体育馆单悬索屋盖施工

淄博市体育馆为单悬索重屋盖结构,建筑面积4877m2,外形尺寸为40m×60m,最高点21.4m。比赛厅为58m×38m,屋面为弧形。悬索两端支点高差为3m。最终最大垂度为4m,悬索屋盖覆盖面积2760m2。上端为封闭式钢筋混凝土横向受弯大梁,承受承重索及稳定索荷载。承重索设计荷载为370kN,共35束。索的间距1m,每束钢索为54根Ф5高强钢丝。设计强度不低于1500N/mm2。锚头采用成都产钢筋混凝土环销锚头,稳定索用Ф18圆钢,共39根,间距1.5m,长39m,用螺栓紧固。屋面板为钢筋混凝土预制槽板挂在承重索上,施加预应力后用C40混凝土灌缝,使屋面成为整体。屋面上做保温层及油毡防水层。图6-1-1为体育馆剖面图,图6-1-2为屋盖结构示意。

第1章

锚头

采用成都市清白江桥梁厂生产的环销铺头,该锚头可承受900kN以上的压力。

第2章

承重索下料长度

进行柔索静力计算时,假定绝对柔性弹性材料索上任何一点都不抵抗弯矩及剪力,只承受轴向力,索的垂度与跨度比(f/l)在小于l/10的范围内,可按小垂度理论计算。该工程f/l=4/54=0.074<1/10,因此按小垂度理论计算。

支座位于不同高度的柔索AB受均布荷载后(图6-1-3),得任意x处的零弯矩的条件为:

M十HA′μ′

=0

(6-1-1)

μ′=

式中M为简支梁弯矩。

μ′=μcosα

μ==

(6-1-2)

柔索的纵坐标

y=μ－xtgα=－x

(6-1-3)

索的张力水平分力

H=

(6-1-4)

在均布荷载作用下，任意外简支梁弯矩及剪力为：

M=Q0(－)

(6-1-5)

Q=Q0()

(6-1-6)

上式代入（即跨中）得：

(6-1-7)

已知跨中垂度为f,则对代入(6-1-4)式得:

H=

将M=代入得:

H=

(6-1-8)

索的长度L=,若c与l之比不大时,则较小,因此

L≈

(6-1-9)

将(6-1-3)式微分得:

(6-1-10)

将(6-1-10)式代入(6-l-9)式得:

L≈

为简支梁的剪力图,在任何荷载下恒等于零,故:

L=

(6-1-11)

将

代人(6-1-11)式得:

L=

(6-1-12)

例1已知:l

=54m,c=3m,f0=3.82m(初始长度),f=4m(最终垂度)索在自重时的计算长度L=54.803m,索实测长度L=54.80m,与计算相符。下料长度:

L=L0+2[垫板厚+2(垫圈厚)+锚具长+0.05m]=55.37m

在屋盖满载时验算索长:L=54.873m

求两端内力:

S=H

将(6-1-8)式及(6-1-5)式代入(6-1-3)式后微分得:

(6-1-13)

S=H

SAx=0

=H

(6-1-14)

SBx=l

=H

(6-1-15)

例2已知l=54m,f=4m,c=3m,H=273.38kN

代入(6-1-14)、(6-1-15)式得SA=281.63kN,SB=290.26kN。

第3章

挂锚挂索

第1节

制索

按索的下料长度严格控制下料尺寸,并严格控制两端锚头间的钢丝长度。两端划线后,用梳丝板梳开。内圈8根钢丝,外圈46根钢丝,每根钢丝都要编号,并在锚头位置对号人座,以免钢丝搭接、扭曲、受力不均。当钢丝用梳丝板梳好后,内外圈钢丝束每隔40cm用细铁丝绑扎一道,绑扎完毕后穿入锚头。

第2节

挂锚挂索

1.第一方案如图6-1-4所示(台座挂锚,梁上留大孔方案)。第一方案的优点是:钢索长度控制准确,钢索垂度易控制,穿索容易,挂锚方便〈不需在屋顶上部张拉〉,保证质量,缩短工期。

2.第二方案(屋顶挂锚,梁上留小孔方案):由于多种原因,使第一方案不能实施,因此又制定了第二方案。为防止挂锚时钢索拉脱以及孔道咬断钢索,在垂直钢索的地面上增设3道地锚,使钢索保持设计垂度,与梁的孔道角度基本一致。应确保挂锚时在张拉力405kN的作用下地锚不变形。该方案施工难度大,工期长,难以控制钢索的正确垂度,钢索垂度需多次调整。

第4章

槽板安装

槽板从承重索的跨中向两边均匀放置,以保证钢索工作状态良好,并防止变形及垂度不一致。

第5章

槽板与主索的固定

在第一方案中,槽板吊在主索上,槽板的端部预埋铁件,铁件上钻Ф10孔,用8号铁丝穿过孔绑在主索上。但此方案操作人员无立足之地,违反安全操作规程,槽板也可能坠落。吊装时须2台吊车同时吊装,且不能脱钩,工作效率低,不能保证结构质量,经研究确定采用第二方案。槽板的受力钢筋在端部弯起直接挂在主索上,克服了第一方案的缺点。

第6章

施加预应力

为解决因屋面外界活载影响引起变形而施加部分预应力,加荷共2900kN/m2,其中包括槽板自重及混凝土灌缝荷载1600kN/m2。分3次加荷,第一次400kN/m2,第二、第三次各加荷450kN/m2。从屋面最低处向两端加荷,力日荷完毕后安装稳定索,紧固稳定索的两端及主索与稳定索的连接螺丝。槽板灌缝混凝土达到设计强度后卸荷。

第7章

支承主索及稳定索封闭大梁施工

支承主索及稳定索封闭大梁为一封闭式框架梁,在施工中须考虑混凝土的收缩变形及温度变形,为避免裂缝,封闭大梁和板均预留了施工缝,缝宽50cm。待收缩完毕后,按有关规范处理施工缝,然后用微膨胀混凝土浇灌。

第8章

塔吊布置

该工程施工过程中,特别是吊装主索时,不能在房屋顶部进行水平运输。因此,为保证起重机能直接将主索和槽板等预制构件安装在屋面任何部位,安装了2台60/80t·

m塔式起重机,并安装了环形轨道,使塔式起重机能够在建筑两侧自由运行。

6-1-9存在问题

钢索受温度影响后变形,油毡防水屋面可能被拉开或拉裂,导致漏水。

屋面两端高中间低,排水不畅,对屋面防水不利。