96m长大跨度钢结构张弦梁关键施工技术研究

王 迪

（南京市建邺区建设工程质量监督站，江苏 南京 210000）

南京国际博览中心三期工程是南京国际博览中心总体项目中最后的一环，它延续了现有展馆的设计语言、建筑造型、材料等，对原本的“虎踞龙盘”设计理念做了补充和完善，实现了对整个南京国际博览中心的完美扩展，力求成为一个体验复合型的大型展览综合体。该工程具备展厅、零售、办公、酒店等功能，其中，1#展厅面积约2.2万m2，1080个展位，展馆东西长400m，南北宽100m，是南京国际博览中心最大的展厅。

1 工程概况

南京国际博览中心三期工程1#展馆主体结构为框架-张弦梁结构形式，地上1层，局部2层，框架抗震等级均为一级、钢屋架为三级；结构檐口标高为25m，展厅屋面标高为19～25m不等，由14片三角形按照一定规律相折连接。屋盖采用33榀箱型张弦梁结构，跨度69m，单榀自重约42t，屋盖南北侧采用悬挑结构，北侧悬挑18.025m，南侧悬挑8.825m，整体长度为96m，另外在屋盖变形缝1-16、1-17与1-29、1-30轴间设有4榀平面桁架，将整体屋盖划分为3个单独的区域。

2 施工特点及难点

（1）施工难度大，工序工艺复杂。南京国际博览中心三期项目1#展厅屋面为张弦梁体系，大跨度屋面结构和拉索张拉施工交替进行，需根据结构特点做好施工模拟分析，严控施工工序，确保结构受力状态合理。

（2）焊接工程量大。结构形式多样，现场焊接量大，均为高空或悬空作业，对焊工技能要求高。

（3）临时支撑体系设置复杂。1#展厅为张弦梁体系，在张弦梁施工阶段需做好临时支撑，保证结构受力体系问题，临时支撑设置复杂，拆除难度大。

（4）高处作业多。该项目钢结构施工均为高空作业，作业区域广、安全措施量大，需针对不同施工阶段、不同施工季节制定相应的安全技术措施，加强安全监管力度，贯彻落实各项措施[1]。

3 关键施工技术

3.1 张弦梁及桁架拼装

该工程屋盖张弦梁共计33榀，平面桁架共计4榀，张弦梁整体长度为96m，考虑构件运输条件，单根张弦梁工厂出厂时划分为6段出厂，其中跨内分为4段，长度约为17m，跨外南侧和北侧各1段，最大长度为18.5m，张弦梁下部撑杆均散件出厂。平面桁架单榀长度为96m，桁架上下弦及腹杆均散件出厂，其中上弦划分为7段出厂，跨内分为5段，单根弦杆最大分段长度19m，跨外南侧和北侧为悬挑梁各划分为1段，最大分段长度为18.5m，下弦均在跨内，划分为5段出厂，最大分段长度19.5m。张弦梁运输至现场后跨内每两段及对应的撑杆拼装成一个整体进行吊装，平面桁架跨内拼装成三段进行吊装，跨外悬挑段单根吊装[2]。

（1）张弦梁拼装。张弦梁采用正拼的方式进行拼装，每吊装段下设置4个支撑胎架，拼装胎架高度1.5m，顶部横梁长度1.0m，斜撑选用C12的槽钢，横梁及支腿选用I12的工字钢，材质均为Q235B。张弦梁主要为跨内四段的拼装，考虑现场场地条件及施工工艺要求，张弦梁B吊装段的拼装布置按照轴线位置，采用就近原则进行布置（即与数字轴线平行），C段与数字轴垂直的方式进行布置（5轴线及41轴线张弦梁C吊装段由于吊装空间的限制采用原位拼装），拼装机械主要采用QY50型50t汽车吊吊装，最大拼装作业半径为9m，额定起重量12.75t，能够满足拼装要求，为考虑小构件的快速倒运，现场配一台3t叉车[3]。

（2）平面桁架拼装。该工程平面桁架共计4榀，跨内吊装段共计12段，最大宽度为4m（跨中），采用卧拼法进行拼装，拼装胎架与张弦梁拼装胎架相同，拼装机械与张弦梁拼装起重机械相同。

3.2 张弦梁吊装、安装

经过方案比较，确定“分区施工，流水作业，依次推进”的施工总体流程，按照先安装张弦梁再安装张弦梁间系杆再安装张弦梁拉索最后张拉拉索的施工原则进行安装。

考虑该工程在工期和地理位置上的特殊性，施工总体部署时充分考虑场地、资源、技术和总进度等主要限制因素。在具体施工中分区域、分层平行施工，区域内组织流水施工，加快进度，整个屋盖按照16-17、29-30轴分为3个施工区，分别为A区（中心轴线为10轴）、B区（中心轴线为23轴）、C区（中心轴线为36轴），具体见图1，每个区域按各自的中心线依次向东西两边扩张推进安装。

图1 施工分区平面布置图

（1）分区施工。根据总施工进度计划以及现场的实际情况，将整个屋盖分为3个施工区域，分别为A区、B区、C区，其中施工A区为1-1～1-17/1-A～1-V（包含1-16轴）；施工B区1-17～1-30/1-A～1-V（不包括1-17轴）；施工C区1-30～1-45/1-A～1-V（不包括1-30轴）。同层间安装顺序：①A区先安装1-3～1-4轴间非张弦梁部分构件，然后以1-10轴为中心线安装1-8～1-12轴间张弦梁及张弦梁间连系构件，安装完成后依次向1-5轴、1-17轴推进安装，拉索安装滞后张弦梁一跨安装，拉索张拉滞后拉索安装一跨张拉，南北侧悬挑端滞后拉索张拉两跨安装。②B区以1-23轴为中心线先安装1-21～1-25轴间张弦梁及张弦梁间连系构件，安装完成后依次向1-17轴、1-30轴推进安装，拉索安装滞后张弦梁一跨安装，拉索张拉滞后拉索安装一跨张拉，南北侧悬挑端滞后拉索张拉两跨安装。③C区先安装1-42～1-43轴间非张弦梁部分构件，然后以1-36轴为中心线先安装1-34～1-38轴间张弦梁及张弦梁间连系构件，安装完成后依次向1-30轴、1-42轴推进安装，拉索安装滞后张弦梁一跨安装，拉索张拉滞后拉索安装一跨张拉，南北侧悬挑端滞后拉索张拉两跨安装。

（2）流水作业、依次推进。为保证工期，每个施工区域内一条作业线，每条作业线中的拼装、吊装、焊接（高强螺栓）、拉索施工、涂装等工序必须形成流水作业，依次推进，完成该工程的安装任务。同时，钢结构与土建、屋面、幕墙、装饰、水电等专业互为条件，也要形成流水作业。

（3）先主后次，先支撑后结构，先跨内后跨外。根据会展展厅的结构形式，先安装张弦梁，接着安装张弦梁间系杆，再安装张弦梁拉索，最后进行张拉拉索的施工。张弦梁跨中及悬挑端长度较大，跨内（1-D～1-Q）跨度为67m，张弦梁悬挑端最大悬挑长度18m，为确保结构体系在施工过程中稳定、安全，张弦梁安装前跨内每榀张弦梁下设置一部临时支撑胎架，跨内张弦梁分为两段吊装。跨外悬挑端南（1-D外侧）北侧（1-Q外侧）各设置一部临时支撑胎架，悬挑端单根整体吊装，先安装跨内张弦梁，后安装跨外张弦梁端悬挑。

3.3 拉索安装及张拉

钢屋盖主体结构有33榀张弦梁，跨度为69m，下弦为拉索PES7-061、拉索PES7-073、拉索PES7-085预应力钢索，钢丝为1670级PES低松弛超高强度镀锌钢丝，索头采用冷铸锚。张弦梁之间的柱距为9m。上弦梁为变截面箱型梁。与一般的张弦梁不同，该张弦梁的上弦梁呈斜直线，分区轴线拉索编号、拉索立面布置[4]。该工程拉索的索体为1670MPa级热挤聚乙烯高强钢丝拉索（PE索）；两端可调，锚具为热铸锚，连接件为叉耳式，

（1）拉索安装顺序。拉索安装前，先测量索端实际距离，以考虑结构安装偏差，调整索长；拉索安装顺序如下：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，并在索体表面标记索夹位置→拉索运输至现场→开盘放索→安装撑杆和索夹→测定撑杆节点安装偏差→按照索体表面的标记，并考虑撑杆节点安装偏差，调整各索段长度后，安装拉索→索夹固定索体→预紧拉索。

（2）拉索及索夹安装。①在地面设置滚轴。②固定索夹与撑杆焊接，根据索体表面的标记，确定索夹与拉索相连的位置，将索体与索夹固定连接。拉索因直径较大，重量较重，可采用牵引的方法，让拉索尽量水平平铺在地面滚轴上。③采用吊机、牵引千斤顶、卷扬机等，将地面展开的拉索及撑杆提升至高空。④将撑杆上节点与钢构相连。⑤索头与锚固节点连接，并预紧拉索。

4 结束语

南京国际博览中心三期1#展馆屋面钢结构，总体用钢量约5400t，施工工期270d。针对张弦梁的结构造型特点，遵循“分区施工，流水作业，依次推进”的总体思路，“分段运输、地面拼装、设置胎架、分段吊装”的施工原则，合理地部署，不断地优化，圆满完成了施工任务，达到了预期效果。