泗县体育馆网壳工程施工技术

李 响 董 晨 付 强 赵玉成*

(1.徐州中煤百甲重钢科技有限公司，江苏 徐州 221004; 2.中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221116)

泗县体育馆网壳工程施工技术

李 响1董 晨1付 强2赵玉成2*

(1.徐州中煤百甲重钢科技有限公司，江苏 徐州 221004; 2.中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221116)

以泗县体育馆工程为例，分析了双层曲面网壳结构的特点，介绍了其施工技术要点，并对拉索设计方案进行了研究，从装配前准备工作、成品索装配、张拉机具选择等方面阐述了拉索的装配技术，使结构更为安全可靠。

双层曲面网壳，结构，拉索，装配技术，张拉机具

局部单、双层网壳体系区别于等强度网壳体系，其网壳在等强度网壳体的较薄区域设置成单层，而在较厚区域采用上、下弦层曲率相等的双层，并且在单层与双层网壳交接处建立刚度渐变区。其结构材料利用率高，受力性能好，且室内视觉好,在工程中应用广泛[4-6]。本文以泗县体育场网壳工程为工程背景，设计具有实用、经济、美观、安全性高的双层网壳结构并且制定施工方案。

1 工程背景及网壳结构设计

泗县体育馆位于县开发区府东路以西、府西路以东，南至开发区中大道、北至桃园路，其建筑面积21 700 m2，观众座席4 000余座，能满足比赛、健身、集会和大型文艺演出需要，也可满足群众的日常体育、文化活动要求。体育馆的建设，将不断提升泗县人民的综合素质和文明程度，更好地促进经济社会的全面发展。

体育馆工程结构形式复杂，部分结构跨度尺寸大，施工难点多；顶部采用球形钢结构网架，跨度达84 m，投影面积达8 700 m2。屋面为双层曲面网壳结构形式。结构设计为花瓣状，如图1所示，该设计可以将自重载荷及风荷载均匀分配到每一圆弧状壳体内；相比于整体球状结构，多个弧状结构具有更好的应力传递效果，使整体受力均匀，材料利用率更好。而且，弧状花瓣结构，视觉美观，通过调整瓣状结构的弧度通过薄膜结构可以调整光线照射角度，采光效果更好。此结构共预埋12只网壳支座，网壳支座采用减震单向位移型抗拔球铰滑动支座，滑动方向为剪力墙法线方向；12只网壳支座之间采用GALFAN索截面为φ90的预应力拉索连接，见表1，支座标高为15.07 m，支座距网架顶部高度为12.1 m，支座围成的圆直径为84 m，网壳结构最大直径为96.82 m；整体形成环向预应力拉索以平衡屋面构件在施工过程和使用过程中向外的水平推力，设计轴侧图与立面图如图1所示。

2 拉索设计方案

拉索结构是屋面双曲网壳结构的关键，选择合适的拉索既可以保证结构的承载能力，也可以确保经济合理性。

本工程拉索的索体为1770级GALFAN高强半平行钢丝束拉索，索体结构图见图2,索体截面图如图3所示；拉索两端可调；张拉端锚具为热铸锚；连接件为叉耳式，见表1。张弦梁拉索的调节端为两端可调节。

表1 拉索材料和规格表

工程所用索体GALFAN镀层钢丝的镀层应符合GB/T 20492—2006锌—5%铝—混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线标准的要求，力学性能应符合GB/T 17101—2008桥梁缆索用热镀锌钢丝标准的要求。

3 拉索的装配技术

成品索现场施工内容主要包括：安装和张拉。主要为：拉索展开→拉索安装，索头临时锚固→测量索端节点安装误差→调整索长，并锚固就位→张拉主动索，并锚固就位。

3.1 装配前准备工作

首先要做好装配前的检查工作：1)拉索目测检查：索体表面防护和索头防腐层是否有破损。2)检查拉索实际制作长度是否满足要求。3)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。4)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。5)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。6)需对索头调节装置等部位涂适量黄油润滑，以便于拧动调节装置。7)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。8)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。9)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。

3.2 成品索的装配

工厂里拉索在初始预张力条件下，按照有应力长度进行生产，并在拉索索皮表面标记索夹位置→拉索运输至现场→开盘放索→挂索，将拉索两端索头与端节点临时连接→按照拉索表面的索夹标记，将索夹与拉索索体连接，并拧紧固定→预紧拉索，准备张拉。张拉原则：边安装构件边张拉。同批次拉索张拉时应逐级施加拉力，分五级张拉程序：预紧→25%→50%→75%→90%→100%。张拉顺序：环向对称张拉；拉索张拉控制采用双控原则：控制索力和构件位移。模拟张拉过程，进行施工全过程力学分析，预控在先。张拉时机：根据计算把握临界点，进行正式张拉。待全部张拉完毕后，安装檩条等屋面系统。

3.3 张拉机具的选用

张拉工装和设备包括：液压千斤顶、油压表、油泵、油管、张拉螺杆、反力架等，如图4所示。鉴于单根拉索最大施工张拉力约为205 t左右，因此选用YCW150B型千斤顶进行张拉(一个张拉点的两台千斤顶的张拉力能达到300 t)。

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。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。张拉过程中，每个张拉点由1名～2名工人看管，每台油泵均由1名工人负责，并由1名技术人员统一指挥、协调管理。

4 结语

1)双曲面网壳屋面结构具有良好的经济性，在体育场、歌剧院、广场、火车站、机场等基础设施中应用广泛，工艺方便、工厂提前预制现场安装，施工速度快，施工工艺简便，结构强度高，稳定性好，具有优良的抗震、抗风荷载性能。

2)泗县体育场屋面设计采用十二花瓣式双曲网壳结构，十二个圆弧拱具有“拱形”结构优秀的力学性能，能将自重荷载沿拱轴线均匀分配，避免整体结构局部出现应力集中现象，其结构更加合理，视觉上也更加美观。

3)双曲网壳结构配合生态薄膜作为屋面结构，通过对十二个圆弧弧度的调节，可以达到折射聚光的作用，可使体育场内采光面积更大，光线效果更好，具有生态节能环保的意义。

4)采用高强度GALFAN拉索配合双曲网壳结构，其抗拉强度强，可以分担双曲网壳结构自重承载力，同时配合减震滑动支座，有效抵抗风荷载、地震造成的冲击荷载等水平荷载，使结构安全可靠。

[1] 肖建春,刘家坤,苟卡西,等.局部单双层网壳的初步优化[J].重庆建筑大学学报，2008(4)：52-53.

[2] 陈务军,董石麟,付功义.大型局部双层网壳的体系及稳定性研究[J].建筑结构学报,2005,26(1)：1-10.

[3] 付功义,陈务军,董石麟.大矢跨比球面网壳局部双侧形式及稳定性分析[J].建筑结构学报,2002,23(3):76-84.

[4] 单鲁阳,严 慧.大跨度双层圆柱面网壳结构的优化分析[J].建筑结构学报,1999,20(6)：47-55.

[5] CHEN W J, HE Y L, FU G Y, et al, Stability analysis of the partial double-layer fotins derived from the complete double-layer reticulated domel[J].Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures,2001,42(137)：117-127.

[6] 陈务军,董石麟,付功义.周围双层中部单层球面网壳的稳定性分析[J].上海交通大学学报,2002,36(3)：436-440.

Sixian stadium shell construction technology network engineering

Li Xiang1Dong Chen1Fu Qiang2Zhao Yucheng2*

(1.XuzhouZhongmeiBaijiaHeavySteelTechnologyCorporation,Xuzhou221004,China；

2.SchoolofMechanicsandCivilEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116,China)

Taking Sixian gymnasium engineering as an example, the paper analyzes features of double-layer curved shell structure, introduces its construction technology points, studies its cable design scheme, and describes the cable assemble techniques from aspects of assemble preparation, finished cable assemble and tensioning machine selection and so on, so as to make the structure more reliable and safer.

double-layer curved shell, structure, cable, assemble technique, tensioning machine

1009-6825(2015)02-0091-02

2014-11-02

李 响(1978- )，男，工程师； 董 晨(1980- )，男，高级工程师； 付 强(1988- )，男，在读硕士

赵玉成(1972- )，男，教授

TU245.2

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