[发明专利]一种椭圆形弦支穹顶结构的施工方法

说明书

本发明公开了一种椭圆形弦支穹顶结构的施工方法，包括：采用BIM技术检查架体搭设与预应力构件的碰撞，采用Midas软件确定预应力杆件的张拉值和变形值，采用Tekla软件对异型杆件精准下料，采用盘扣式脚手架作为网壳支撑架体，并进行预应力杆件安装，采用曲臂升降车作为操作平台对周围桁架进行安装焊接，采用“火柴杆”式小拼，“米”字先合拢，由下自上分区分环逐圈对单层网壳进行空中散拼，采用全站仪和三维可调装置确定焊接球点位，采用张拉径向拉杆的方式进行预应力张拉，由内到外再到内再到外的张拉顺序和采用通用位移计、振弦应变计、磁通量传感器，全站仪全方位进行监测。本发明施工的工程张拉后与设计起拱值仅有8mm的误差，证明了该方法的先进性。

技术领域

本发明涉及一种弦支穹顶结构的施工方法，尤其涉及一种椭圆形弦支穹顶结构的施工方法，属于建筑工程钢结构技术领域。

背景技术

弦支穹顶结构又称之为索承网壳结构，是传统的单层网壳结构和索穹顶结构结合的衍生物，它综合单层网壳和索穹顶结构优良性能于一体，是在单层网壳结构和索穹顶结构的基础上发展起来的一种新型预应力空间结构体系，其诞生至今仅二十余年，其结构受力合理，刚度大，重量轻，制作安全，也比较方便，可以更合理，更经济，更美观地跨越大跨度空间，已初步显示出了广阔的应用前景。然而到目前为止，有关弦支穹顶结构的施工技术，尤其是大跨度弦支穹顶结构的施工研究不多，较多技术问题仍在摸索中前进。这些概括起来主要包括两个方面：一结合工程实践进行施工技术研究，二通过模型试验进行施工技术研究。这些零散的施工技术和施工经验不能满足新型复杂结构体系—弦支穹顶结构对建造技术的要求，单一的传统施工方法更是难以胜任，必须结合多种施工技术或者寻求更为先进的新型施工方法。弦支穹顶结构的施工方法中，对于弦支穹顶结构而言，其预应力张拉施工是一个难点，也是一个关键点！

现有技术中，到目前为止，工程中先后提出了顶升撑杆，张拉环索和张拉径向杆等三种预应力施加方法。顶升撑杆，张拉环索和张拉径向杆三种预应力施加方法的优及缺点，分别如下:

顶升撑杆法，是在弦支穹顶结构工程应用初期使用的一种预应力施加方法。这种方法的优点：

1、撑杆的张拉力较小，可减小张拉装置的吨位。

2、撑杆张拉以自身结构作为反力架，无需另外增加反力架。早期弦支穹顶的跨度较小，且通常仅设置一环张拉整体体系，因此早期的弦支穹顶结构撑杆数量少，预应力水平低，顶升撑杆施加预应力的方法就成为施加预应力的首选方案。但，顶升撑杆预应力的缺点：

1、撑杆的数量较多，所需要的张拉设备较多，一般不能实现同圈撑杆的同步张拉；

2、施工结束后环向索不在一个水平高度上，影响环向索的线形控制；

3、在要求撑杆下端能够实现顶升的条件下，不易实现径向杆，环向索和撑杆三轴线汇交于一点。张拉环索法对于弦支穹顶结构，通过张拉环索施加预应力的方法所需要的张拉设备较少，且环索的线性容易控制，另外撑杆下节点的设计也较为简单，因此在弦支穹顶结构发展的中期，预应力施加方法主要是张拉环向索。但是，在通过张拉环向索给弦支穹顶结构施加预应力方法的工程应用中，逐渐发现，由于环索与撑杆下节点处存在明显的摩擦力，进而导致严重的预应力摩擦损失，使得预应力张拉施工完成后，环索预应力极为不均匀！

张拉径向杆法伴随着预应力张拉施工技术的产业化和企业化，张拉设备的数量也越来越多，因此目前弦支穹顶结构工程中逐渐采用张拉径向杆的方法来替代张拉环向索。张拉径向杆的方法可有效避免由于环索与撑杆之间摩擦力引起的预应力损失，使得张拉施工结束后张拉整体部分预应力分布较为均匀！而且由于张拉施工的企业化，解决了实现同环径向拉杆同步张拉所需的设备问题，因此通过张拉径向杆施加预应力的方法称为目前常用的预应力施加方法。

近年来，国内建筑业界对弦支穹顶施工方法研究成果期刊文献予以报道如下：