高钒索在预应力钢结构中的施工应用

侯佩

摘 要：随着大型建筑逐渐增多，艺术性和结构性建筑成为未来发展的主流。而为了能够支撑起整个建筑体，保持受力平衡，利用高钒索、支撑杆组成预应力体系，将建筑体结构完美展现出来，是现代建筑钢结构的趋势。文章通过介绍武汉市轨道交通8号线宏图大道站下沉广场上盖预应力弦支单层网壳高钒索的施工来阐述高钒索在预应力钢结构体系中的重要性。

关键词：高钒索；张拉过程；马鞍形网壳；预应力

中图分类号：TU391 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）07-0149-02

Abstract： With the increasing of large buildings， artistic and structural architecture will become the mainstream of the future development. In order to support the whole building and maintain the force balance， the use of high vanadium cable and support rod to form a prestressed system to display the structure of the building perfectly is the trend of modern building steel structure. This paper describes the importance of high vanadium cable in prestressed steel structure system by introducing the construction of high vanadium cable for prestressed chord support single layer latticed shell on the subsidence square of Hongtu Avenue Station on Line 8 of Wuhan Rail Transit.

Keywords： high vanadium cable； tensioning process； saddle reticulated shell； prestress

引言

高釩索是建筑结构中预应力的重要受力构件，因为其具备较好的防腐效果、较强的防火性能以及优越的摩擦性，此外，高钒索的规格也会随着建筑规模而不断变化，这是高钒索在建筑结构中良好表现的重要例证。武汉市轨道交通8号线宏图大道站下沉广场上盖结构预应力钢结构体系为弦支单层网壳，由中铁四局机电设备安装有限公司施工。其采用的就是高钒索作为预应力拉索进行张拉。

1 高钒索的简述

高钒索是我国新型的拉索产品，其索体由多层钢丝旋钮而成，而锚具则是由高强度压制固结，是索体专用锚具。其中，索体中钢丝的表面含有金属元素锌、铝以及稀土合金，具有较强的预应力和防腐、防摩擦、防火等效果。在建筑施工中，较强的建筑性能成为诸多建筑设计师追捧的对象。

2 我国高钒索生产现状

高钒索是钢构建筑中重要的组成部分，但我国钢构起步较晚，高钒索的生产技术较为落后，只能生产小规格的钢索产品。而国外，在高钒索的生产上已经形成完整的体系，并建立了行业标准。如何改变我国高钒索行业现状，成为建筑建材业发展的重点。而高钒索的研制工作较为繁琐，且国内没有统一的行业标准，所生产出直径<100mm的高钒索不能应用于>100mm的生产，受到极大的局限性。为此，企业组建技术攻坚部，对核心技术进行研发。依照企业内部的生产设备，并参照国外的制索标准，多次进行修正完善，以此创作出优质的高规格的巨力索产品，丰富了我国高钒索产品

的类目。

3 高钒索在建筑钢结构中的应用

高钒索具有防腐、高强度等优势，被广泛应用于建筑结构中，并且所表现出来的综合性能和建筑效果得到设计师以及建筑行业的喜爱，其中围绕高钒索展开的建筑主体包括青岛的北客站、伊拉克的体育场、盘锦的体育中心以及本文中要叙述的武汉市轨道交通8号线宏图大道站下沉广场上盖预应力钢结构弦支单层网壳等等，不同的建筑结构所表现出来的建筑特点也不同。而在我国，最大规格的高钒索应用建筑群为浙江乐清的体育中心，其主体结构完美，与设计理念相符，展示出出色的建筑表现力。

4 高钒索在弦支单层网壳中张拉施工

武汉市轨道交通8号线宏图大道站下沉广场上盖预应力钢结构弦支单层网壳像一个马鞍形，其主体结构由钢箱梁、钢支撑、索体等组成，靠柔性预应力来维持建筑体的拱型。索体由吊索、支撑杆、横向索、径向索等部分组成，在这些构件中，所有索具均是高强度高规格的高钒索，每一种规格保持在直径为125mm、100mm，其中还有常规型的直径为38mm和32mm。整个弦支单层网壳具体张拉施工顺序如下：（1）安装主体钢结构直至就位；将钢结构支撑于胎架上。（2）安装拉索就位并初步预紧；将TB1、TB2及高强钢拉杆D30预紧。（3）将高强钢拉杆D30分三级，循环张拉到位，第一次张拉力15kN，第二次张拉力30kN，第三次张拉力50kN。（4）将下弦索TB1、TB2张拉分三级张拉至设计索力：第一级：TB1张拉至15kN；TB2张拉至36kN；第二级：TB1张拉至25kN；TB2张拉至60kN；第三级：TB1张拉至50kN，TB2张拉至120kN。

此工程所用高钒索由专门生产厂家按照设计要求和《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》（GB/T18365-2001）、《建筑缆索用钢丝》（CJ3077-1998）标准对拉索的总体要求进行制作。拉索制成成品后成盘包装，运输至施工现场。在拉索的运输和装卸过程中，应注意防止碰伤锚头和聚乙烯保护层。endprint

4.1 张拉前的准备工作

单层网壳拼装完毕，即可进行相应的预应力拉索的安装和张拉施工。预应力拉索安装前需要进行以下工作：

（1）张拉工装设计和制作。张拉前，需要根据工程情况设计和制作张拉工装。（2）设备标定。张拉设备标定：张拉前，张拉设备在有资质试验单位的试验机上进行标定。油泵的油压表全部选用精度为0.4级的精密压力表，千斤顶与油压表配套校验，并作主被动标定。标定日期不能超过6个月，根据标定资料上的张拉油表上的读数与实际张拉力的关系，换算出需要张拉的仪表读数，并将此读数对工人详细交底，以保证张拉力的准确性。（3）结构空间位移校核。测定各个位移控制点的位置：位移控制点的位置对于索体能否张拉到预定张拉力有着重要的影响，因此，在张拉前需要用全站仪对空间位移进行校核，核查无误后，方可进行张拉。

4.2 拉索安装及张拉

拉索施工主要划分为3个施工阶段：放索阶段，安装阶段，张拉阶段。

（1）放索阶段。用吊车将成卷的拉索整体运至待安装位置的钢结构一侧，并置于斜拉索生产厂家提供的开盘装置上，将锚杯的包装局部拆除，取下螺母待用，将索头锚杯处的丝扣用橡胶垫包裹固定，拆下锚杯的端头盖板，将牵引頭与锚杯连接好，一边用吊车将索头拉出，一边放盘。拉索全部打开后，将固定端用销轴安装就位。在这过程中，需要注意以下几点：a.拆除锚杯的局部包装后，检查锚具镀层和丝扣是否有损伤，旋合是否顺滑。取下的螺母和锚杯的丝扣必须做好保护措施，避免损坏。b.拉索索体部分的出厂包装在整个安装过程中不拆除；安装和张拉过程中，倒链和工装等与钢索接触时避免直接接触，接触点进行包裹后再安装工具。c.用吊车拉出索头时，必须保证索头和索体连接位置无扭转，避免连接处损伤。d.拆下的螺母、端头盖板及固定螺栓必须保管好，以防丢失。（2）安装施工。马鞍形单层网壳在安装过程中时，将拉索的叉耳式索头安装在相应的钢桁架中段处的耳板上，索体及张拉端索头用吊装带固定在桁架梁上。待钢桁架整体提升到位，所有张拉端节点焊接完成后，开始对张拉端索头进行牵引就位。步骤如下：a.解开张拉端锚头，将连接头与索头螺杆相连，将索头螺母和张拉撑脚安放在张拉相应位置，并将钢丝绳依次穿过张拉撑脚、螺母和钢结构上的孔道与连接头相连，并调试好卷扬机，准备开始牵引。b.开动卷扬机，牵引索头穿过孔。c.当索头露出孔道时，将索头螺母与螺杆旋合，直至螺母螺纹完全旋到螺杆

上，拆除连接头和钢丝绳。在这过程中，需要注意索头拉杆穿过孔道时，应随时观察索头在孔道内的居中情况，若发生索头偏移，应及时调整，避免索头丝扣损坏。（3）张拉施工。按从长跨到短跨的方向逐榀张拉，拉索采用单榀四根索同时张拉的方式，具体张拉方法如下：依次安装工装拉杆、千斤顶、工装螺母，开动油泵开始张拉，并不断将索头螺母拧紧，同时对张拉力和伸长值进行观测和记录，如有异常情

况，立即停止张拉，查明原因后可继续进行张拉。

当张拉力达到设计预定的力值时，停止张拉，将索头螺母拧紧，然后千斤顶回油，将工装螺母、千斤顶、工装拉杆和张拉撑脚拆除，转移到下一处继续张拉。

在这过程中，需要注意以下两点：a.张拉控制以控制张拉力为主，位移为辅。b.张拉时，服从统一指挥，按张拉给定的控制技术参数进行精确控制张拉。

安装完成后，所有高钒索形成一个庞大的支撑体系，纵横向索通过刚性的网壳后将锚固定于钢结构上，然后再由吊索和撑杆形成庞大的写拉网，以保持整个建筑体系的平稳[5]。

5 结束语

高钒索的应用成功为我国打开了建筑行业新大门，特别是高规格的高钒索产品，更是将我国的建筑事业推向新高潮。在建筑行业，高钒索具备耐腐蚀、高强度、高韧性、摩擦系数强等优势，被广泛应用于工艺性强的建筑设施中，常见于体育场、游泳馆等设施，是我国庞大建筑体系中重要的一环。在以往，我国常应用小规格的高钒索，而类似于直径超过100mm的高规格的高钒索处于行业空白状态。如今，高规格大直径高钒索的应用成功意味着我国建筑行业向前迈了一大步，以后将有越来越多的预应力钢结构的出现，这也是现代建筑钢结构的主流趋势，并将极大地推动了我国建筑业的发展。

参考文献：

[1]王志永，刘毅.大规格高强度钢绞线拉索及吊杆用Galfan合金镀层钢丝的生产[J].金属制品，2014（2）：24-27.

[2]张海良，何旭初，顾庆华，等.高应力幅高强度高耐腐蚀超大规格平行钢丝拉索制造技术[J].金属制品，2014（6）：18-22.

[3]孙海燕，范永哲，马瑞娜，等.钢丝热浸镀纯Zn与单镀Galfan合金的对比[J].腐蚀科学与防护技术，2008（1）：41-43.

[4]钟声，曹占义.热镀锌铝稀土合金层的组织与性能研究[J].长春大学学报，2006（2）：36-38.

[5]叶觉明.锌（铝）防护层与桥梁钢结构的防护[J].现代涂料与涂装，2010（10）：62-65.endprint