构施工时，裙房区域采用履带吊超起性能在场馆内进行安装，不受裙房影响区域采用履带吊在场馆外安装，土建施工需要留设履带吊进入场馆内的入口通道。游泳馆钢结构受到内部游泳池及外部大平台混凝土影响，主体钢结构拟采用汽车吊在外圈施151、工的吊装方法，其中 12m 大平台影响范围的结构，采用汽车吊上大平台的吊装方法，汽车吊行走区域需要进行通道加强。临时支撑设置部位，在其对应部位的下方的平台楼板或混凝土梁下部设置加强钢管或设置转换钢梁。（2）中央车库等地下室对钢结构安装的影响（2）中央车库等地下室对钢结构安装的影响 1）中央车库等地下室对钢结构安装的影响1）中央车库等地下室对钢结构安装的影响 说明：根据地下室结构平面示意图，中央车库及地下商场等部位的地下室区域范围很大，因此地下室结构的施工状态将对钢结构吊装方案产生很大的影响，如吊车的选型、地下车库的加强、吊装顺序等。2）地下室不同施工状态的应对措施2）地下室不同施工状态的应对措152、施 地下室施工状态应对措施 地下室施工状态一：地下室施工状态一：地下室部位不开挖，履带吊直接行走在地面上进行钢结构安装。此施工状态有利于钢结构的安装施工，因为钢结构安装的同时，可以进行场馆内的拉索地面铺索工装，上部结构施工工期最有利。项目安全风险最小，而且不会增加项目总体施工成本。为了使得地下室部位可以尽快施工，可优先安排此范围的钢结构先行施工，尽快提交施工界面给混凝土施工单位。地下室施工状态二：地下室施工状态二：地下室部位施工至地面混凝土结构完成后进行钢结构安装 受到已完成的地下室结构限制，体育场可采用履带吊行走在地下室上方的方法或采用大型履带吊从场内进行吊装方法。若采用履带吊行走在地下室区153、域吊装的方法，需要对履带吊行走通道的地下室区域进行加强。若采用大型履带吊从场内进行吊装方法，吊装半径很大，构件就位难度增加，吊装效率大大降低，同时场馆内拉索受到履带行走的影响，不能与钢结构施工同步，将会增加钢结构施工工期。此施工状态增加了地下室加强或大型履带吊成本，同时增加了项目施工工期、安全风险。地下车库影响区域示意图 施工状态分析说明：根据以上地下室施工状态的综合比较分析，从项目总体角度考虑地下室施工状态一有利于减少现场施工工期、控制总体施工成本、而且施工风险最小，是本工程的首选施工方案。3）地下室不同施工状态的对安装顺序的影响3）地下室不同施工状态的对安装顺序的影响 先先施施工工区区域域154、示示意意图 图 拉拉索索铺铺索索施施工工示示意意图 图 施工顺序说明：根据地下室施工平面图，为了使得地下室部位可以尽快施工，可优先安排此范围的钢结构先行施工，尽快提交施工界面给混凝土施工单位。外环钢结构施工的同时，拉索可以选择合适时机进场铺索施工。（3）场馆看台、平台对主体结构安装的影响（3）场馆看台、平台对主体结构安装的影响1）混凝土看台对 V 型柱脚的施工风险分析 1）混凝土看台对 V 型柱脚的施工风险分析 典型状态类型布置图 类型一：上部看台、17.92m 标高处悬挑平台都影响柱脚安装 类型二：仅 17.92m标高处悬挑平台影响柱脚安装 说明：（1）看台施工状态：从尽量减少钢结构对混凝土155、施工的影响考虑，混凝土看台需全部施工完成后再进行钢结构安装。（2）看台对钢结构安装的影响 因钢柱柱脚伸入看台下面，吊车的吊臂无法伸入看台下面去吊装钢结构柱脚。此时需要采取辅助措施将钢结构 V 型柱脚吊装到位。2）V 型柱脚的安装应对措施 2）V 型柱脚的安装应对措施 安装方案 安装方案 安装简图 安装简图 方案分析 方案分析 方 案 一：履带吊+手拉葫芦 方案说明：用履带吊将 V 型柱脚分段吊至空中，然后用手拉葫芦空缓慢将柱脚分段拖拉到位。需要在看台混凝土上预留钢结构埋件，作为手拉葫芦的着力点。此方案将吊起分段直接拖拉到位，对履带吊受力计算不确定，存在一定施工风险。方 案 二：履带吊+小车 方156、案说明：V 型柱脚分段用履带吊吊至 12m平台上的四轮小车上，将柱脚分段与小车固定，然后用手拉葫芦将小车拉至 V 型柱脚分段安装位置。此方案采用履带吊将柱脚分段吊装到临时小车上，然后通过手拉葫芦将小车拖拉到位，需要在小车行走部位用路基箱设置加强通道。在路基板上需设置临时耳板作为手拉葫芦的拖拉着力点。2）V 型柱脚的安装应对措施 2）V 型柱脚的安装应对措施 安装方案 安装方案 安装简图 安装简图 方案分析 方案分析 方 案 三：履带吊+辅助吊架 方案说明：V 型柱脚与 10m 长的辅助吊架采用抱箍固定，然后用履带吊直接吊装辅助吊架的方法进行结构吊装。此方案采用履带吊将柱脚分段吊装到辅助桁架上，157、并将桁架与分段用抱箍固定，抱箍与构件间垫橡胶隔开防止损坏油漆。用履带吊直接吊装辅助桁架将 V型柱脚安装到位。V 型柱脚吊装到位后，将分段与临时支撑柱焊接定位，并将抱箍螺栓松开，辅助臂架可重复用于下一个 V 型柱脚分段吊装。方案选择：根据方法的比较，采用方案一可以最大程度节约成本，方案三可以最大程度减少钢结构对混凝土施工的影响，而且辅助吊架可重复使用，施工效率高。4、拉索节点的张拉安装难点分析及应对措施 4、拉索节点的张拉安装难点分析及应对措施（1）体育场、游泳馆拉索节点张拉难点分析（1）体育场、游泳馆拉索节点张拉难点分析 说明：1）体育场、游泳馆采用索网结构，拉索主要承受径向拉力，在安装时需施158、加预应力，为了便于拉索的安装，需要设计张拉工装。2）体育场共有 40 个拉索节点，游泳馆共有 124 个拉索节点，需要考虑如何减少现场施工附加构件焊接、避免施工完成后临时工装的大量割除痕迹，既破坏主体结构涂装又影响结构美观。3）拉索为采购的成品件，拉索锚头与拉索耳板两侧预留了 2mm 间隙，需要确保现场拉索锚头、拉索耳板顺利匹配安装到位。4）本工程采用整体同步提升的方式将拉索安装就位，在施工过程中，工人需要在吊索和柱顶外环梁相交的地方进行操作，需要在操作点搭设临时操作平台，平台连接不能在主体结构上随意焊接、不能损坏主体结构。5）游泳馆结构由于其特殊的防腐环境，整个防腐涂料系统的防腐性能要求满足159、防腐 C4类别（中等盐度）要求，因此更要减少现场主体结构上焊接辅助构件。2、体育场、游泳馆拉索节点张拉应对措施2、体育场、游泳馆拉索节点张拉应对措施 类似拉索张拉施工照片 类似拉索张拉施工照片 张拉张拉工装工装设计设计形式形式示意示意图 图 体育场 游泳馆 说明：（1）为了减少现场施工附加构件焊接、避免施工完成后临时工装的大量割除破坏主体结构涂装和结构美观，体育场、游泳馆拉索张拉节点需进行专项设计。（2）体育场张拉节点对原结构中拉索耳板进行优化设计，以便于张拉工装的定位，施工完成后，耳孔保留也不影响结构整体美观。游泳馆拉索张拉时利用原设计拉索节点中的螺栓孔，施工完成后，将螺栓拧紧到位。（3）拉160、索为采购的成品件，拉索锚头与拉索耳板两侧预留了 2mm 间隙，为了确保现场拉索锚头能顺利卡入拉索耳板，耳板两侧垫板需要机加工处理（尺寸由拉索厂家提供）。3、体育场、游泳馆拉索节点张拉平台设计3、体育场、游泳馆拉索节点张拉平台设计 说明：（1）本工程体育场、游泳馆采用整体同步提升的方式将拉索安装就位，在施工过程中，工人需要在吊索和边环梁相交的地方进行操作，因此在正式提升以前需要在操作点搭设临时操作平台。（2）为了避免临时操作平台与外压环的大量现场焊接、安装完成割除连接件会损坏主体结构防腐涂装，将施工操作平台连接耳板在工厂内焊接完成，现场与平台螺栓连接。（3）平台安装耳板在拉索施工完成后，在原设计161、及业主同意的前提下可考虑永久保留。如若拆除耳板，割除时应保证主体钢结构的安全，拆除方案必须经过设计单位认可，不允许野蛮施工。5、体育场及游泳馆主体结构临时支撑的设置 5、体育场及游泳馆主体结构临时支撑的设置（1）主体结构安装特点分析（1）主体结构安装特点分析 说明：（1）本工程体育场结构体育场径向索、环向索及游泳馆正交索网均采用定长索，对 V 型柱顶的外压环的现场安装精度要求很高，在钢结构达到这一外形尺寸要求后，拉索预紧力才能满足设计要求。（2）由于本工程体育场、游泳馆的结构共同特点是 V 型斜柱都呈向外倾斜状，结构在形成整体的安装过程中，有一定的侧向荷载，临时支撑结构的设置需充分考虑结构侧向162、荷载的影响，故临时支撑的设置应采用具备相应刚度的格构式支撑，以有利于控制结构安装过程中的变形和精度。（3）临时支架在整个钢结构吊装过程中起着十分重要的作用，在结构吊装阶段，大部分结构重量都将由临时支架承担，钢结构整体吊装结束后，又通过临时支架对结构进行卸载，所以临时支架的既要安全可靠，又要便于施工操作。（2）临时支撑的设置要求（2）临时支撑的设置要求 说明：钢结构吊装临时支架设置总体要求：1、临时支架的位置严格按 V 型柱、及外压环接头位置的分段位置设立。2、临时支架由于受力较大，且临时支架大部分均设置在混凝土楼板上，所以必须对混凝土相应结构进行计算并加强，确保楼板结构不被破坏并保证结构吊装的163、安全。若支撑胎架正好设置在混凝土柱或主梁上，则不必进行另外加强，如果支撑胎架落在混凝土板上，则必须通过加设转换钢梁进行受力转换，将承重支撑的受力传至混凝土柱梁上，以确保吊装安全。3、支撑胎架设置后，进行胎架顶部定位模板的设置，定位模板下方设置千斤顶，以使定位模板的胎架标高可进行调整，为保证节点和构件的定位方便、高空操作人员的施工安全，充分利用临时承重支撑架进行搭设平台，在临时支撑的顶部设置高空操作平台，平台应有足够的操作空间，同时平台应有防滑措施，平台四周为防止视觉恐高，用封闭型防护拦杆。（2）临时支撑的设置要求（2）临时支撑的设置要求 体育场 支撑计算模型 体育场 支撑计算模型 为了确保结构164、安装精度及施工安全，临时支撑需经合理计算，安全可靠。支架设计时，将根据各分区临时支撑受力的不同，进行临时支架的合理设计。临时支撑的支撑位置、支座反力等信息应提供给设计单位，设计单位和施工单位需共同确认可行。6、体育场及游泳馆结构卸载的风险及应对措施 6、体育场及游泳馆结构卸载的风险及应对措施（1）主体结构卸载难点分析（1）主体结构卸载难点分析 说明：（1）由于体育场及游泳馆本身的结构特点，使得其在施工过程中为不稳定结构，因此需要结构安装时需要设置大量临时支撑，在主体钢结构施工完成后须进行卸载（拉索安装前），卸载过程是主体结构和临时支撑相互作用的一个复杂过程，是结构受力逐渐转移和内力重新分布的过165、程。（2）临时支撑由承载状态变为无荷状态,而主体结构则是由安装状态过渡到设计受力状态。该过程中,影响结构安全的因素很多,支撑的设计、卸载方案的选择、卸载过程的有效控制等均会对结构本身产生很大影响，因此,卸载是安装施工过程中的一个关键重要环节。（3）支撑卸载的顺序将影响整个结构的受力体系转换及结构卸载变形，因此应选择合理的卸载顺序。（2）主体结构卸载措施（2）主体结构卸载措施 体育场支撑卸载体育场支撑卸载（2）主体结构卸载措施（2）主体结构卸载措施 游泳馆支撑卸载游泳馆支撑卸载 （2）主体结构卸载措施（2）主体结构卸载措施 液压同步卸载示意图液压同步卸载示意图 （1）卸载方案的对比优化确定：通过166、不同的卸载方案对比分析，采用不同的方案进行有限元分析，对比卸载后的位形与反推倒算的结构施工形态差值大小，确认采用位形偏差小结构应力小的卸载方案。（2）合理进行卸载分区划分，化整体卸载为分区卸载，降低整体性卸载难度。（3）卸载顺序和卸载过程控制：卸载采用液压同步卸载，采用目前国内成熟的计算机液压同步控制技术，通过对液压控制柜的压力控制，同步均匀地进行卸载过程的控制，保证结构变形最小。（4）钢结构先行卸载后，支撑与主结构分离但不拆除，在整个拉索张拉安装到位后拆除临时支撑。7、体育场及游泳馆施工安全风险 7、体育场及游泳馆施工安全风险（1）主体结构施工安全分析（1）主体结构施工安全分析 说明：本工程167、体育场及游泳馆，外圈钢结构为空间向外倾斜状，钢构件现场定位、焊接施工处于高空状态情况较多，其中体育场外压环高度 2752 米，游泳馆外压环高度 2232米，因此如何保证结构的施工安全及现场施工人员的高空操作安全是本工程的施工安全关键。（2）现场施工安全措施（2）现场施工安全措施 （2）现场施工安全措施（2）现场施工安全措施 （2）现场施工安全措施（2）现场施工安全措施 （1）本工程钢结构安装阶段，在每个钢柱顶部外压环接接口处，均要设置临时支撑。若支撑胎架正好设置在混凝土柱或主梁上，则不必进行另外加强，如果支撑胎架落在混凝土板上，则必须通过加设转换钢梁进行受力转换，将承重支撑的受力传至混凝土柱梁168、上，以确保吊装安全。临时支撑竖向设置爬升钢梯，临时支撑顶部设置操作平台，平台四周为防止视觉恐高，用封闭型防护拦杆。（2）拉索结构施工时每个拉索与环梁连接部位都需要设置安全操作平台。（3）施工作业时还需借助简易吊篮、钢爬梯、电焊作业接火盆等安全防护设施。二、施工过程测量技术分析及保证措施 二、施工过程测量技术分析及保证措施 1、体育场及游泳馆结构测量技术分析1、体育场及游泳馆结构测量技术分析 说明：1）本工程为空间索网结构，结构变形对索的安装影响很大。预应力结构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，所以预应力结构施工过程的监控十分重要169、。因此在安装整个过程中对结构的动态监测特别总要。2）体育场、游泳馆外形为复杂空间曲面结构，控制点的引测难度大。3）本工程涉及土建、索膜、金属屋面、幕墙、装饰等各专业工种，需要建立统一的测量基准。4）现场测量过程中，很容易受到外界环境（日照、风、温度等）、现场施工如大型设备（履带吊、汽车吊）运转等等的影响，因此需要选择合适的时间进行测量。2、体育场及游泳馆结构测量技术要点2、体育场及游泳馆结构测量技术要点 临时支撑安装测量 临时支撑安装测量 钢结构安装 钢结构安装 拉索安装 拉索安装 金属屋面安装完成测量金属屋面安装完成测量 2、体育场及游泳馆结构测量技术要点2、体育场及游泳馆结构测量技术要点 170、测量要点：1）在本工程整个施工过程中（开始施工之前直到最后的竣工验收），我公司将对整体结构及临时支撑的沉降和变形进行动态测量，并根据测量结果在施工过程进行调整，确保主体钢结构施工完成、索膜张拉施工完成、金属屋面施工完成等节点验收时能满足设计要求。在施工详图设计完成之前，对下部支承连接结构的变形进行测量(柱下混凝土结构的变形)。测量纪录应提交给业主。钢结构施工方应给确定此变形的大小，并在施工详图的设计阶段根据实测值对其进行调整。施工过程中，需要加强对临时支撑架和其他的附属结构进行测量。临时支撑是主体结构定位的主要控制手段，临时支撑设置完成后对支撑控制点的空间尺寸进行测量，并将测量数据交监理方复测171、验收。钢结构合拢前，应根据合拢温度计算模型此时的位形，现场施工方、监理方、健康监测第三方对成形后的环梁进行复测。受压环施工完成后，钢结构空间几何形体应在完成整体钢结构合拢后在胎架上进行验收（钢结构在胎架上的空间几何形体由索结构专业施工单位完成施工验算后提供给设计单位和业主，经设计单位及业主签字盖章认可后方可作为验收标准）。索网预应力施加完成后，结构空间几何形体由索结构施工单位完成施工验算后提供给设计单位和业主，经设计单位及业主签字盖章认可后方可作为验收标准。膜结构及屋面设备安装完成后，由多家专业单位、监理单位、第三方监测单位、设计单位、业主单位根据设计单位提供的完成态空间几何模型进行整体结构最172、终验收。2）本工程控制点的引测难度大，而且涉及土建、索膜、金属屋面、幕墙、装饰等各专业工种，引测的控制点需经各专业单位及监理单位统一复测认可。3）现场测量过程中，需要选择合适的时间进行测量。避免受到外界环境（日照、风、温度等）、现场施工如大型设备（履带吊、塔吊）运转等等的影响，因此计划选择早晨太阳出来之前、大型设备没有开始施工之前进行。4）现场安装测量时，所有测量尺寸以 20为基准参考进行换算。3、体育场及游泳馆结构测量技术保证措施3、体育场及游泳馆结构测量技术保证措施（1）选择有丰富类似结构测量经验的测量工程师，配置高精度的测量仪器 选择有类似工程施工测量经验的工程师，参与过测量精度要求高的173、大型工程，具有丰富的测量知识与经验，且经过良好的培训，能使用各种类型的先进仪器，为保证本工程的钢结构测量精度，使用高精度自动导向全站仪、激光准直仪和电子水准仪进行引测。（2）优化测量方案 从测量控制网的建立、测量时机的选取、测量方式的选择、竖向传递的高度和精度控制等方面考虑，制定完备的测量实施方案，保证工程测量精度。在各阶段各环节，严格控制使用统一的测量控制网；并保证各环节单体网的相互衔接，尺寸圈闭合。（3）体育场及游泳馆结构测量技术保证措施（3）体育场及游泳馆结构测量技术保证措施（3）测量控制点击反光片的布置 本工程主体结构的测量工作中如下点的测量工作尤为重要：在屋盖结构的测量工作中如下点的174、测量工作尤为重要：所有钢索的交点 拉索耳板孔控制点 三、体育场及游泳馆钢结构与其他专业施工配合 三、体育场及游泳馆钢结构与其他专业施工配合（1）主体结构施工与其他专业的施工说明（1）主体结构施工与其他专业的施工说明 说明：1）本工程体育场及游泳馆，钢结构的现场安装涉及的专业和工艺流程很多，需要与土建、拉索、膜结构、金属屋面、幕墙、装饰等施工专业单位配合好相关工作。2）本工程主体钢结构与其他专业施工配合原则：钢结构需要混凝土配合的相关内容提前通知混凝土施工单位；其他施工专业需要在主体结构上安装的构件尽量在工厂内完成，避免现场大量焊接工作破坏主体结构的防腐涂装。3）游泳馆结构由于其特殊的防腐环境，175、主体结构防腐性能要求满足防腐 C4 类别（中等盐度）要求，因此更要减少现场主体结构上焊接辅助构件。（2）主体结构施工与其他专业的施工配合措施（2）主体结构施工与其他专业的施工配合措施 临时支撑反力（2）主体结构施工与其他专业的施工配合措施（2）主体结构施工与其他专业的施工配合措施 临时支撑布置图体育场幕墙牛腿示意图（2）主体结构施工与其他专业的施工配合措施（2）主体结构施工与其他专业的施工配合措施 幕墙环梁桁架牛腿在工厂焊接（1）本工程钢结构安装阶段，在每个钢柱顶部外压环接接口处，均要设置临时支撑，临时支撑设置位置及反力要求提前提供给设计院、混凝土施工方。（2）幕墙结构的侧面及顶部环梁桁架牛腿176、需在工厂内加工制作，钢结构加工制作需与幕墙单位采用相同的设计模型，以确保牛腿构件能准确安装。游泳馆幕墙牛腿示意图（3）主体结构施工与其他专业的施工配合措施（3）主体结构施工与其他专业的施工配合措施 （2）主体结构施工与其他专业的施工配合措施（2）主体结构施工与其他专业的施工配合措施 膜夹固定板、T 型压膜板在工厂焊接（1）体育场张拉节点对原结构中拉索耳板进行优化设计，以便于张拉工装的定位，施工完成后，耳孔保留也不影响结构整体美观。游泳馆拉索张拉时利用原设计拉索节点中的螺栓孔，施工完成后，将螺栓拧紧到位。（2）为了避免临时操作平台与外压环的大量现场焊接、安装完成割除连接件会损坏主体结构防腐涂装，177、将施工操作平台连接耳板在工厂内焊接完成，现场与平台螺栓连接。平台安装耳板在拉索施工完成后，在原设计及业主同意的前提下可考虑永久保留。如若拆除耳板，割除时应保证主体钢结构的安全，拆除方案必须经过设计单位认可，不允许野蛮施工。（3）膜结构张拉定位的膜夹固定板、T 型压膜板在工厂焊接完成。第三章 体育场、游泳馆钢结构设计深化及施工吊装 各工况计算分析对质量、进度、精度的影响 第一节 钢结构设计深化对质量、进度、精度的影响 第三章 体育场、游泳馆钢结构设计深化及施工吊装 各工况计算分析对质量、进度、精度的影响 第一节 钢结构设计深化对质量、进度、精度的影响 钢结构图纸深化设计是钢结构施工前的首要工作，178、在满足结构施工质量和使用要求的基础上，通过对原设计图纸的深化设计，确定科学合理的钢结构制作安装及运输方案，提高施工效率，减少制作安装周期和对其他专业的影响，保证施工质量。钢结构构件节点的数量及种类多，造型和受力复杂，它的每一个构件都需要施工详图，即所谓的钢结构深化设计。深化设计阶段,对钢结构、土建、屋面、幕墙系统和机电管线进行共同建模。通过建立的建筑信息模型,检查出结构间的软碰撞、硬碰撞及各工种配合的合理性,对实施过程提出相应的优化建议。因此，深化设计在钢结构施工中占有重要地位，深化设计的好坏不仅是对设计图纸的贯彻和执行，更是对设计图纸的补充和完善，将直接影响到整个工程的进度、质量以及制作安装179、精度。一、钢结构深化设计的主要内容及意义 1、深化设计的主要内容 一、钢结构深化设计的主要内容及意义 1、深化设计的主要内容 深化设计是在钢结构原设计图的基础上，结合工程情况，构件制作，运输及安装等施工工艺和其他专业的配合要求进行的二次设计。主要包括：主体钢结构节点设计，绘制施工详图，解决钢结构的相互关系，复杂节点，使构件在工厂加工及现场安装过程中能够顺利进行，作好土建钢筋预留洞，机电设备支架位置预留，幕墙连接件等前期工作。2、深化设计的重要性与必要性 2、深化设计的重要性与必要性 深化设计是钢结构设计与施工中不可缺少的一个重要环节，它贯穿于设计和施工的全过程。提供施工详图，配合制定合理的施工180、方案，临时施工支撑设计，施工安全性分析，结构变形分析与控制，结构安装仿真等工作。对于提高设计和施工速度，施工质量，降低成本，保证施工安全等起着积极作用。施工详图的设计质量，直接影响着钢结构构件的制作和安装。尤其是现在，市场行情大多数工程处于边设计边施工阶段状态，工期比较紧迫，设计院一次图纸设计又不能配套完成。因此深化设计这一环节更是起着举足轻重的作用。钢结构的构件制作及安装必须有安装布置图及制作详图（即施工详图），施工详图要详细地设计钢结构的每一个构件，为钢结构制作和安装提供必要的，更为详尽的，便于进行施工操作的技术文件。通过图纸的深化设计，使复杂分散的节点细化成为有规律的、一目了然的施工图。181、使施工过程中每个构件的制作与安装都能顺利进行，使工程能够保质保量地完成。二、钢结构深化设计的实施方法 1、深化设计的一般思路 二、钢结构深化设计的实施方法 1、深化设计的一般思路 根据设计院提供的图纸及其他资料，在不改变结构本来的形式及布置方式，不改变构件规格、材料种类及节点类型的前提下，对各个节点的细部尺寸、焊缝坡口、分段杆件等进行深化设计。经过深化设计，可以得到各个零部件详细的尺寸规格、拼装位置，然后对各个杆件进行分类、编号，选择科学合理的节点拼装顺序、各连接部位的焊缝坡口形式，最后绘出拼装详图，确定生产加工工艺。总之，深化设计是对施工图纸的有力补充。在满足结构安全、建筑外观造型的前提下，182、深化设计既给出了合理的施工方案，又联系了实际施工工艺，是保证后面工序顺利进行，保质保量完成工程任务的必要环节。2、深化设计采用的软件和设计方法 2、深化设计采用的软件和设计方法 目前广泛使用的钢结构计算及详图设计软件主要有：PKPM 系列计算程序、3D3S、TeklaStructures、AUTOCAD 等。利用 AUTOCAD 和 TeklaStructures 等软件，对设计图纸按照 1：1 的比例放样、建模，详细观察节点情况，考虑施工中可能遇到的问题。深化设计加工图采用的是 TEKLASTRUCTURES 软件，通过软件进行 1：1 实体建模，在三维模型中，检查人员可以很方便地发现钢构件183、与钢构件之间、钢构件与其它系统之间的空间位置关系有无错误。TEKLASTRUCTURES 软件将加工详图转换为 AUTOCAD 格式，然后在 AUTOCAD 软件下进行标注、整理，形成深化设计图。钢结构整体模型建立 体育场环梁与斜柱连接节点模型建立 体育场斜柱与底部铸钢节点模型建立 3、深化设计步骤 3、深化设计步骤 编制图纸目录。编制设计总说明。绘制安装平面布置图。编制构件号。绘制构件详图（焊缝计算及标注、编制高强螺栓表、编制材料表）。编制构件表。4、施工形态的确定和目标模型调整 4、施工形态的确定和目标模型调整 本标段体育场和游泳馆张拉结构安装时需要施加预应力，因此索结构安装前需要对结构提184、出初始形态要求，在钢结构满足这一初始形态要求后，拉索预应力才能满足设计要求。钢结构的施工形态需要从整体结构安装完成状态向前反推计算，移除索、膜结构得到钢结构安装卸载后的模型，然后反算得到钢结构加工制作模型，并且施工模拟计算模型应考虑温度的影响。在深化设计初期根据确认的各专业施工方案对整体结构进行有限元计算和仿真模拟分析，通过多次迭代分析计算，最终确定钢结构 0 应力状态的基准模型，并提交设计院和相关专业施工单位校核。在得到多方共同确认后，方可以该基准模型进行深化设计出图，并指导钢结构及钢索的加工及安装。三、钢结构三维建模和 BIM 技术相结合在深化阶段及时解决的问题 三、钢结构三维建模和 BI185、M 技术相结合在深化阶段及时解决的问题 由于本工程单体众多，不同的单体是由不同的设计师来进行设计的，同时各个专业之间的协调也不够充分，所以出现了各种各样的碰撞问题和干涉问题，在这种情况下需要进行三维模型建立，通过 BIM 技术来进行检查，及时发现问题、及时反映问题、及时解决问题。我们根据不同的工作内容进行建模工作，钢结构进行钢结构主体三维恒载及预应力下整体模型（整体施工完成状态）钢拉索安装前钢结构模型（临时支撑卸载后的钢结构状态）移除索、膜 安装索、膜 该定位轴线必须经原设计及索膜安装单位确认，以此作为钢结构的验收模型。临时支撑加载临时支撑卸载 外压环及 V 型柱安装模型（外压环及 V 型柱安186、装完成状态）该定位轴线必须经原设计确认，以此作为深化设计基准模型。模型的建立，BIM 小组进行混凝土部分三维模型的建立，屋面进行索膜系统三维模型的建立，幕墙施工单位进行幕墙系统三维模型的建立，还有机电的各种管道和强、弱电系统三维模型的建立。最后由 BIM 小组再进行模型的合并建立建筑信息模型（BuildingInformationModeling），通过仿真模拟建筑物所具有的真实信息可以可视化即“所见即所得”的形式，构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前便于检查出结构间的软碰撞、硬碰撞及各工种配合的合理性，并对实施过程提出相应的优化建议。1、体育场钢结构与土建混凝土结构间的碰撞检查与协187、调 1、体育场钢结构与土建混凝土结构间的碰撞检查与协调 单体的钢结构支撑系统与混凝土墙体的施工软碰撞协调，体育场支撑斜柱在局部位置与看台混凝土结构之间有钢结构水平支撑，支撑为钢管二端铰接形式。由于看台混凝土施工一般情况下相对于钢结构而言存在较大的误差，正常情况下此支撑安装节点无法安装。另外体育场索结构在张拉过程中会对主体结构产生较大的变形，如果支撑先安装，支撑可能会产生较大的变形，从而达不到设计要求，而支撑在索张拉完成后再安装，支撑实际长度与位置与设计图纸将不可能一致，该如何解决这矛盾体？首先我们协调钢结构、土建、原设计和监理等各部门，利用整体模型可视化进行会商，各施工部门考虑现场的施工顺序，188、而设计师所考虑的是构造及其安全性，各方可以通过BIM 模型可非常直观地进行沟通、讨论、决策。最后确定施工方案：混凝土结构先施工，索结构先张拉安装，最后通过 BIM 模型精确定位柱与支撑连接节点处预留钢结构的实际安装空间的尺寸，待索结构张拉完毕后再安装此水平支撑。2、游泳馆钢结构与屋面系统的碰撞检查与协调 2、游泳馆钢结构与屋面系统的碰撞检查与协调 游泳馆的屋面几何造型比较新颖，是通过双曲面的交汇构成整个屋面。同时构成屋面的相互关系也比较复杂，有天沟排水系统、檩条系统及保温、防水、装饰面板等组成。如果不是通过前期的 BIM 模型的检查很难发现问题。所以在项目启动阶段就进行 BIM 模型建立和检查189、，从这一过程当中可以暴露出很多问题，通过检查结果提前与各相关单位进行协调，虽然协调花费很多时间和精力，但是能够确保在深化设计阶段将问题予以解决，大大提高了深化图准确性，不将问题留到现场，同时现场的安装速度也极大地得到保障。钢结构与屋面的碰撞主要有：屋盖主结构与天沟碰撞，主结构与屋面系统外包铝板的龙骨梁碰撞，主结构的主檩条穿入天沟，檩条与主结构间互相碰撞，等等。3、主结构与幕墙、机电系统的碰撞检查与协调 3、主结构与幕墙、机电系统的碰撞检查与协调 通过 BIM 模型的可检查幕墙和机电专业的管道、桥架与结构预留空位存在偏差，两者之间碰撞严重及管线走向不尽合理等问题。各方工程师根据 BIM 的检查报190、告科学、全面、合理地完成相关的调整和修改，同时在不影响建筑效果和结构安全的前提下使幕墙、机电系统的管线布置最为优化。使相关专业在施工前将问题尽可能予以解决，大大降低返修成本，也提高了工程质量。四、设计深化对质量、进度、精度影响分析总结 四、设计深化对质量、进度、精度影响分析总结 借助 BIM 建筑信息模型平台，通过钢结构、幕墙、屋面、机电安装三维空间模型检查构件的几何尺寸、构件碰撞、工艺尺寸等解决了空间碰撞等问题。将施工中可能发生的问题在深化设计阶段全面解决。各相关专业单位提前介入，把与钢结构相关的连接节点事先深化完成，在钢结构深化设计图纸上反映，并在加工制作厂内完成。做到深化设计、加工制作、191、施工三者一体化。之后借助 BIM 对信息化模型进行预拼装，对钢结构、幕墙、屋面、机电安装、内装饰的加工制作进行预检和自检，确保现场安装精度以及对现场人力资源、施工进度、设备等得以进行施工全过程管理。利用 BIM模型协调各分包承建商的工作，协调各个分包承建商的工作界面、施工顺序、工序和工程验收，避免无谓失误而造成资源的浪费和工期的滞后，因此，钢结构设计深化非常重要，将直接关系到工程的质量、进度和精度。主结构上的幕墙连接件与幕墙碰撞第二节 施工吊装各工况计算分析对质量、进度、精度的影响 第二节 施工吊装各工况计算分析对质量、进度、精度的影响 大型空间结构施工方法的多样化和复杂化，造成施工阶段结构内192、力分布的复杂性和最终成型结构受力可变性。为确保工程建设安全、经济、顺利地进行，要求在结构建造过程中按照客观条件确定经济合理的施工顺序，有必要针对大型空间钢结构进行施工全过程模拟分析以了解结构在施工阶段的力学特性。针对体育场和游泳馆钢结构的受力特点分析可知，钢结构安装后还将进行张拉索的二次张拉施工，结构受力将变得更加复杂，如何在施工吊装过程中控制结构的环向位移、竖向位移以及构件内力变化，确保钢结构安装质量、进度和精度满足设计要求，因此施工各工况计算分析十分重要。一、施工吊装工况计算分析的主要内容及意义 一、施工吊装工况计算分析的主要内容及意义 1.空间钢结构施工阶段分析的有关力学理论研究确定了解193、决空间钢结构施工力学分析的控制因素及其分析步骤。采用施工力学的有关分析理论，推导考虑施工工况的施工阶段状态变量叠加法以及考虑建造过程的子结构矩阵位移法计算公式，总结归纳空间钢结构施工阶段力学分析的几种实用算法。建立预应力钢结构两种张拉分析算法的计算程序框图，比较其计算精度，结合实际工程构造算例并分析算法的准确性和实用性。2.钢结构模拟施工阶段的静力分析采用有限元分析手段，建立结构的三维有限元计算模型，模拟分析在恒载、施工活载和不利偶然作用下各施工阶段的结构内力、位移和力流方向等静力特性，为合理选择结构安装方案和卸载方案打好基础，在满足建筑结构设计要求的同时，得到相对经济合理的结果。3.考虑结构194、施工缺陷非线性分析实际结构在施工过程中，由于受各种因素的影响，结构将会产生一定程度的几何或材料缺陷，主要反映在重点结构构件实际内力分布变化和整个钢结构关键节点的实际安装偏差。通过分析考虑施工工况的结构，将分析结果、现场测试结果与理想的结构设计模型进行对比，从结构静力性能的层面上评估实际施工工序对成型结构的影响，并为大跨空间钢结构设计修正、制定合理有效的安装方案提供科学的参考资料。4.支撑体系在结构施工阶段的静力和稳定性分析由于大型空间钢结构的重要性以及其传力系统的复杂性，需要进行安装阶段支撑体系静力性能、稳定性能和安全可靠度方面的分析。通过对若干候选方案的对比，确定结构施工支撑系统方案。采用目195、标优化的卸载路径优化分析法，按结构和支撑胎架卸载过程中受力最优、拆架最快的原则从计算机辅助决策施工计划的角度寻求符合设定目标的最佳施工方案，将卸载路径优化分析法用于钢结构的卸载落架实践，落架速度快、结构成型平稳，取得良好效果。二、体育场、游泳馆施工各工况计算分析 二、体育场、游泳馆施工各工况计算分析 首先，在整体结构模型的基础上，去掉索网部分，进行钢结构部分在无自重无预应力下的安装状态，以及结构自重状态下的分析，得到两个状态下的钢结构外扩位移和等效应力。其次，在整体模型的基础上，进行钢结构部分在预应力和自重状态下的分析，得到了张拉索之后的钢结构外扩位移和等效应力。1、体育场施工各工况计算分析 196、1、体育场施工各工况计算分析 以下为体育场钢结构零状态安装的位置以及钢结构的安装过程（包括四分之一、二分之一、四分之三和完整结构）的位移、应力情况进行了分析，同时对钢结构安装状态环境温度进行分析。体育场钢结构轴线编号示意图（1）纯钢结构无自重安装状态分析模型如下：纯钢结构无自重安装状态分析模型 钢结构在安装状态下，受压环径向外扩位移（相对于设计院模型）最大处位于马鞍形屋面压环梁高处，外扩位移约为 52.15mm；最小处位于压环梁低标高处，外扩位移约为 35.64mm，如下图。钢结构安装状态下受压环径向位移（单位：m）钢结构在安装状态下，钢结构等效应力值均比较小，均小于 10MPa。钢结构轴向应197、力图、弯曲应力图和等效应力云图如下。钢结构安装状态下钢结构轴向应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）钢结构安装状态下钢结构弯曲应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）钢结构安装状态下钢结构等效应力云图（单位：10-3MPa）（2）整体结构自重预应力状态包括普通钢结构和索网结构，考虑结构自重以及索网预应力，分析模型如下：整体结构自重预应力状态分析模型 整体结构在自重和预应力状态下，受压环径向外扩位移（相对于设计院模型），最大处位于压环梁中间标高处（即轴线 1/4 处），外扩位移约为 15.87mm；而马鞍形屋面压环梁高处收缩位移约为 26.9mm，如下图。自重预应力状态下受压环径向位移（单198、位：m）整体结构在自重和预应力状态下，压环梁应力较大，其值约为 100.24MPa；而结构柱部分的等效应力均较小。钢结构轴向应力图、弯曲应力图和等效应力云图如下。自重预应力状态下钢结构轴向应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）自重预应力状态下钢结构弯曲应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）自重预应力状态下钢结构等效应力云图（单位：10-3MPa）体育场钢结构安装分析状态位移与等效应力结果对比 钢结构安装分析状态 受压环径向外扩位移（mm）钢结构等效应力（MPa）最大值 最小值 绝对值最大值 钢结构无自重安装状态 52.15 35.64 6.11 结构自重预应力（张拉成型）状态15.87199、-26.90 100.24 现在进行钢结构无自重安装状态和结构自重预应力初始态下的纯钢结构分析结果对比，得到两个状态下受压环各轴线处节点径向位移及其差值。由分析结果可以看出，在无自重安装状态下，受压环径向位移均为向外扩，外扩位移在 36-52mm 的范围内；在结构自重预应力状态下，受压环径向位移在长短轴部分内缩，内缩最大值为 27mm，在 1/4 轴线处外扩，外扩最大值为 16mm。对比两个状态下受压环径向位移差值，可以看出相比于无自重安装状态，结构自重预应力态下的钢结构受压环在索结构施工完成后均发生指向圆心的径向位移，其内缩值大概在 39mm-79mm 之间，在受压环高标高处内缩位移较大。具200、体结果见下表和图。钢结构安装状态下受压环径向位移具体如下表。体育场钢结构安装状态与结构张拉成型态受压环径向位移 轴线号 受压环径向位移（外扩为+，内缩为-，单位 m）无自重安装状态 结构自重预应力状态 自重预应力态与安装状态差值 1/21 轴 0.036-0.003-0.039 2/20/22/40 轴 0.038-0.002-0.040 3/19/23/39 轴 0.042-0.001-0.042 4/18/24/38 轴 0.046 0.001-0.045 5/17/25/37 轴 0.049 0.006-0.042 6/16/26/36 轴 0.051 0.014-0.037 7/15/201、27/35 轴 0.051 0.015-0.036 8/14/28/34 轴 0.052 0.003-0.048 9/13/29/33 轴 0.052-0.015-0.066 10/12/30/32 轴 0.052-0.025-0.077 11/31 轴 0.052-0.027-0.079 备注 轴线见前图，外扩（内缩）位移相对于设计院模型 钢结构安装状态与张拉成型态下受压环径向位移比较图 对比设计院给定模型和钢结构无自重安装状态下，钢环梁连接处的节点坐标，可以给定钢结构零状态建议安装位置节点坐标。体育场钢结构拼装关键点模型坐标和零状态安装坐标（单位：m）节 点 编 号（前两位为轴线编号）X 202、坐标 Y 坐标 Z 坐标 模型坐标 零状态安装坐标 模型坐标零状态安装坐标 模型坐标 零状态安装坐标 100100 0.0000 0.0000 130.00 130.04 27.000 26.978 200100 19.146 19.154 128.18 128.22 27.611 27.590 300100 37.608 37.625 122.79 122.83 29.385 29.363 400100 54.764 54.790 114.09 114.13 32.149 32.126 500100 70.299 70.333 102.74 102.77 35.633 35.610 6001203、00 83.861 83.902 89.089 89.120 39.496 39.474 700100 95.113 95.159 73.481 73.506 43.359 43.338 800100 103.79 103.83 56.305 56.324 46.844 46.824 900100 109.98 110.03 38.082 38.095 49.611 49.592 1000100 113.74 113.79 19.205 19.212 51.388 51.370 1100100 115.00 115.05 0.0000 0.0000 52.000 51.981 1200100 204、113.74 113.79-19.205-19.212 51.388 51.370 1300100 109.98 110.03-38.082-38.095 49.611 49.592 1400100 103.79 103.83-56.305-56.324 46.844 46.824 1500100 95.113 95.159-73.481-73.506 43.359 43.338 1600100 83.861 83.902-89.089-89.120 39.496 39.474 1700100 70.299 70.333-102.74-102.77 35.633 35.610 1800100 205、54.764 54.790-114.09-114.13 32.149 32.126 1900100 37.608 37.625-122.79-122.83 29.385 29.363 2000100 19.146 19.154-128.18-128.22 27.611 27.590 2100100 0.0000 0.0000-130.00-130.04 27.000 26.978 2200100-19.146-19.154-128.18-128.22 27.611 27.590 2300100-37.608-37.625-122.79-122.83 29.385 29.363 2400100-206、54.764-54.790-114.09-114.13 32.149 32.126 2500100-70.299-70.333-102.74-102.77 35.633 35.610 2600100-83.861-83.902-89.089-89.120 39.496 39.474 2700100-95.113-95.159-73.481-73.506 43.359 43.338 2800100-103.79-103.83-56.305-56.324 46.844 46.824 2900100-109.98-110.03-38.082-38.095 49.611 49.592 3000100-207、113.74-113.79-19.205-19.212 51.388 51.370 3100100-115.00-115.05 0.0000 0.0000 52.000 51.981 3200100-113.74-113.79 19.205 19.212 51.388 51.370 3300100-109.98-110.03 38.082 38.095 49.611 49.592 3400100-103.79-103.83 56.305 56.324 46.844 46.824 3500100-95.113-95.159 73.481 73.506 43.359 43.338 3600100-208、83.861-83.902 89.089 89.120 39.496 39.474 3700100-70.299-70.333 102.74 102.77 35.633 35.610 3800100-54.764-54.790 114.09 114.13 32.149 32.126 3900100-37.608-37.625 122.79 122.83 29.385 29.363 4000100-19.146-19.154 128.18 128.22 27.611 27.590（3）体育场钢结构安装过程各工况分析 结构 1/4，2/4、3/4、4/4 的安装状态分析，安装时，V 型柱顶部设置仅209、设置竖向约束。V 型柱顶部 Z 向支撑约束编号如下图：体育场 V 型柱顶部 Z 向支撑约束编号示意图 1）体育场钢结构安装 1/4 状态分析 钢结构安装 1/4 状态时，结构径向最大外扩 50mm，最大环向位移为 15.67mm（顺时针），最大竖向位移为 8.46mm（向上）、23.46mm（向下），钢结构最大等效应力为32.32MPa。1/4 结构径向位移图（+为外扩，单位：m）1/4 结构环向位移图（+为逆时针，单位：m）1/4 结构竖向位移图（+为向上，单位：m）1/4 结构钢结构轴向应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）1/4 结构钢结构弯曲应力图（单位：10-3MPa，压应力为-210、）1/4 结构钢结构等效应力云图（单位：10-3MPa）2）钢结构安装 2/4 状态分析 钢结构安装 2/4 状态时，结构径向最大外扩 50.41mm，最大环向位移为 12.27mm（顺时针），最大竖向位移为 8.57mm（向上）、23.08mm（向下），钢结构最大等效应力为 32.03MPa。1/2 结构径向位移图（+为外扩，单位：m）1/2 结构环向位移图（+为逆时针，单位：m）1/2 结构竖向位移图（+为向上，单位：m）1/2 结构钢结构轴向应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）1/2 结构钢结构弯曲应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）1/2 结构钢结构等效应力云图（单位：10211、-3MPa）3）钢结构安装 3/4 状态分析 钢结构安装 3/4 状态时，结构径向最大外扩 50.41mm，最大环向位移为 15.69mm（顺时针），最大竖向位移为 8.57mm（向上）、23.45mm（向下），钢结构最大等效应力为 32.30MPa。3/4 结构径向位移图（+为外扩，单位：m）3/4 结构环向位移图（+为逆时针，单位：m）3/4 结构竖向位移图（+为向上，单位：m）3/4 结构钢结构轴向应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）3/4 结构钢结构弯曲应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）3/4 结构钢结构等效应力云图（单位：10-3MPa）4）钢结构安装完整状态分析 钢结212、构安装 4/4 状态时，结构径向最大外扩 50.42mm，最大环向位移为 12.27mm（顺时针），最大竖向位移为 8.57mm（向上）、23.08mm（向下），钢结构最大等效应力为 32.03MPa。完整结构径向位移图（+为外扩，单位：m）完整结构环向位移图（+为逆时针，单位：m）完整结构竖向位移图（+为向上，单位：m）完整结构轴向应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）完整结构弯曲应力图（单位：10-3MPa，压应力为-）完整结构钢结构等效应力云图（单位：10-3MPa）5）体育场钢结构安装过程各工况分析总结 体育场钢结构四个安装状态下位移及应力表 钢结构安装状态 1/4 安装状态 2/213、4 安装状态 3/4 安装状态 4/4 安装状态 最大径向位移（+为外扩，单位：mm）50.00 50.41 50.41 50.42 最大环向位移（+为逆时针，单位：mm）7.26-15.67 12.27-12.27 12.28-15.69 12.27-12.27 最大竖向位移（+为向上，单位：mm）8.46-23.46 8.57-23.08 8.57-23.45 8.57-23.08 最大等效应力（单位：MPa）32.32 32.03 32.30 32.03 体育场钢结构四个安装状态下 V 型柱顶支撑胎架支反力表（KN）V 型柱顶支撑编号 支座反力（kN）1/4 安装状态 2/4 安装状态 214、3/4 安装状态 4/4 安装状态 ZC1 207.02 207.98 170.24 389.71 ZC2 440.26 438.15 442.50 407.86 ZC3 399.92 403.85 402.95 415.72 ZC4 468.91 469.53 469.74 472.32 ZC5 577.91 586.64 586.87 589.45 ZC6 678.58 684.19 684.31 687.16 ZC7 775.59 794.96 795.72 796.78 ZC8 783.64 778.77 778.57 781.30 ZC9 755.07 804.30 805.54 8215、05.61 ZC10 890.40 861.53 861.36 863.84 ZC11 570.13 1141.9 1142.2 1143.2 ZC12-861.53 862.99 863.84 ZC13-804.29 803.67 805.60 ZC14-778.76 780.30 781.30 ZC15-794.93 795.04 796.75 ZC16-684.16 685.54 687.13 ZC17-586.58 587.88 589.40 ZC18-469.50 469.98 472.29 ZC19-403.82 413.78 415.68 ZC20-438.14 405.13 4216、07.84 ZC21-207.96 385.51 389.71 ZC22-405.17 407.86 ZC23-409.31 415.72 ZC24-468.15 472.32 ZC25-578.54 589.45 ZC26-679.29 687.16 ZC27-774.92 796.78 ZC28-784.88 781.30 ZC29-753.52 805.61 ZC30-891.68 863.84 ZC31-569.77 1143.2 ZC32-863.84 ZC33-805.60 ZC34-781.30 ZC35-796.75 ZC36-687.13 ZC37-589.40 ZC38-4217、72.29 ZC39-415.68 ZC40-407.84（4）钢结构安装状态环境温度分析 纯钢结构无自重安装状态不含索网结构，并且不考虑结构自重；当环境温度变化10后，分析结构变形和截面等效应力的变化情况。分析模型如下：纯钢结构无自重安装状态模型图 1）环境温度升高 10后钢结构安装状态 当环境温度升高 10后，最大径向外扩的位移增大，增大约 7.65mm，最大环向位移几乎没有改变，最大竖向位移有所下降，降低约 0.77mm。另外，环梁和柱截面的等效应力变化量均不超过 2MPa，具体如下：环境温度升高 10钢结构径向位移（+为外扩，单位：m）环境温度升高 10钢结构环向位移（+为逆时针，单位218、：m）环境温度升高 10钢结构竖向位移（+为向上，单位：m）环境温度升高 10钢结构轴向应力图（单位：10-3MPa，压应力-）环境温度升高 10钢结构弯曲应力图（单位：10-3MPa，压应力-）环境温度升高 10钢结构等效应力云图（单位：10-3MPa）2）环境温度降低 10后钢结构安装状态 当环境温度降低 10后，最大径向外扩的位移减小，减小约 7.53mm，最大环向位移几乎没有改变，最大竖向位移有所增高，增大约 0.78mm。另外，环梁和柱截面的等效应力变化量均不超过 2MPa，具体如下：环境温度降低 10钢结构径向位移（+为外扩，单位：m）环境温度降低 10钢结构环向位移（+为逆时针，219、单位：m）环境温度降低 10钢结构竖向位移（+为向上，单位：m）环境温度降低 10钢结构轴向应力图（单位：10-3MPa，压应力-）环境温度降低 10钢结构弯曲应力图（单位：10-3MPa，压应力-）环境温度降低 10钢结构等效应力云图（单位：10-3MPa）3）环境温度升高降低 10钢结构安装状态分析 环境温度10钢结构径、环向位移及等效应力表 环境温度-10 环境温度 0 环境温度+10 最大径向位移（+为外扩，单位：mm）42.89（14.9%）50.42 58.07（13.17%）最大环向位移（+为逆时针，单位：mm）12.28（0.08%）12.27 12.24（0.2%）最大竖向位220、移（+为向上，单位：mm）9.35（8.3%）8.57 7.80（9.0%）最大等效应力（单位：MPa）33.58（4.6%）32.03 33.12（3.3%）环境温度10钢结构 V 型柱顶支撑胎架支反力表 V 型柱顶支撑编号 支座反力（kN）环境温度-10 环境温度 0 环境温度+10 ZC1 0 389.71 1009.2 ZC2 0 407.86 930.57 ZC3 0 415.72 990.63 ZC4 85.558 472.32 963.14 ZC5 158.30 589.45 1117.8 ZC6 276.21 687.16 1181.7 ZC7 354.24 796.78 12221、96.7 ZC8 396.47 781.30 1235.8 ZC9 441.96 805.61 1211.4 ZC10 533.45 863.84 1250.4 ZC11 752.44 1143.2 1582.2 ZC12 533.46 863.84 1250.4 ZC13 441.95 805.60 1211.4 ZC14 396.47 781.30 1235.8 ZC15 354.21 796.75 1296.7 ZC16 276.18 687.13 1181.7 ZC17 158.26 589.40 1117.7 ZC18 85.501 472.29 963.11 ZC19 0 415.222、68 990.62 ZC20 0 407.84 930.55 ZC21 0 389.71 1009.2 ZC22 0 407.86 930.57 ZC23 0 415.72 990.63 ZC24 85.558 472.32 963.14 ZC25 158.30 589.45 1117.8 ZC26 276.21 687.16 1181.7 ZC27 354.24 796.78 1296.7 ZC28 396.47 781.30 1235.8 ZC29 441.96 805.61 1211.4 ZC30 533.45 863.84 1250.4 ZC31 752.44 1143.2 1582.223、2 ZC32 533.46 863.84 1250.4 ZC33 441.95 805.60 1211.4 ZC34 396.47 781.30 1235.8 ZC35 354.21 796.75 1296.7 ZC36 276.18 687.13 1181.7 ZC37 158.26 589.40 1117.7 ZC38 85.501 472.29 963.11 ZC39 0 415.68 990.62 ZC40 0 407.84 930.55 2、游泳馆施工各工况计算分析 2、游泳馆施工各工况计算分析 游泳馆与体育场结构形式类似，也从无自重无预应力安装、结构自重状态及在预应力和自重状态下进224、行工况计算分析，得到钢结构外扩位移和等效应力，根据游泳馆结构的对称性，在以下分析环梁径向位移时，选取 1/4 结构上的 8 个关键点进行说明，具体分布见下图：1/4 结构径向位移关键点（1）纯钢结构（不含索网）无自重安装状态计算分析 纯钢结构无自重安装状态不含索网结构，并且不考虑结构自重；分析模型如下：纯钢结构（不含索网）无自重安装状态模型 钢结构部分在无自重安装状态下，受压环径向外扩位移最大处位于马鞍形屋面压环梁低处，外扩位移约为 34.46mm；最小处位于压环梁高处，外扩位移约为 16.81mm，如下图。无自重安装状态下受压环外扩径向位移 在无自重安装状态下，钢结构最大拉应力出现在压环梁低225、点的结构柱顶端，最大拉应力值为 19.67MPa，环梁拉应力较大值出现在低点附近；钢结构的最大压应力出现在压环梁低点附近的结构柱顶端，最大压应力值为-14.14Mpa，环梁压应力较大值出现在低点处。应力具体分布见下图：钢结构无自重安装状态下截面应力图 环梁无自重安装状态下截面应力图 游泳馆 V 形柱顶编号图 游泳馆钢结构关键点模型坐标和零状态安装坐标 关键点号 模型坐标/m 零状态安装坐标/m x y z x y z 1 0.000 53.406 32.055 0.000 53.424 32.045 2 11.911 52.072 31.543 11.916 52.089 31.533 3 2226、3.231 48.138 30.132 23.241 48.153 30.122 4 33.392 41.79 28.099 33.406 41.801 28.088 5 41.883 33.34 25.842 41.901 33.349 25.827 6 48.277 23.21 23.801 48.3 23.217 23.779 7 52.253 11.908 22.381 52.284 11.912 22.348 8 53.605 0.000 21.876 53.64 0.000 21.836 9 52.253-11.908 22.382 52.283-11.913 22.349 10 227、48.277-23.21 23.801 48.3-23.217 23.779 11 41.883-33.34 25.842 41.9-33.349 25.827 12 33.392-41.791 28.099 33.406-41.802 28.088 13 23.231-48.139 30.131 23.241-48.153 30.121 14 11.911-52.072 31.543 11.916-52.089 31.533 15 0.000-53.406 32.055 0.000-53.424 32.046 16-11.911-52.072 31.543-11.916-52.088 31.228、533 17-23.231-48.138 30.132-23.24-48.152 30.122 18-33.392-41.79 28.099-33.406-41.801 28.088 19-41.883-33.34 25.842-41.901-33.348 25.827 20-48.277-23.21 23.801-48.3-23.217 23.779 21-52.253-11.907 22.381-52.283-11.912 22.348 22-53.605 0.000 21.876-53.64 0.000 21.836 23-52.253 11.908 22.382-52.283 11.9229、13 22.349 24-48.277 23.21 23.801-48.3 23.217 23.779 25-41.883 33.34 25.842-41.9 33.349 25.827 26-33.392 41.791 28.099-33.406 41.802 28.088 27-23.231 48.139 30.131-23.241 48.153 30.121 28-11.911 52.072 31.543-11.916 52.089 31.533（注：坐标系为以结构投影圆心为原点的直角坐标系）（2）纯钢结构（不含索网）自重状态计算分析 纯钢结构自重状态不含索网结构，且考虑结构自重；钢结构230、部分在自重状态下，受压环径向外扩位移较无自重状态下变化不大。最大处位于马鞍形屋面压环梁低处，外扩位移约为 34.73mm；最小处位于压环梁高处，外扩位移约为 19.96mm，如下图：纯钢结构自重状态下受压环外扩径向位移 仅在自重状态下，钢结构最大拉压、应力均出现在压环梁低点附近的结构柱中部，最大拉应力值为 30.53Mpa，最大压应力值为-34.39Mpa；环梁拉应力分布较为均匀，其部分截面全截面受拉，环梁压应力最大值出现在低点处。应力具体分布见下图：钢结构自重状态下截面应力图 环梁自重状态下截面应力图（3）整体结构自重预应力状态计算分析 整体结构自重预应力状态包括普通钢结构和索网结构，考虑结231、构自重以及索网预应力，分析模型如下：整体结构自重预应力状态模型 整体结构在自重和预应力状态下，受压环径向外扩位移最大处位于压环梁高处，外扩位移约为 53.57mm；而马鞍形屋面压环梁低处收缩位移约为 22.10mm，如下图。整体结构在自重和预应力状态下，钢结构最大应力在环梁处，且环梁全截面受压，压应力较为均匀，最大压应力值为-177.41MPa；而结构柱部分的应力均较小。应力具体分布见下图：结构自重预应力状态下径向位移 结构自重预应力状态下环梁最大压应力分布图（4）钢结构安装分析状态结果对比 钢结构安装分析状态结果对比 钢结构安装分析状态 受压环径向外扩位移（mm）钢结构应力（MPa）最大值 232、最小值 绝对值最大值 纯钢结构无自重安装状态 34.46 16.81 19.67（拉）纯钢结构自重状态 34.73 19.96-34.39（压）结构自重预应力状态 52.57（高点）-22.10（低点）-177.41（压）现在进行钢结构无自重安装状态和结构自重预应力初始态下的纯钢结构分析结果对比，得到两个状态下受压环各轴线处节点径向位移及其差值。由分析结果可以看出，在无自重安装状态下，受压环径向位移均为向外扩，外扩位移在 16-35mm 的范围内；在结构自重预应力状态下，受压环径向位移在高点方向外扩约 18mm，在低点方向内缩约 39mm。具体结果如下：游泳馆安装状态与自重预应力初始态下受压环233、径向位移 关键点号 受压环径向位移（外扩为+，内缩为-，单位 m）无自重安装状态 结构自重预应力状态 两个状态差值 1（高点）18.056 52.556 34.5 2 17.454 45.897 28.443 3 16.917 25.671 8.754 4 17.045 1.8708-15.1742 5 18.961-14.042-33.003 6 23.958-20.01-43.968 7 30.908-20.277-51.185 8（低点）34.457-19.638-54.095 安装状态与自重预应力初始态下受压环径向位移比较图（5）钢结构安装过程分析 结构 1/4，2/4、3/4、4/4234、 的安装状态分析，安装时，V 型柱顶部设置仅设置 Z 向约束。V 型柱顶部 Z 向支撑约束编号如下图：胎架编号示意图 1）钢结构安装 1/4 状态分析 钢结构安装 1/4 状态时，结构径向最大外扩 11.0mm，最大内缩 6.1mm，最大环向位移为 6.6mm，最大竖向位移 8.1mm（向下），钢结构最大拉应力为 23.0MPa，最大压应力为 22.4MPa。1/4 结构径向位移图(m)1/4 结构环向位移图(m)1/4 结构竖向位移图(m)1/4 结构钢结构最大应力图(KN/m2)1/4 结构钢结构最小应力图(KN/m2)2）钢结构安装 1/2 状态分析 钢结构安装 1/2 状态时，结构径向235、最大外扩 10.3mm，最大内缩 4.1mm，最大环向位移为 1.8mm，最大竖向位移 8.1mm（向下），钢结构最大拉应力为 22.7MPa，最大压应力为 22.7MPa。1/2 结构径向位移图(m)1/2 结构环向位移图(m)1/2 结构竖向位移图(m)1/2 结构钢结构最大应力图（KN/m2）1/2 结构钢结构最小应力图（KN/m2）3）钢结构安装 3/4 状态分析 钢结构安装 3/4 状态时，结构径向最大外扩 10.3mm，最大内缩 4.1mm，最大环向位移为 1.9mm，最大竖向位移 8.1mm（向下），钢结构最大拉应力为 23.0MPa，最大压应力为 22.9MPa。3/4 结构径236、向位移图(m)3/4 结构环向位移图(m)3/4 结构竖向位移图(m)3/4 结构钢结构最大应力图（KN/m2）3/4 结构钢结构最小应力图（KN/m2）4）钢结构安装完整状态分析 钢结构安装完整状态时，结构向内的径向位移 3.9mm，径向最大外扩 10.3mm，最大环向位移为 1.8mm，最大竖向位移 8.1mm（向下），钢结构最大拉应力为 22.9MPa，最大压应力为 22.3MPa。完整结构径向位移图(m)完整结构环向位移图(m)完整结构竖向位移图(m)完整结构钢结构最大应力图（KN/m2）完整结构钢结构最小应力图（KN/m2）游泳馆钢结构安装过程胎架反力（KN）支座编号 1/4 结构 237、1/2 结构 3/4 结构 完整结构 1 107.5 106.9 106.9 239.0 支座编号 1/4 结构 1/2 结构 3/4 结构 完整结构 2 184.3 184.3 184.3 179.6 3 188.6 186.7 186.8 198.8 4 209.6 208.0 208.0 217.1 5 214.7 210.1 210.3 221.4 6 198.5 212.1 211.9 224.7 7 243.0 211.2 211.8 223.3 8 130.3 285.8 287.0 301.1 9 211.2 212.4 223.3 10 212.1 214.2 224.7 1238、1 210.0 211.8 221.3 12 208.2 208.8 217.5 13 183.8 188.3 195.7 14 184.5 173.0 179.8 15 106.8 233.3 238.9 16 174.7 179.6 17 192.9 198.8 18 210.4 217.1 19 214.7 221.4 20 214.6 224.7 21 221.2 223.3 22 106.9 301.1 23 223.3 24 224.7 25 221.3 26 217.5 27 195.8 28 179.8 三、施工吊装各工况计算分析对质量、进度、精度影响总结 三、施工吊装各工况计239、算分析对质量、进度、精度影响总结 根据以上对体育场、游泳馆施工各工况的计算分析可知，体育场和游泳馆钢结构施工形态位置的确定非常重要，对钢结构的质量、进度、精度影响极大，通过分析主要归纳以下几点：1、对钢结构安装初始形态位置的影响 1、对钢结构安装初始形态位置的影响 张拉结构安装时需要施加预应力，因此索结构安装前需要对结构提出初始形态要求，在钢结构满足这一初始形态要求后，拉索预应力才能满足设计要求。钢结构的施工形态需要从整体结构安装完成状态向前反推计算，移除索、膜结构得到钢结构安装卸载后的模型，然后反算得到钢结构加工制作模型。并且施工模拟计算模型应考虑温度的影响，而只有通过正确的工况计算分析，才240、能得到正确的初始状态模型，并在设计深化阶段对设计模型进行调整，确保结构安装初始状态满足索的张拉要求。2、对钢结构实装临时支撑及卸载方案的影响 2、对钢结构实装临时支撑及卸载方案的影响 通过结构施工吊装各工况计算分析，可以掌握结构安装时的支座反力以及临时支撑的受力情况，同时能知道构件的应力情况，根据计算结果从而正确的设置临时支撑，并且在结构卸载时根据计算分析结果编制合理的卸载时机和卸载方法。3、对钢结构安装质量、进度和精度的影响 3、对钢结构安装质量、进度和精度的影响 综合考虑结构施工各工况计算分析，从设计深化开始调整初始目标模型，进行反变形值预设、根据支座反力确定临时支撑截面和支撑形式及楼板的241、加固方法、结构的卸载时机和卸载方法等，均需要以工况计算分析结果来考虑，因此结构施工各工况计算分析直接关系到钢结构安装的质量、进度和精度，对施工影响至关重要。第四章 体育场索膜结构设计及节点深化分析及索网结构在张拉前、张拉中和张拉后各工况下的应力及空间形态分析及索张拉的施工方案 第一节 体育场索膜结构设计及节点深化分析 第四章 体育场索膜结构设计及节点深化分析及索网结构在张拉前、张拉中和张拉后各工况下的应力及空间形态分析及索张拉的施工方案 第一节 体育场索膜结构设计及节点深化分析 本体育场投影为 260m230m，呈椭圆形布置。体育场由看台结构、屋盖钢结构和外围钢柱组成，其中外围钢柱支承钢屋盖形242、成体育场的外罩，并与看台结构相互独立。体育场屋盖由 40 根径向索、一圈环向索（上下 2 层，共 8 根）与外围压环形成张拉整体结构，整个屋盖膜面形成平缓型马鞍型屋面，外围由一道受压环梁承受索网张拉传递的压力。屋盖外环梁最高点高度 52m，最低点低点高度 27m，高差 25m。屋盖内环索最高点高度 39m，最低点低点高度 33m，高差 6m。屋面结构形成自平衡结构系统，分为三个部分：（1）内环：内环受拉，由一圈八根拉索组成；（2）外环：外环受压，采用钢管桁架，与外围倾斜的钢管截面立柱形成整体；（3）屋面部分：主要由径向索、膜组成，布置在受拉内环、受压外环之间。体育场平面图 230m260m 体243、育场立面图 压环低点剖面图 5、17、25、37 轴剖面图 压环高点剖面图 节点设计所需要重点考虑的是，钢结构所采用的加工方式和连接方式，这些要求制约着节点设计的原则。一、受压环连接节点板 一、受压环连接节点板 受压环连接节点板大样图该节点采用10.9级M36 螺栓：A=759mm2 单个10.9 级M36 螺栓的预拉力:Fp,=0.71000N/mm2759mm210-3=531kN 单个10.9 级M36 螺栓的抗滑承载力（表面未处理）:Vs=Fp/1.25=0.2531kN/1.25=84kN 单个10.9 级M36 螺栓的抗拉承载力:Ft=0.9759mm21000N/mm210-3/244、1.25=546kN 法兰连接采用的设计内力：Y 方向最大设计剪切力：Vy,d=3044kN；Z 方向最大设计剪切力：Vz,d=7935kN；最大设计剪切力 Vd=Vz,d2+Vy,d2=8499kN。在控制工况作用下的受压环内所产生的最小轴压力为 Nmin=15633kN，在控制工况作用下的受压环内所产生的最小压应力为 min=-7.46MPa，从而看出在受压环单元间法兰连接处无拉力产生，法兰连接保持闭合，不会脱开。故在此节点设计中考虑连接的抗滑承载力。在法兰连接中所承受的最小轴压力为：Nmin=18482kN+0.9546kN/单个螺栓48个螺栓=15633+23587kN=39220kN245、。根据规范规定在此假定摩擦系数为 0.4，则法兰节点的抗剪连接为:Vmin=0.4Nmin=15688kN Vd=8499kN，满足要求。二、环索连接夹具节点 二、环索连接夹具节点 索夹径向索和环向索的铸钢节点，8 根环向通过环索索夹与径向索相连；为减小铸钢重量、减少铸钢模具，降低造价，本工程环索径向索连接节点中间耳板与加强板采用钢材焊接，再将铸钢索夹节点焊在其上 环索连接夹具（铸钢节点）材料选用 GS20Mn5V，其化学性能及力学指标参照欧洲及德国标准 DIN EN 10213 的规定，具体见表，且索夹铸造后须对索孔等位置进行二次机械加工打磨，以满足精度要求。GS20Mn5V 化学性能及力学246、指标 为了分析受拉环的连接夹具，建立了铸钢节点的有限元模型。环索连接夹具大样图内环索的连接节点由下面两部分构成：中间的耳板及加强板由轧制钢板 Q390 构成（深蓝色部分）铸钢件上设置了凹槽用于放置及固定内环索，采用 G20Mn5+QT(紫红色部分)所有的铸钢件均采用同一的几何尺寸，浇铸成型后进行机械加工，如下左图，从而便于与下部不同角度的中间耳板进行连接，而上部依然能保证对环索进行可靠固定。在加工过程中，将侧边多余的铸钢件切除，既美观也经济合理，如下右图所示。环索连接夹具铸钢件构造图建立铸钢节点的有限元模型，并进行合理的有限元网格划分，减小结果误差。环索连接夹具有限元模型图安全起见，采用最大直247、径的径向索力进行节点验算：径向索直径 120mm，则极限拉力为 14500kN，最大设计拉力值为 7250kN 此外，考虑作用在夹具上的螺栓的预拉力，单个 8.8 级 M27 螺栓的预拉力为 234kN，荷载作用简图详下：环索连接夹具受力分布图GV,TOP(单个凹槽)=4x234kN+120/8kN=951kN GV,BOT(单个凹槽)=4x234kN-120/8kN=921kN 将上述荷载作用面荷载作用于有限元模型。环索连接夹具有限元模型受力分布图 环索连接夹具应力云图由上图可以看出，环索连接夹具最大应力为 319MPa，满足要求。环索连接夹具应变云图由上图可以看出，环索连接夹具最大应变小于248、材料的最大弹性应变值 2，满足承载力要求。（3）类似工程索夹照片 类似工程索夹图片 三、径索节点 三、径索节点 压环梁通过法兰连接，径索与压环梁通过径索耳板连接，径索耳板采用 Q345C 材质，尺寸大致为 1000mm600mm100mm；径索锚具为不可调锚具。径索节点形式及连接方式 径索节点提升三维图 径索节点工作原理 开始提升时的状态 类似工程示意图和实际照片 四、径索索夹节点 四、径索索夹节点 膜的边界安装是通过夹具固定在联系索上，联系索的成型通过径索控制，联系索与径向索连接采用径索索夹，径索索夹图示如下：径向索和环梁连接 五、膜结构设计及节点深化分析 1、膜结构设计 五、膜结构设计及节249、点深化分析 1、膜结构设计 由于结构由 40 片膜组成，取其中一块做分析，其基本尺寸如下图。1）、膜预应力分布 1）、膜预应力分布（1）膜预应力径向和纬向都取 3.0kN/m。其预应力找型后的分布情况如下图：膜预应力径向分布图 膜预应力纬向分布图（2）自重状态下膜预应力重分布 由于膜上有 5 根铰接的拱支撑，在重力作用下，拱会对膜产生一定作用力，形成预应力重新分布，其分布状态如下图：自重下膜预应力径向分布图 自重下膜预应力纬向分布图 从上图分布可以看出，膜在自重作用下，预应力分布状态比较好。2）、膜强度分析 2）、膜强度分析 对膜在积雪荷载与风荷载状态下的强度进行分析。（1）雪荷载 根据规范及250、相关参考资料，取 0.45kN/m2 均布荷载 （2）风荷载 根据规范及相关风洞研究报告，对膜取以下最大不利风荷载（单位 kN/m2）（3）膜荷载状态应力分布 雪荷载状态 径向膜应力分布 雪荷载状态 纬向膜应力分布 风荷载状态 径向膜应力分布 风荷载状态 纬向膜应力分布（4）膜应力强度判定 膜采用 FGT-1000,其拉伸强度径纬向分别为 5500 N/3cm,5000N/3cmm 换算后为径纬向公别为 183kN/m,166kN/m 径向判定：183/27=6.77 3.5 166/34.2=4.8 3.5 满足中国膜结构技术规程要求（安全系数 3.5）3）、膜结构积水分析与排水设计 3）、251、膜结构积水分析与排水设计 由于整个屋面是反高斯曲面，故存在不同区域排水的问题。将屋盖分为 A,B,C 三个区域，三个区域排水方式需分别考虑 高点压环梁高点压环梁低点压环梁低点压环梁纵轴横轴电气设备:电缆沟槽设在轴线01/21向着马道及沿着马道(马道仅在该两根轴线设置)环绕受拉环一周设置的排水沟详见结施 25水流缓慢向下，附加排水管详大样 04排水孔 详大样 结施25环向布置排水管于以下各轴沿着径向轴布置的排水管线在压环梁上布置径向的排水管线详见结施 25大样 02比例 1:10ABCABC 4）、区域 A 排水设计 4）、区域 A 排水设计 区域 A 外环梁处高，水向场内方向流，故需在内环处设252、置天沟，其节点设计如下图 排水沟水平线 内环排水天沟 5）、区域 B 排水设计 5）、区域 B 排水设计 区域 B,膜面比较平，从场内到场外的流水路径上可能要积水，故需要在膜面上开洞，并下接水管引水。膜结构拱 以下8个轴,沿径向布置排水管沿径向索布置的排水管S316 不锈钢管排水管连接方式由排水专业深化 6）、区域 C 排水设计 6）、区域 C 排水设计 区域 C 的水从场内向场外流，故需在外环梁处设置排水孔。径向索膜结构盖膜焊缝排水孔 7）、膜焊缝布置设计 7）、膜焊缝布置设计 膜焊缝呈径向布置，其示意图如下：2、膜节点深化分析 1）、径向索处膜节点分析 2、膜节点深化分析 1）、径向索处膜253、节点分析 径向索处膜节点，采用 U 形夹拉到径上索固定。需要注意的是 U 形夹不能直接与索体接触，需用橡胶隔垫。以下为节点图与工程实际效果图 2）、膜拱处膜节点分析 2）、膜拱处膜节点分析 膜拱处膜节点，采用膜的绳边穿过拱上的铝合金卡槽，使用膜来平衡拱的摇摆，体现刚柔并济，最大效率发挥两种材料的性能。以下为节点图与工程实际照片。3）、内环处膜节点分析 3）、内环处膜节点分析 内环处膜节点考虑直接将膜固定到其中一根环索上，并上环索上方做一个透明的阳光板天沟，实现功能与外观的完美统一，其节点深化详图如下：4）、外环处膜节点分析 4）、外环处膜节点分析 外环处膜节点，考虑将膜固定到外环梁的小钢管上，254、同时需要考虑避开索头处的碰撞，兼考虑排水的要求，其深化节点如下图：5）、上人孔节点分析 5）、上人孔节点分析 六、索膜典型节点 六、索膜典型节点 径向膜节点-1 径向膜节点-2 膜拱节点 内环膜节点-1 内环膜节点-2 内环膜节点-3 内环索节点 外环膜节点-1 外环膜节点-2 第二节 预应力总体施工方案 第二节 预应力总体施工方案 一、全结构总体施工顺序 一、全结构总体施工顺序 全结构包括：外环钢构（V 型柱和环梁等）、索网结构和屋面膜结构。总体施工方案如下：1）外环钢构安装 安装支撑胎架，在支撑架上拼装外环钢构，包括 V 型柱和环梁等。索网施工 索网低空组装：在地面进行拉索的组装。索网空中255、牵引提升：通过工装索分批牵引径向索，使整个索网面向上抬起。分批张拉锚固：在拉索提升过程中，索头达到锚固点时进行锚固。待最后一批索头锚固后拆除钢支撑胎架 屋面膜拱结构的安装。其它附属设施的安装。二、索网结构的施工顺序 二、索网结构的施工顺序 索网总体施工方案为：低空无应力组装、整体牵引提升、高空分批张拉锚固。根据本工程索网特点，采用索网整体张拉提升，端头分批连接固定的施工方案。根据施工方法，将牵引工装索分成三部分：QYS1、QYS2 和 QYS3，索网结构和牵引工装索布置见下图：索网结构示意图 牵引工装索索布置示意图索网结构预应力施工步骤如下：1)结构索网和工装索在低空组装，QYS1、QYS2、256、QYS3 整体同步提升；2)QYS1 提升到位、固定，并撤去该位置提升设备，QYS2 和 QYS3 继续提升；3)QYS2 提升到位、固定，并撤去该位置提升设备，QYS3 继续提升；4)QYS3 提升到位、固定。索网施工步骤示意图如下：施工阶段一：QYS1、QYS2、QYS3 整体同步提升 图1 施工阶段二：QYS1 提升到位、固定，QYS2、QYS3 继续提升 施工阶段三：QYS2 提升到位、固定，QYS3 继续提升 施工阶段三：QYS3 提升到位、固定三、索网施工控制原则 三、索网施工控制原则 为保证索网最终成型状态的质量，必须在拉索制作、组装、提升和张拉各阶段进行有效控制，各阶段关键控制257、原则如下：1)拉索制作 a）控制拉索制作长度和索夹位置：在设计预应力条件下，并考虑制作时和现场组装时的环境温度差，进行拉索下料制作和索夹位置标记。控制拉索自身的非弹性变形：在制作厂内进行拉索预张拉，消减拉索非弹性变形。消减拉索制作长度误差：设置调节装置，在张力条件下在调节装置上标记设计长度。2)拉索组装 a）控制拉索组装连接长度和索夹安装位置：实测相关连接刚构的安装误差，并根据拉索制作误差，通过索头调节装置调整拉索组装长度；严格按照索体表面的索夹标记位置安装索夹，且及时拧紧索夹。b）控制索体扭转：在制作单位预张拉时，在索体平直状态下，在索体表面标记顺直线；现场拉索组装时，将拉索按照顺直线展开，258、避免拉索张拉后索体过大扭转。3)牵引提升 牵引提升控制原则：以控制牵引长度为主，以控制牵引力为辅。4)张拉 a）张拉控制原则：以控制索网位形为主，以控制拉索索力为辅。分级张拉过程中，由于拉索为定长索，故每级控制主动张拉索的缩短量。四、索网的低空组装 1、拉索安装前的先序工作 四、索网的低空组装 1、拉索安装前的先序工作（1）拉索目测检查：索体表面和索头防腐层是否有破损。检查拉索实际制作长度是否满足要求。与拉索连接的节点检查：节点是否安装到位，且与周边构件连接可靠。与拉索连接的构件应稳定可靠，必要时应设置支撑或缆风绳等。对于在拉索安装后难以完成的工作，应在拉索安装前完成，如索头连接板的防锈涂层。259、为方便工人施工操作，事先搭设好安全可靠的操作平台、挂篮等。人员正式上岗前进行技术培训与交底，并进行安全和质量教育。在正式使用前对施工设备进行检验、校核并调试，确保使用过程中万无一失。2、索网低空组装总体原则 2、索网低空组装总体原则（1）所有构件尽量在近地面进行无应力组装。自内向外、自上而下对称安装相同位置的构件。耳板后焊应消除拉索制作长度误差和外联钢结构安装误差。索夹安装应严格按照索体表面的索夹标记位置进行安装，并用扭力扳手按照计算拧紧力矩进行螺栓的拧紧。地面组装时应严格控制拉索长度和索夹位置。3、索网组装施工顺序 3、索网组装施工顺序 索网组装施工顺序：拉索展开铺设环索铺设径向索安装环索连260、接夹具安装索头安装牵引设备和工装索准备牵引提升。1）、拉索展开 1）、拉索展开 拉索采用卷盘运输至现场，为避免拉索展开时索体扭转，环索采用卧式卷索盘，具体如下图。用吊机将索盘运至环索投影位置，在放索过程中，因索盘绕产生的弹性和牵引产生的偏心力，索开盘时产生加速，导致弹开散盘，易危及工人安全，因此开盘时注意防止崩盘。拉索展开后，应按照索体表面的顺直标线将拉索理顺，防止索体扭转。环索卷索盘工程现场图结构拉索低空组装示意图如下：拉索地面展开工程现场图2）、工装索的组装长度 2）、工装索的组装长度 牵引工装索编号示意图通过施工力学分析，根据索网组装状态下的结构位形，确定所需的工装索的长度，见下表。径向261、牵引工装索（QYS）组装长度编号 工装索长度/mm 数量 QYS1 11500 14 QYS2 13000 12 QYS3 14500 14 4、索网防护要点及注意事项 4、索网防护要点及注意事项 成品拉索在生产制作过程中采取诸多防护手段，在出厂前对索体进行了包装防护。但在索盘运至施工现场后，必须在整个钢屋盖安装全过程中注意索的防护。1)在地面和看台上展开拉索、组装索网时，在可能损伤索体的突出地方铺设相关保护木板。2)在牵引安装、张拉等各道工序中，均注意避免碰伤、刮伤索体。3)不允许有任何焊渣和熔铁水落在索体上及用硬物刻划索体，以免损坏索的防腐。4)不允许任何单位和个人污染索体，以免改变索体颜262、色。5)拉索进场后卸车用吊机装卸，钢丝绳与拉索接触点用硬物隔开。6)拉索堆放地应远离现场通道以防止进场汽车碰伤拉索。7)拉索放开时其外包装先不剥落，等拉索安装完成后再剥落。8)安装拉索过程中要注意安装通道的障碍物以防止碰伤拉索。9)若现场拉索有破损严重的地方，应联系生产厂家由厂家用专用设备焊接修补。五、索网的牵引提升与张拉 1、索网牵引提升的先序工作 五、索网的牵引提升与张拉 1、索网牵引提升的先序工作（1）根据拉索制作长度误差和钢结构安装误差，连接板后焊且验收完成。（2）索网低空组装完毕。（3）所有拉索及其连接检查完毕。（4）索网与周边刚构连接检查完毕。（5）周边刚构及其支撑应稳定可靠，检查263、完毕。（6）结构构件和附属构件（如支架、揽风绳等）应不能阻碍索网的牵引提升路径，检查完毕。（7）牵引提升设备校验检查完毕。（8）组织牵引提升施工有关人员学习牵引提升操作细则，包括指挥信号、步骤、牵引提升量、应急方案等，人员组织、技术培训和交底完毕。根据钢结构安装方案和拉索施工方案，进行施工过程的精细化分析，掌握施工过程的结构状态和结构特性，为拉索施工提供参数（如拉索施工张拉力），为施工监测提供理论参考值，确保施工安全。（9）拉索张拉前索网应全部安装完成，检查构件之间以及支座连接就位，考虑张拉时结构状态是否与计算模型一致，以免引起安全事故。（10）直接与拉索相连的节点，其空间坐标精度需严格控制。264、节点上与索相连的耳板方向也应严格控制，以免影响拉索施工和结构受力。（11）将阻碍结构张拉变形的非结构构件与结构脱离。（12）拉索张拉前，为方便工人张拉操作，事先搭设好安全可靠的操作平台、挂篮等。（13）拉索张拉时应确保足够人手，且人员正式上岗前进行技术培训与交底。设备正式使用前需进行检验、校核并调试，确保使用过程中万无一失。（14）拉索张拉设备须配套标定。（15）千斤顶和油压表须每半年配套标定一次，且配套使用。标定须在有资质的试验单位进行。（16）根据标定记录和施工张拉力，计算出相应的油压表值。现场按照油压表读数精确控制张拉力。（17）索张拉前,应严格检查临时通道以及安全维护设施是否到位，保证265、张拉操作人员的安全；（18）索张拉前应清理场地，禁止无关人员进入，保证索张拉过程中人员安全；（19）在一切准备工作做完之后，且经过系统的、全面的检查无误后，现场安装总指挥检查并发令后，才能正式进行预应力索张拉作业。2、索网牵引提升施工原则 2、索网牵引提升施工原则（1）应分级牵引上径向工装索，使各牵引索逐渐向上环梁靠近。（2）牵引过程中应以控制索网整体位形为主，以控制工装索的牵引长度和牵引力为辅。（3）牵引过程中索网整体位形的控制标准为：整体位形与理论分析基本相符，几何稳定，拉索不出现扭转。（4）牵引提升时支座条件：外围刚构的支座条件与设计要求一致。（5）牵引提升过程分析：模拟张拉过程，进行施266、工全过程力学分析，预控在先；张拉过程中的索网位形和内力详见 4.3 章。（6）牵引过程中工装索牵引长度的控制标准为：与理论值的偏差小于25mm。（7）牵引过程中牵引力的控制标准为：与理论值的偏差小于20%。（8）主受力的牵引工装索的承载力应具有两倍的安全系数。3、索网牵引提升施工工序 3、索网牵引提升施工工序 搭设操作平台安装和调试牵引设备初步牵引提升正式牵引提升第一批拉索锚固就位继续牵引提升第二批拉索锚固就位继续牵引提升第三批拉索锚固就位。1）、搭设操作平台 1）、搭设操作平台 采用型钢焊接操作平台，用吊机吊装至外联钢结构节点处，并固定。a）三维图 b）剖面图 c）操作平台与结构连接 此处联267、系杆件可以拆卸此处与结构抱箍连接，尽量避免在结构上焊接 操作平台实际工程搭设现场图2）、安装和调试牵引设备 2）、安装和调试牵引设备 1)连续牵引提升设备 本发明牵引设备将通用预应力工程施工装备中张拉千斤顶、精轧螺纹钢筋和钢绞线自动工具锚通过加工的多块平台钢板连接件组装成能满足提升安装需要的连续提升千斤顶，其重量轻、组装拆卸灵活，设备改造费用低，其使用精轧螺纹钢筋作为立柱支撑架，不仅保证了千斤顶改造后具有较好的强度和刚度，且其在拆卸后仍可用作张拉预应力钢棒进行预应力施工；作为连续提升设备的千斤顶在拆卸后仍可用于预应力张拉施工，最大限度地提高预应力工程施工原有装备的利用率，达到“一顶多用”的目的268、。另外，本发明对承压较大的千斤顶底部承压钢板和下工具锚固定钢板之间的精轧螺纹钢筋立柱采用螺纹套筒加强的方式，很好的提高了下部立柱支撑架的承压能力和立柱的稳定性。本发明导向安全锚钢绞线夹片顶压弹簧的弹性系数较上、下工具锚小，避免了提升过程中千斤顶活塞回缩时导向安全锚先于下工具锚锚紧，从而避免了精轧螺纹钢筋立柱成为受压杆。索网连续牵引提升设备实际工程应用2)液压牵引提升技术 液压提升原理“液压提升技术”采用液压提升器作为提升机具，柔性钢绞线作为承重索具。液压提升器为穿芯式结构，以钢绞线作为提升索具，有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点。液压提升器两端的楔型锚269、具具有单向自锁作用。当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动。液压提升过程见如下框图所示，一个流程为液压提升器一个行程。当液压提升器周期重复动作时，被提升重物则一步步向前移动。伸缸拔下锚上 锚 紧同步缩缸下 锚 紧上升过程下落过程缩缸拔上锚上 锚 紧非同步伸缸至2L-下 锚 紧同步缩缸至L+伸缸拔下锚 液压提升器工作过程详细步骤 第 1 步：上锚紧，夹紧钢绞线；第 2 步：提升器提升重物；第 3 步：下锚紧，夹紧钢绞线；第 4 步：主油缸微缩，上锚片脱开；第 5 步：上锚缸上升，上锚全松；第 6 步：主油缸缩回原位。液压提升器工作过程详细步骤示意图270、3）牵引千斤顶的型号和数量 根据牵引力选择液压千斤顶的型号。每个牵引点配备两台 YCW 系列轻型千斤顶，该系列轻型千斤顶不仅体积小、重量轻，而且强度高、密封性好、可靠性高，见下表。工装索的材料采用 1860 级 15.20 钢绞线。单根钢绞线的截面积为 140mm2，单根钢绞线的标称破断力为 260kN。工装索规格和牵引液压千斤顶型号（1/4 结构）工装牵引索编号 最大牵引力/kN 牵引液压千斤顶 型号 数量（台/点）额定牵引吨位（T/台）钢绞线根数（根/台）QYS1-1（低点）555.18 YCW60B 2 60 4 QYS1-2 570.19 YCW60B 2 60 4 QYS1-3 56271、3.15 YCW60B 2 60 4 QYS1-4 861.29 YCW60B 2 60 4 QYS2-5 1071.4 YCW150B 2 150 6 QYS2-6 1088.5 YCW150B 2 150 6 工装牵引索编号 最大牵引力/kN 牵引液压千斤顶 型号 数量（台/点）额定牵引吨位（T/台）钢绞线根数（根/台）QYS2-7 1850.6 YCW150B 2 150 6 QYS3-8 2847.3 YCW250B 2 250 12 QYS3-9 2649.7 YCW250B 2 250 12 QYS3-10 2667.2 YCW250B 2 250 12 QYS3-11（高点）26272、67.9 YCW250B 2 250 12 索网牵引提升设备和工装示意图 索网牵引提升工装实际工程现场图4、提升张拉过程 4、提升张拉过程 一切准备工作做完，且经过系统的、全面的检查确认无误后，经现场吊装总指挥下达吊装命令后，可进行液压整体牵引提升。整个牵引提升过程中的索网的位形和内力，详见施工分析。1)初步牵引提升 先进行分级加载试提升。通过试提升过程中对提升索网、外围结构以及牵引提升设备系统和工装的观察和监测，确认符合模拟工况计算和设计条件，保证牵引提升过程的安全。初始牵引提升时，各牵引点提升器伸缸压力应缓慢分级增加，最初加压为所需压力的 40%，60%，80%，90%，在一切都稳定的情况273、下，可加到 100%，即索网试提升离开环索组装胎架。在分级加载过程中，每一步分级加载完毕，均应暂停并检查如：索网和工装等加载前后的变形情况，以及周边结构的稳定性等情况。一切正常情况下，继续下一步分级加载。一切正常情况下，开始正式牵引提升。2)正式牵引提升 初步牵引提升阶段一切正常情况下开始正式牵引提升。液压牵引提升过程如下所示：一个流程为液压提升器一个行程，亦即牵引工装索被牵引缩短一个行程的长度。如下所示，整个索网被一步步牵引提升，直至径向索与外联环梁连接就位。提升和下降过程示意图在整个同步牵引提升过程中应随时检查：每一牵引点千斤顶受载均匀情况；周边结构的稳定情况；控制各牵引点的同步性；在牵引274、工装索的钢绞线上标记刻度，配合测量牵引提升过程中的同步性；牵引提升承重系统监视：a）牵引提升承重系统是关键部件，务必做到认真检查，仔细观察。重点检查；b）锚具（脱锚情况，锚片及其松锚螺钉）；c）导向架中钢绞线穿出顺畅；d）主油缸及上、下锚具油缸（是否有泄漏及其它异常情况）；e）液压锁（液控单向阀）、软管及管接头。液压动力系统监视：1）系统压力变化情况；2）油路泄漏情况；3）油温变化情况；4）油泵、电机、各电磁阀线圈温度变化情况；5）系统噪音情况。3)牵引提升就位 径向索的索头靠近外围环梁时暂停，各牵引点微调，精确调整索头，使索头与外围环梁连接就位。然后液压千斤顶卸载、拆除，完成牵引提升。径向索275、与外围环梁连接时，索网需要在空中停留一段时间。通过液压牵引提升装置的机械和液压自锁装置，可使索网在空中（或提升过程中）的任意位置长期可靠锁定。又因索网提升高度较高，虽然索网属于镂空结构，风荷载对牵引提升过程影响较小。为确保索网牵引提升过程的绝对安全，并考虑到高空连接对口精度的需要，若索网空中长时间停留，必要时通过导链或者揽风绳将索网与周边结构或者看台连接，起到限制索网位移的作用。4)设备卸载、拆除 索网与环梁连接就位后，牵引提升设备卸载和拆除。启动液压牵引提升系统，各吊点卸载时也分级卸载，依次为 40，60，80，在确认各部分无异常的情况下，可继续卸载至 100，使牵引工装索不再受力。5)重复276、上述步骤，直至整个索网施工完毕。索网连续牵引提升过程实际工程现场图5、提升张拉机具 5、提升张拉机具 1)张拉力和张拉机具数量 拉索施工张拉力和设备工装牵引索类型 施工 张拉力/kN 张拉牵引点 千斤顶 工 装 油 泵 进油（回油）油压表/个 台/张拉点 规格/kN 总台 数 套 台 QYS1 556-862 14 2 600 28 1 1 1 QYS2 1071-1851 12 2 1492 24 1 1 1 QYS3 2668-2848 14 2 2480 28 1 1 1 2)千斤顶型号 选用 YCW 系列轻型千斤顶，该系列轻型千斤顶不仅体积小、重量轻，而且强度高、密封性好、可靠性高。选277、用千斤顶的主要技术参数表型号 公 称 张拉力/kN 公称 油压/Mpa 穿心 孔径/mm 张拉 行程/mm 主机 质量/kg 外形尺寸/mm 使用阶段 YCW60B 600 52 60 200 33 170320 拉索提升张拉YCW150B 1492 50 120 200 108 285370 拉索提升张拉YCW250B 2480 54 140 200 164 344380 拉索提升张拉6、提升张拉施工要点及注意事项 6、提升张拉施工要点及注意事项 为保证拉索张拉施工顺利实施，确保拉索施工质量，需采取以下几点措施：1)千斤顶张拉过程中，油压应缓慢、平稳，并且边张拉边旋转调节装置。2)千斤顶与油278、压表需配套校验。标定数据的有效期在 6 个月以内。严格按照标定记录，并依此读数控制千斤顶实际张拉力。3)张拉过程中，每个张拉点由一至两名工人看管，每台油泵均由一名工人负责，并由一名技术人员统一指挥、协调管理。4)拉索张拉过程中应停止对张拉结构进行其它项目的施工。5)拉索张拉过程中若发现异常，应立即暂停，查明原因，进行实时调整。7、提升张拉设备使用 7、提升张拉设备使用 1）施加预应力所用的机具设备及仪表由专人使用和管理，并定期维护和校验。进场后，对千斤顶和压力表进行配套标定，确定压力表和张拉力之间的关系曲线。标定在经主管部门授权的法定计量技术机构定期进行。张拉机具设备与锚具配套使用，根据索的类279、型选用合适千斤顶及油泵，进场后，试运行确保正常后，方可调至工作台面。对长期不使用的张拉机具设备，在使用前进行全面校验。2）施工现场机具要配套完整，千斤顶与油压表须经过国家有关质检部门进行配套标定，标定数据的有效期在 6 个月以内。使用时千斤顶要与其对应标定好的油压表配套使用，不能混淆乱用。严格按照标定记录，计算与拉索张拉力一致的油压表读数，并依此读数控制千斤顶实际张拉力。.3）张拉机具按顺序安装好以后，尽量使千斤顶的张拉作用线与索的轴线重合一致，以使受力合理。4）把千斤顶和油泵用油管连接好，安装与千斤顶所对应配套标定的油表，油泵电源接好，试好油泵的开机和关机，确保机具能正常使用，并注意油泵液压280、油是否够用。5）千斤顶张拉过程中，油压应缓慢、平稳。对于有调节装置的拉索，应边张拉边旋转调节装置。6）张拉过程中，每个张拉点由一至两名工人看管，每台油泵均由一名工人负责，并由一名技术人员统一指挥、协调管理。7）拉索张拉过程中应停止对张拉结构进行其它项目的施工。8）拉索张拉过程中若发现异常，应立即暂停，查明原因，进行实时调整。8、提升张拉调整措施 8、提升张拉调整措施 当张拉后出现索力或结构形状与理论值出现较大偏差时，应采取以下措施予以调整：重新检查分析模型和分析数据 在合理范围内，调整计算参数，进行分析对比，明确理论值的可变范围。若施工偏差在理论值的可变范围内，说明施工偏差仍处于正常理论值范围281、内，施工正常。若主动张拉索的索力到，而被动张拉索的索力偏差较大 首先采取的措施为：在主动索的合理索力范围内，对主动索的索力予以调整，以使被动索的索力满足要求。若仍无法满足要求，则可以针对性的对个别索直接施加预应力进行调整。调整原则是：控制索力。若主动张拉索的索力到，而结构形状偏差较大 张拉后索网形状，是由被动索和桅杆的安装长度以及主动索的张拉力决定的。若主动张拉索的索力到，而结构形状偏差较大，则说明被动索或桅杆安装长度出现问题。采取的措施是：采用监测仪器（如全站仪），量取形状偏差较大的局部的节点坐标，计算相应索段或拉索的长度，与理论值对比，确定索长安装偏差。对索长安装偏差大的拉索直接进行张拉调282、整，调整其索长至合理值。调整原则是：控制拉索长度。9、提升张拉应急措施 9、提升张拉应急措施 1）索张拉的风险 索张拉的风险主要有：张拉设备故障，包括油管漏油，设备故障；现场突然停电；张拉过程不同步；张拉后结构变形、应力、伸长值与设计计算不符；张拉后支座位移发生较大偏移。张拉设备故障 张拉过程中如油缸发生漏油、损坏等故障，在现场配备三名专门修理张拉设备的维修工，在现场备好密封圈、油管，随时修理，同时在现场配置 2 套备用设备，如果不能修理立即更换千斤顶。张拉过程断电 张拉过程中，如果突然停电，则停止索张拉施工。关闭总电源，查明停电原因，防止来电时张拉设备的突然启动，对屋架结构产生不利影响。同时283、在张拉的时把锁紧螺母拧紧，保证索力变化跟张拉过程是同步的；突然停电状态下，在短时间内，千斤顶还是处于持力状态，并且油泵回油还需要一段时间，不会出现安全事故。处理好后在现场值班的电工立刻进行查找原因，以最快的速度修复。为了避免这种情况，在现场的二级箱要做到专用，三级箱按照要求安装到位。张拉过程不同步 由于张拉没有达到同步，造成结构变形，可以通过控制给泵油压的速度，使索力小的加快给油速度，索力比较大的减慢给油速度，这样就可以到达同一根索的索力相同的目的。张拉时结构变形、伸长值预警 某根索张拉结束后未达到设计力，可以通过个别施加预应力进行补偿的方法。如果结构变形、伸长值与设计计算不符，超过 20以后284、，应立即停止张拉，同时报请设计院，找出原因后再重新进行预应力张拉。找出原因后再进行张拉。张拉后支座位移发生较大偏移 张拉前应比较张拉时结构支座布置及约束情况是否与设计模型相符，应尽量避免由于索张拉造成结构支座发生较大的偏移。如果张拉后支座的确存在较大的偏移，应组织相关单位讨论解决。第三节 索网结构在张拉前、中、后各工况下的应力及空间形态分析 第三节 索网结构在张拉前、中、后各工况下的应力及空间形态分析 施工过程分析对各个施工步骤进行跟踪分析，从而确定重要的施工参数，包括：工装索长度、牵引提升力和过程结构位形等，为施工方案制定和施工监测提供依据。施工过程分析工况见下表。施工过程分析工况及牵引索长285、度表施工 阶段 工况号 QYS1 索长(mm)QYS2 索长(mm)QYS3 索长(mm)备注 牵引 提升 阶段一 SG-1 11500 13000 14500 QYS1、QYS2、QYS3 整体牵引提升，直至 QYS1 连接就位。SG-2 9500 11000 12500 SG-3 7500 9000 10500 SG-4 5500 7000 8500 SG-5 3500 5000 6500 施工 阶段 工况号 QYS1 索长(mm)QYS2 索长(mm)QYS3 索长(mm)备注 SG-6 1500 3000 4500 SG-7 500 2000 3500 SG-8 0 1500 3000286、 阶段二 SG-9 0 1000 2500 QYS2、QYS3 继续牵引提升，直至 QYS2 连接就位。SG-100 500 2000 SG-110 0 1500 阶段三 SG-120 0 1000 QYS3 继续牵引提升，直至连接就位。SG-130 0 500 SG-140 0 0 一、索网牵引提升和张拉过程空间形态的变化 一、索网牵引提升和张拉过程空间形态的变化 施工过程中各工况的内环索关键节点坐标、内环长短轴长度变化以及内环关键点竖向坐标最大与最小差值变化如下所示：施工过程中各工况关键节点的坐标 阶段 工况 号 1/21 轴 环索节点/m 3/19/23/39 轴 环索节点/m 6/16287、/26/36 轴 环索节点/m X Y Z X Y Z X Y Z 牵 引 提 升 SG-1 0.000 72.203 1.00017.90369.4181.00045.350 51.822 1.000SG-2 0.000 73.787 1.46017.88770.9511.93344.730 52.632 3.861SG-3 0.000 74.244 5.28917.87671.3465.73144.550 52.774 7.555SG-4 0.000 74.796 9.46017.86171.8219.87444.324 52.947 11.617SG-5 0.000 75.481 14.288、15917.84272.40814.55244.033 53.162 16.258SG-6 0.000 76.386 19.81817.81573.18320.20843.633 53.452 21.971SG-7 0.000 76.992 23.39717.79673.70223.79943.357 53.651 25.669SG-8 0.000 77.379 25.61017.78474.03426.02743.175 53.780 27.992SG-9 0.000 77.351 26.98717.77273.95227.41943.343 53.882 29.508SG-10 0.000289、 77.365 28.68117.75873.90529.13543.478 54.006 31.341SG-11 0.000 77.449 30.84117.74473.91631.32543.577 54.161 33.652SG-12 0.000 77.519 31.85317.74073.95432.35443.483 54.082 34.746SG-13 0.000 77.602 32.93717.74074.00433.45843.393 54.004 35.925SG-14 0.000 77.652 33.74717.74974.02734.28543.340 53.916 36290、.816 阶段 工况 号 9/13/29/33 轴 环索节点/m 11/31 轴 环索节点/m X Y Z X Y Z 牵 引 提 升 SG-1 63.218 22.574 1.123 67.115 0.000 1.524 SG-2 61.207 22.651 5.968 64.697 0.000 6.733 SG-3 60.809 22.661 9.531 64.257 0.000 10.250 SG-4 60.308 22.674 13.472 63.704 0.000 14.144 SG-5 59.659 22.690 18.011 62.984 0.000 18.634 SG-6 58291、.751 22.712 23.681 61.970 0.000 24.255 SG-7 58.112 22.728 27.410 61.252 0.000 27.961 SG-8 57.691 22.739 29.779 60.778 0.000 30.321 SG-9 57.668 22.748 31.317 60.713 0.000 31.853 SG-10 57.574 22.759 33.198 60.567 0.000 33.729 SG-11 57.393 22.776 35.598 60.320 0.000 36.128 SG-12 57.592 22.788 36.839 60292、.479 0.000 37.366 SG-13 57.787 22.807 38.153 60.631 0.000 38.679 SG-14 58.048 22.832 39.152 60.857 0.000 39.678 施工过程中关键节点竖向坐标变化曲线由上图关键节点竖向坐标变化图可以分析得出，在施工过程中，内环索关键节点竖向坐标总体呈现上升趋势，各个轴线上的关键点竖向坐标上升幅度大致保持一致。施工过程中内环长短轴长度变化曲线由上图内环长短轴长度变化曲线可以分析得出，在施工过程中，内环长轴由跨度由 144.4m 逐渐增加至 155.3m；短轴跨度由 134.2m 逐渐减小至 120.6m，293、而后又有略微的增幅，最后跨度达到 121.7m。施工过程中内环关键点竖向坐标最大差值由上图内环关键点竖向坐标最大差值可以看出，在第二个施工工况竖向坐标差值达到 5.27m 后，差值略微减小至 4.44m 后逐渐增大，最后达到 5.93m。由此可得内环关键节点竖向坐标差值较为稳定，保持在 4.44m-5.93m 之间。施工过程中各工况下索网结构整体位形如下图所示：工况 1 工况 2 工况 1 工况 2 工况 3 工况 4 工况 3 工况 4 工况 5 工况 6 工况 5 工况 6 工况 7 工况 8 工况 7 工况 8 工况 9 工况 10 工况 9 工况 10 工况 11 工况 12 工况 1294、1 工况 12 工况 13 工况 14 工况 13 工况 14 施工过程中各工况下索网结构整体位形二、索网牵引提升和张拉过程索力的变化 二、索网牵引提升和张拉过程索力的变化 施工过程各工况牵引索索力变化如下如下表：施工过程各工况牵引索索力施 工 阶 段 工 况 号 牵引索索力（kN）环索索力（kN）1/21轴（低）4/18/24/38轴 6/16/26/36 轴7/15/27/35 轴8/14/28/34 轴11/31轴（高）最大 最小 牵 引 提 升 SG-1 115.58 158.79 116.49197.32102.23167.37614.51 601.63 SG-2 170.4 263295、.6 176.99290.56124.61208.32922.74 934.85 SG-3 186.29 289.25 187.83315.09125.46219.461042.8 1027.6 SG-4 210.4 327.71 204.74351.66126.98236.071198.5 1175.7 SG-5 251.51 392.53 234.67413.05129.91264 1450.2 1414.6 SG-6 340.48 531.06 302.73543.81136.83323.811967.6 1903.8 SG-7 446.84 695.15 387.48698.46145296、.34395.042565 2467.8 SG-8 555.18 861.29 475.75855.05154.01467.553163.1 3032.3 SG-9 656.43 876.9 573.33990.74159.86530.323688.3 3537.2 SG-10 840.32 921.86 722.871238.3171.43645.764643.1 4453 SG-11 1300 1120 1088.51850.6205.21935.047011.2 6707.4 SG-12 1711.5 1469 1421.12077.5537.071191.99144.8 8754.9 297、SG-13 2583.3 2210.5 2115.32540.71318.61733.213622 13047 SG-14 4098.5 3508.8 3298.83181.72847.32667.921365 20483 由上表数据可知，施工过程各工况部分关键轴索力和各环索索力变化总体呈上升趋势，在牵引提升的最后一个阶段各轴牵引索索力和环索索力达到了最大值。通过以下变化趋势图可以看出在 QYS2 提升到位并固定后，QYS1 继续提升的阶段（即第三个阶段），各径向牵引索和环索索力增长速度较快。施工过程中各工况下关键轴牵引索索力变化趋势如下图。施工过程中各工况下各关键牵引索索力施工过程中各环索最298、大、最小索力变化趋势图如下图。施工过程中各工况下环索索力图施工过程各工况部分关键轴索力如下图所示：工况 1 径向索和环索索力 工况 2 径向索和环索索力 工况 3 径向索和环索索力 工况 4 径向索和环索索力 工况 5 径向索和环索索力 工况 6 径向索和环索索力 工况 7 径向索和环索索力 工况 8 径向索和环索索力 工况 9 径向索和环索索力 工况 10 径向索和环索索力 工况 11 径向索和环索索力 工况 12 径向索和环索索力 工况 13 径向索和环索索力 工况 14 径向索和环索索力 施工过程各工况牵引索及索网索力图第五章游泳馆索网金属屋面设计深化、制作及安装质量、精度分析及控制措施299、 第一节 索网的设计深化、制作、及安装控制措施 第五章游泳馆索网金属屋面设计深化、制作及安装质量、精度分析及控制措施 第一节 索网的设计深化、制作、及安装控制措施 一、拉索设计深化 一、拉索设计深化 拉索设计深化内容主要包括：拉索索头形式的深化，拉索长度的确定，拉索在应力下料状态下的标记点，拉索节点设计深化等。拉索索头三维图 拉索长度确定以及标记点确定 拉索索夹具及 U 形檩条位于固定点及奇数轴线处示意图 拉索索夹具及檩条位于变形缝及偶数轴线处示意图 二、拉索制作及安装质量、精度分析 1、拉索制作质量、精度分析 二、拉索制作及安装质量、精度分析 1、拉索制作质量、精度分析 1）拉索制作安装总体300、原则（1）钢索下料前必须进行预张拉。预张拉取值为钢索抗拉强度标准值的 50%，持荷时间不小于 1 小时，预张拉次数不小于 2 次。（2）预应力钢索应根据设计要求进行应力状态标记下料。（3）成品钢索交货长度为设计长度，其允许偏差应符合下表的规定：拉索索长度允许偏差 项次 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法 频率1 拉索长度（mm）L100m 时，误差小于或等于 0.01%L 用标定过的钢卷尺测量 每根2 索体直径（mm）+1.0，0 卡尺测量 每根3 锚具附近密封处理 符合设计要求 全部4 索端调节螺杆的调节量 符合设计要求 全部（4）拉索的安装工艺应满足整体结构对索的安装顺序和初始态索力的要301、求，并应计算出每根拉索的安装索力。（5）拉索在安装过程中应采取有效措施防止损坏。（6）索结构安装时，应在相应工作面上设置安全网，作业人员必须系安全带。（7）在户外作业时，宜在风力不大于四级的情况下进行，在安装过程中应注意风速和风向，采取安全防护措施避免拉索发生过大摆动。有雷电时，必须停止作业。（8）安装顺序应根据设计的初始几何形态和预应力值进行调整。2）拉索的制作加工过程如下：序号 工序 控制措施 1 调直 为了使钢索受荷后各根钢丝或各股钢绞线受力均匀，钢索的制作时下料长度要求严格，要准确、等长。下料采用“应力下料法”，将开盘在 200300Mpa 拉应力下的钢丝或钢绞线调直，可消除一些非弹性302、因素的影响。2 下料 钢丝或钢绞线的号料应严格进行。制作通长、水平且与索等长的槽道，平行放入钢索或钢绞线，使其不互相交叉、扭曲，在槽道定位板处控制索的下料长度。序号 工序 控制措施 3 切割 钢索应用切割机切割，严禁用电弧切割或用气割，以防止损伤钢丝。4 编束 宜用梳孔板向一方向梳理，同时编扎，每隔 1m 左右用细钢丝编排扎紧，不让钢丝在束中交互扭压。编扎成束后形成圆形截面，每隔 1m 左右再用铁丝扎紧。5 钢索的预张拉 钢索的预张拉是为了消除索的非弹性变形，保证在使用时的弹性工作。预张拉在工厂内进行，一般选取钢丝极限强度的 5055为预张力，持荷时间为 0.52.0h。6 钢索的防护 钢索在303、防护前必须表面处理，认真除污。7 运输及吊装 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 存放 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。2、拉索施工质量、精度分析 2、拉索施工质量、精度分析 拉索的施工主要包括拉索的放索和张拉。本工程是索网结构，直接放索安装就位即可，无需张拉。因此针对拉索的放索进行质量和精度分析 拉索在放索过程中必须对拉索进行成品保护，如在拉索放索的时候必须用放索盘把拉索的应力释放掉，以防拉索出现扭曲现场；由于索体较长，在拉索的放索过程中，索体外层保护棉必须304、待拉索提升到一定高度后，方可拆除，以保护拉索的美观。拉索的施工精度控制主要在于钢结构焊接耳板的精度，需要用全站仪或其他设备定位出耳板的空间位置，然后进行耳板焊接。通常，两个耳板中心之间的距离不得大于拉索的调节量，即可满足拉索的施工精度要求。但是本工程的索不张拉，没有调节量，因此对耳板的焊接位置精度格外严格：我方用全站仪进行复核检验耳板中心之间的距离，对于符合规范规定的范围（对于不符合规范规定的可与施工总包交涉），数据返回我院计算中心，进行整体模拟计算，并将计算结果整理交于设计，待设计方认可后，方能够进行施工，如果设计方不认可，应该按照设计方的要求进行改正，直到认可为止。三、拉索施工过程中的控制305、措施 三、拉索施工过程中的控制措施 拉索施工过程中，结构以位移控制为主，索力控制为辅。施工过程中记录各轴线索力值、索夹三维坐标值，并和仿真计算值进行对比，所有过程中的索力和索夹坐标测量表格作为验收资料的一项内容。对变形的监测采用全站仪，如下图所示：考虑到钢结构在加工制作、现场拼装过程中都存在施工偏差、拉索在下料时存在下料误差、结构合拢时的温度和加工时的温度有偏差，这些因素都会造成在结构成型以后的位型和设计状态有索偏差，将以上施工偏差、下料误差、温度影响引入计算模型，分析出在结构成型态和设计态的偏差，另外由于拉索提升张拉本身施工也存在一定的偏差，因此在不影响结构建筑效果及受力安全的前提下，制定如306、下结构施工控制指标，具体要求以设计单位和专家意见为准。控制指标 施工控制内容 控制指标 索夹标高 20cm 索力偏差 10%拉索提升前准备（1）检查支座约束情况，考虑提升时结构状态是否与计算模型一致，以免引起安全事故；（2）提升设备提升前需全面检查，保证提升过程中设备的可靠性；（3）在一切准备工作做完之后，且经过系统的、全面的检查无误后，现场安装总指挥检查并发令后，才能正式进行预应力索提升作业；（4）结构提升前，应严格检查临时通道以及安全维护设施是否到位，保证操作人员的安全；（5）最后提升和张拉前，应清理场地，禁止无关人员进入，保证索张拉过程中人员安全；（6）提升过程应严格按照方案进行，防止施307、工过程中出现其它问题；（7）在预应力索提升过程中，测量人员应通过测量仪器配合测量各监测点位移的准确数值。提升过程中可能出现的问题（1）设备故障，包括油管漏油，设备故障；（2）现场突然停电；（3）提升过程不同步；（4）提升就位后结构变形、索力与设计计算不符；提升过程中出现问题的解决措施（1）牵引设备故障 牵引过程中如油缸发生漏油、损坏等故障，在现场配备三名专门修理牵引设备的维修工，在现场备好密封圈、油管，随时修理，同时在现场配置多套备用设备，如果不能修理立即更换千斤顶。（2）牵引过程断电 牵引过程中，如果突然停电，则停止索牵引施工。关闭总电源，查明停电原因，防止来电时牵引设备的突然启动，对结构产308、生不利影响。突然停电状态下，在短时间内，千斤顶还是处于持力状态，并且油泵回油还需要一段时间，不会出现安全事故。处理好后在现场值班的电工立刻进行查找原因，以最快的速度修复。为了避免这种情况，在现场的二级箱要做到专用，三级箱按照要求安装到位。（3）牵引过程不同步 由于张拉没有达到同步，造成结构变形，可以通过控制给泵油压的速度，使位移小的加快给油速度，位移比较大的减慢给油速度，这样就可以到达同步控制的目的。第二节 金属屋面设计深化和施工概述 第二节 金属屋面设计深化和施工概述 一、屋面工程概况 1、屋面概况 一、屋面工程概况 1、屋面概况 苏州园区体育中心游泳馆金属屋面工程在整体造型呈现“马鞍”状态309、。游泳馆建筑面积约 4.8 万平方米，最大跨度 107 米，建筑高度约 34 米，座位数 3000 个。其屋面围护部分安装工程内容为：金属屋面系统，天沟排水系统等。其中金属屋面系统包含屋面板、防水透气膜、保温棉、PE 膜、玻璃丝棉、固定支座、压型底板等。各系统工程量如下表所示：序号 工程内容 游泳馆工程量 1 金属屋面系统 约 9000m2 2 天沟排水系统 约 511m2 3 钢檩条 约 146T 体育中心平面图如下：体育馆游泳馆体育场2、屋面分项节点介绍 2、屋面分项节点介绍（1）金属屋面系统 游泳馆屋面采用直立锁边铝镁锰合金屋面系统，系统构造从上往下依次为：1.0mm 厚铝镁锰合金氟碳涂310、层直立锁边屋面板；0.5mm 厚防水透气膜；1.5mm 几字形檩条，材质 Q345Z350；150mm（3*50）厚岩棉，容重 100kg/m3；2mm 镀锌几字形马座 0.3mm 厚 PE 膜隔汽层；50mm 厚玻璃丝纤维吸音棉,容重 24kg/m3,0.3mm 厚防水隔汽膜；1.8mm 厚铝镁锰合金氟碳涂层 YXB76-305-915 压型金属板；主檩条：材质 Q345Z350。铝镁锰合金板 防水透气膜 几字形檩条 保温岩棉 滑动支座 几字形马座 PE 膜 防水隔汽膜 吸音棉 主檩条 铝镁锰合金压型板（2）屋面天沟系统 屋面天沟：2.0mm 厚不锈钢板，材质 SUS304；50mm 厚岩棉311、，容重 100kg/m3；1.8mm 厚铝镁锰合金氟碳涂层 YXB76-305-915 压型金属板。3、屋面系统节点图 3、屋面系统节点图 1）金属屋面系统构造 游泳馆屋面构造层（横剖图）铝镁锰合金板天沟主结构铝单板游泳馆屋面构造层（纵剖图）2）天沟节点 游泳馆天沟节点（一）游泳馆天沟节点（二）游泳馆天沟支撑系统节点 3.屋脊节点 游泳馆屋脊节点 二、对本屋面工程的认识 1、暗扣直立锁边铝合金屋面系统 二、对本屋面工程的认识 1、暗扣直立锁边铝合金屋面系统（1）系统简介 目前暗扣锁边铝合金屋面系统生产、设计、安装技术已非常成熟；它与传统的彩色压型钢板相比，具有许多其无法比拟的优势。本工程铝镁锰312、合金屋面板采用滑动支座固定，首先是将滑动支座用螺钉固定于檩条上表面，再将屋面板扣在滑动座的弯头上，最后用电动锁边机将屋面板的搭接边咬合在一起。由于采用了直立锁边固定方式，屋面没有螺钉外露，整个屋面不但美观、整洁，而且杜绝了成千上万个螺钉孔造成的漏水隐患。另外该屋面系统可配合独有的铝合金或不锈钢配件，使得客户可以方便地在屋面板上设置太阳能收集器、安全走道、安全缆绳、广告牌、装饰灯、避雷带、阻雪杆等多种设施而无需用螺钉穿透屋面板固定，因而不会留下任何漏水机会。（2）温度变形能力 所有的金属屋面板都存在着温度变形问题，夏季炎热，屋面板上的温度可达 45OC左右；在冬季，屋面板上的温度有时只有几度，这313、么大的温差，必然导致屋面板有较大的温度变形。金属压型板若采用螺钉穿透固定方式，屋面板在热胀冷缩时被螺钉限制，不能自由伸缩，因而屋面板的钉孔处和螺钉均有温度应力存在，在其反复作用下，屋面板的钉孔会越来越大，并出现漏水。铝合金屋面板系统由于采用暗扣直立锁边固定方式，滑动支座只限制屋面板在板宽方向和上下方向的移动，并不限制屋面板沿板长方向的移动，因此屋面板在温度变化时能够在固定座上自由伸缩，不会产生温度应力，这样便有效解决了其他板型难以克服的温度变形问题，保证了屋面性能的可靠性。（3）系统特点及控制参数 纵向自由伸缩性：屋面系统在板长方向可沿支座自由滑动，以此来消除屋面在板长方向的温度应力，从而增加314、屋面的耐久性，其工作原理如下图所示：面板低温时位置面板高温时位置面板固定座（滑动轴）面板在支座上沿纵向滑动示意图要充分发挥本系统的优势，在施工中必须充分保证屋面板在固定座上的滑动功能，因此在施工中必须保证此功能的实现，必须正确选择如下参数：a.就是保证固定座的安装精度，主要控制参数包括固定座的水平转角、竖向转角、纵向直线度、高低差四项；b.是合理确定屋面板锁边直径大小，不同形式的屋面（直坡屋面、正弧曲线屋面、反弧曲线屋面）对锁口直径的要求不同，要根据屋面形式正确选择锁口直径，是保证屋面系统正常功能发挥的关键；c.合理确定固定点的位置，屋面系统具有可滑动性，就必须有固定点，以固定为基准滑动，固定315、点的位置选择必须合理，基本原则是：a.固定点两侧滑动反力相等；b.如滑动反力不大设在屋面高点；c.屋面有固定物(拉锁、天窗、孔定)等，固定点的设置原则是使该位置受力最小。d.合理确定檐口（天沟）挑出长度，为防止屋面伸缩时檐口配件影响，就要根据屋面板伸缩特性（温差作用下的伸缩率）、施工时的温度特性（属一年中的高温季节或是低温季节）、屋面板伸缩有效长度（固定点到自由端即檐口的长度）。经验公式为A=L/1000+B+C 式中 A：为屋面板挑出长度（mm）；L：屋面板自由伸缩长度（mm）；B：45mm（为滴水片、下弯尺寸）；C：附加长度（冬季施工取 15mm，夏季施工取 25mm）。横向伸缩：屋面板为316、槽形板，在固定座上可自由转动，从而可消除横向温度应力，伸缩原理如下图示：由上图可知，要保证屋面板的横向自由伸缩就要合理确定固定座横向间距，以保证屋面板在不同温度下能自由变动，不受固定座的限制。固定座横向间距的确定必须依据面板的规格，结合面板特性，做到既不能太宽，又不能太窄，即要保证面板横向伸长空间，又要保证面板收缩时不至影响板的外观。2、典型节点 2、典型节点（1）屋脊节点做法：屋脊采用 U 型密封件、屋脊密封件、Z 型支撑件、泛水组成，U 型密封件可将泛水铆固点处的渗水导入屋面板上排走，而屋脊密封件可防止雨水在风力作用下沿屋面板向上逆行而进入屋面，Z 型支撑可增加泛水刚度，同时可做为泛水铆固317、点的受力件。屋脊节点的具体做法如下图所示：U型密封件屋脊密封件泛水保温棉结构檩条屋脊结点做法（2）山墙节点做法：在山墙的做法上，其设计理念也是考虑屋面板能自由伸缩，最大限度保证泛水不限制面板的自由伸缩，从而延长泛水及面板在温差条件下的使用寿命，在系统处理方式上采用 U 型扣槽、丁字扣件及 L 型扣件等配件来达到上述目的，具体做法如下图所示：上述做法中，L 型扣件将 U 型扣槽与屋面板同时压在面板固定座上，可有效的防止屋面板及泛水在边缘区域受风压做用而被掀开。屋面泛水固定在丁字扣件上，而 U型扣槽与丁字扣件之间采用可滑动扣接方式，可使屋面板自由伸缩，而不会在泛水与屋面板间产生温差应力。确保屋面不318、会在温差应力做用下损坏而产生漏水现象的发生。（3）屋面搭接处节点：直立锁边屋面板横向通过大、小边扣接的方式连接，扣接后通过咬边机锁边后，整个屋面板便与面板支架有效的咬合在一起，形成完整的屋面，具体做法如下图：当两物体之间表面空隙较小时，水的表面张力大于重力，水在张力的作用下会向上运动，这就是微细管现象。一般板型无法防止这种现象，本系统在板肋设计了反毛细水的凹槽，即将小肋的上部作成凹槽，使大肋和小肋之间有一个空腔，减小了水的表面张力，从而阻止了毛细水进入室内。毛细凹槽做法如下图所示：毛细凹槽反毛细原理设计（4）铺板方向：如果屋面板为单坡屋面，面板的铺设没有特殊方向要求，只要从一侧向另一侧依次铺设319、即可。如果屋面为双坡屋面，面板铺设应从低处向高处铺设，以保证面板搭接为顺水搭接，以防雨水超过面板接头而造成漏水，具体做法如下图所示：三、工程重难点及解决措施 三、工程重难点及解决措施 序号 工程重难点 备注 1 游泳馆屋面结构性防水保证 2 屋面系统的抗风揭性能保证 3 金属屋面防雨性能保证 4 天沟排水、防渗问题及解决措施 5 高空施工安全保障 6 屋面施工火灾的控制和预防 7 屋面外观立面的平滑美观 1、游泳馆屋面结构性防水保证 1、游泳馆屋面结构性防水保证 本工程游泳馆主结构采用索网结构，屋面 C 型檩条通过结构固定于双层索结构上，然后在屋面檩条上铺设屋面构造层，包括压型钢板、隔汽膜、吸320、音棉、PE 膜、几字型檩条、支座、保温棉、防水透气膜、铝镁锰合金屋面板。如下图所示：游泳馆构造 在屋面施工完成后，由于屋面构造自重产生向下的荷载，使下部的索结构下挠，索结构向下弯曲变形。而屋面也整体下沉，尤其在在檩条与索结构连接部位下沉明显，破坏了建筑外表皮造型和铝镁锰屋面板防水层的防水功能（如下图）。因此，如何保证屋面施工完成后，不会产生向下变形而产生的防水及造型问题是本工程的一大重点难点。屋面整体下挠 解决措施：根据游泳馆的索网结构特点，在安装屋面时，采用预先模拟给索网一个等同屋面安装完成后自重的一个向下力，在有这个力的情况下安装后索网结构。当屋面安装完成后，拿掉这个向下的力，则索网能保持321、原有状态，保证屋面安装完成后不会由于向下变形而产生漏水情况。预先放置的向下的力计划采用在檩条与索网连接部位挂等同屋面安装完成后自重重量沙袋的方法。1、首先计算屋面安装完成后产生的荷载：金属屋面构造层次荷载统计如下：序号 工程内容 所用材料 荷载密度(kN/)备注1 铝合金板 65400，t1.0mm 0.04 2 几字檩条-0.035 3 防水透气膜 0.5mm 0.01 4 保温层 150 厚岩棉，容重 100g/m2 0.15 5 隔汽膜 0.3mm 0.005 6 吸音棉 50 厚，容重 24g/m2 0.12 由于屋面荷载产生向下压力导致索结构及屋面整体下挠，屋面出现防水缺陷向下的压力322、7 隔汽膜 0.3mm 0.005 8 铝镁锰底板 t1.8mm 0.05 9 次檩条 180 x120 x40 x8.0 0.09 10 合计 0.51 2、计算所需沙袋的重量 屋面檩条与索网结构布置图如下：屋面按照每个索交叉点为一个集中力，从上面檩条布置图可知每个点受荷面积：3.3mx3.3m；即 N=3.3x3.3x0.51=5.55KN 沙袋的重量=5.55KN9.8N/kg=566kg 3、施工前，在每个索交叉点下悬挂若干个总重为 566Kg 的沙袋，如下图所示：550kg若干沙袋在用沙袋模拟屋面自重的情况下进行索结构的安装4、在悬挂沙袋后安装好索网后，在索网上进行屋面的施工。在施工323、过程中需注意以下几点：施工时，屋面上尽量避免堆放材料。在施工过程中，索网结构上的屋面荷载越来越大，慢慢的撤掉下面的沙袋。施工时慢慢撤掉下部沙袋 屋面安装完成后，撤掉下面所有沙袋。至此，屋面安装完成，如下图：屋面安装完成后效果图 沙袋重量.减少屋面逐层向上施工2、屋面系统的抗风揭性能保证 2、屋面系统的抗风揭性能保证 屋面檐口周边为风荷载较为集中区域，极易受到强风的破坏；天沟处屋面板收口及天沟部位屋面板断面处，为抗风薄弱环节，需加固措施。解决措施：（1）受力计算 根据提供的基本风压进行风荷载组合。计算屋面板的咬合力，支座与檩条的抗拔力，保证此部位的受力达到两倍计算极限值。（2）屋面固定方式 屋面324、系统其采用高强铝合金固定座与檩条固定，再将屋面板卡在固定座的梅花头上，然后用电动锁边机将板肋锁在固定座上，这种固定方式不需穿透板面，因而屋面板没有任何损伤，当然也就不会产生应力集中问题。屋面滑动固定座，每个支座打 4 颗自攻螺钉，能够满足受力计算需要。为了避免热膨胀引起屋面板弧线处下滑而在一些位置设置“固定点”。在天窗及天沟边屋面板被切断形成了自由边，采用螺栓直接将板端与高强铝合金支座固定，形成“固定点”。固定方式如下图：（3）天沟端部收口的固定 天沟处的收口、咬合的薄弱点极易被强风撕裂，因此对此区域的屋面板要进行多次的收边咬合，确保此部位屋面板咬口紧密，且咬合完毕后马上进行端部抗风件的固定，325、确保形成整体抗风。（4）屋面板抗风揭通常问题及解决措施 1）保证屋面板咬合方式准确及咬合紧密，保证整体屋面的抗风性能。出现的质量问题分析：铝镁锰合金屋面板为直立锁边结构，板与板之间通过两侧的大、小肋相互物理咬合，形成整体；而板与板间的咬合是否紧密就成为整个屋面系统能否抵抗风荷载的重要因素，若施工时咬合不紧密，或咬合遗漏，此处则成为抗风的薄弱环节，遇瞬时强风，则很容易从此处吹掀。具体解决措施：a.屋面板安装要做到安装防止随锁边，防止遇瞬时大风将未咬合的屋面板掀翻；b.屋面板的锁边工序有严格规定,在正式电动锁边前,应将安装完的屋面板进行手动预锁边,以保证铝合金固定座的梅花支座完全扣合进屋面板内中,326、对不能扣合或扣合时有偏差的固定座要及时调整,改进；c.手动咬合完毕后，进行电动锁边，电动锁边应缓慢、连续；因锁边不到位导致屋面板被风掀落正式锁边前手动预锁边，保证支座完全扣紧板肋 d.电动咬合完毕后，应对已锁边的屋面板进行检查，防止漏锁或部分未锁现象，保证每个单块屋面板最后连接成一完整的屋面整体，实现设计的结构抗风性能。2）屋面支撑二次结构檩条边缘区加密安全 出现的问题分析：金属屋面的结构性安全最主要的是保证其整体屋面的抗风性能，整个屋面系统中承受风荷载最大的部位为檐口，在设计及施工时应重点考虑此部位的抗风性能，若设计时未考虑此部位的二次结构檩条加密处理，则檐口部位从结构上就满足不了屋面的抗风327、要求，遇强风容易被掀起。解决办法：a.深化设计时要参照设计院提供风洞实验报告对檐口等边缘区域承受风荷载较大的部位在进行二次支撑钢结构檩条深化时进行加密处理 b.在二次檩条正式安装前对安装技术要求及安装精度等对施工人员进行详细交底，尤其对加密区域范围的理解要有一个准确的认识，防止施工人员因对其加密区域理解不到位，在施工时漏排檩条，造成加密区域设计时考虑了檐口支撑加密区域，但由于施工人员的施工素质及技术水平差异，在安装时对加密区域的理解会造成偏差，在进行二次檩条的正式施工前，要进行详细的技术及设计交底，防止出现檩条加密区域不到位的情况。正式锁边应缓慢连续，同时在锁边机前方应胶皮锤进行二次扣合检查正328、确边缘加密错误边缘加密3）保证铝合金固定座安装质量、材料质量 出现的质量问题分析：a.铝合金固定座是连接铝屋面板与二次钢结构的重要支撑构件，它的安装质量和材料质量好坏，直接影响上部铝合金屋面的整体抗风性能；有的工程因其安装质量和材料质量不过关，遇大风时其抗拔力抵抗不过风荷载而折断或整个拔起。b.铝合金固定座的螺钉安装数量有严格规定，在加密区和通常区域的安装数量是不一样的，加强型固定座和普通固定座的螺钉安装数量也有严格规定，若在加密区螺钉安装不足，则会大大降低固定座的抗拔性能，使得屋面板的抗风性能减弱，遇大风极易被吹掀。解决方法：a.铝合金固定座的加工材质及加工尺寸应严格按设计要求，不合格的产品329、禁止用于工程中；b.铝合金固定座的固定螺钉在加密区的使用数量有严格规定，通常区域为两颗固定，加密区的普通固定座必须为四颗固定，以加强其固定座的抗拔性能；边缘区的加强型固定座（超宽）必须为六颗螺钉固定。支座质量差造成中间断裂4）保证连接螺钉的材料质量、安装质量 出现的问题分析：有的工程屋面板被吹掀后，发现铝合金固定用自攻螺钉被连根拔起或发现螺钉在中间已断裂：a.铝合金固定座的固定螺钉是连接屋面系统与二次钢结构系统的重要连接构件，对其材料质量和其抗拔力有严格要求，若其质量不好，则遇瞬时大风，很容易断裂或被拔起；若使用碳钢钉，则其抗拔力较弱，同时其抗腐蚀性能不足，时间长会锈蚀导致失去抗拔力。b.对自330、攻钉芽纹间距的理解有误差导致选择自攻钉型号错误：自攻钉螺纹间距分细纹与粗纹两种，很多施工人员对螺纹间距的选择不是很清楚，认为细纹用薄钢板，粗纹用厚钢板，以保证自攻在锚固板中的锚固力，其实这种选择是错误的，正确做法应是粗纹用于小于 3.0mm 厚构件，细纹用于大于 3.0mm 厚构件，因为粗纹用于厚钢板时由于自钻力过大而破坏钉牙，使锚固力降低甚至失去锚固力。c.施工人员安装自攻螺钉时方法错误导致螺钉折断，未进行更换。解决方法：a.铝合金固定座的固定螺钉禁止使用碳钢钉，应使用符合要求的不锈钢自攻螺钉；b.正确选用自攻钉的螺芽间距：粗纹用于小于 3.0mm 厚构件，细纹用于大于 3.0mm厚构件。c331、.自攻钉正确施工方法是在拧紧前放缓打钉速度，使其缓慢拧紧，以免自攻钉内部产生过大拉应力和破坏螺芽，正确的拧紧程度为自攻钉胶垫压不与钉冒平齐，但不大量挤出。屋面板被吹落，支座连根拔起 3、金属屋面防雨性能保证 3、金属屋面防雨性能保证 本工程金属屋面设计对防水等级要求高，我司将从设计、材料、安装等方面进行严格把控，确保做到滴水不漏。（1）保证屋面板的成型板的材料质量,同时在安装时要加强成品保护,防止因板被破坏而形成漏雨隐患。出现的质量问题分析：由于屋面板在加工时或运输时或安装时被破坏，板面有裂纹、折痕或穿孔，用于屋面工程后，由破损处渗水。解决方法：1）屋面板的加工、运输（水平运输、垂直运输）过程332、中，应保证足够的人力及机械，保证板在此过程中不被损坏；2）安装好的屋面板不允许踩踏、不允许金属物品敲击；3）安装好的屋面不允许放置重物、尤其是金属材料；4）对于破损的屋面板，不能使用到工程上；5）对于安装到工程上后置力破坏的板，应及时予以更换。不能选用碳钢钉应选用不锈钢钉屋面被硬物穿透造成漏水屋面板出现折痕，造成隐患（2）节点部位为了保证整个屋面系统的防雨功能,会采用铝焊接的方式,要保证铝焊接的质量。出现的质量问题分析：屋面需焊接的部位焊缝开裂，造成漏水。问题分析：由于焊接质量不好；或焊接件单件过长，长时间温度变形过大，导致拉裂。解决办法：1）铝焊接工作专业性很强，要选用专业氩弧焊工，普通焊工333、不能从事此项工作；2）在正式操作前，要对铝焊工进行培训，并进行样板实现，焊接质量达到要求才能正式操作上岗；3）焊接件尽量要短，并尽可能的选择一端焊接，一端物理连接的方式，以保证其自由伸缩，焊缝处不致拉裂。（3）屋面板连接部位要进行锁边，此处易出现因锁边不到位而出现雨水沿缩缝渗铝焊缝开裂焊缝质量好的外观为连续鱼鳞状透进入屋面内部，使屋面丧失防水功能。解决办法：1）每一块屋面板安装后及时采用手动锁边机进行预锁边，在每个支座处都要进行预锁边，不可跳跃。2）同一区域的屋面板安装完成后立即进行锁边，锁边机设置好以后，从屋面板一端开始，不间断的锁边到另一端，中间若出现间断或锁边机故障，需从锁边间断处后方重新开始锁边。3）锁边时按照一个方向进行，锁边机匀速前进，防止出现漏锁，忽快忽慢的情况。4、天沟排水、防渗问题及解决措施 4、天沟排水、防渗问题及解决措施（1）保证天沟的排水、设置溢水装置。出现的问题分