體育館單懸索屋蓋施工

淄博市體育館為單懸索重屋蓋結構,建筑面積4877m2,外形尺寸為40m×60m,最高點21.4m。比賽廳為58m×38m,屋面為弧形。懸索兩端支點高差為3m。最終最大垂度為4m,懸索屋蓋覆蓋面積2760m2。上端為封閉式鋼筋混凝土橫向受彎大梁,承受承重索及穩定索荷載。承重索設計荷載為370kN,共35束。索的間距1m,每束鋼索為54根Ф5高強鋼絲。設計強度不低于1500N/mm2。錨頭采用成都產鋼筋混凝土環銷錨頭,穩定索用Ф18圓鋼,共39根,間距1.5m,長39m,用螺栓緊固。屋面板為鋼筋混凝土預制槽板掛在承重索上,施加預應力后用C40混凝土灌縫,使屋面成為整體。屋面上做保溫層及油氈防水層。圖6-1-1為體育館剖面圖,圖6-1-2為屋蓋結構示意。

第1章

錨頭

采用成都市清白江橋梁廠生產的環銷鋪頭,該錨頭可承受900kN以上的壓力。

第2章

承重索下料長度

進行柔索靜力計算時,假定絕對柔性彈性材料索上任何一點都不抵抗彎矩及剪力,只承受軸向力,索的垂度與跨度比(f/l)在小于l/10的范圍內,可按小垂度理論計算。該工程f/l=4/54=0.074<1/10,因此按小垂度理論計算。

支座位于不同高度的柔索AB受均布荷載后(圖6-1-3),得任意x處的零彎矩的條件為:

M十HA′μ′

=0

(6-1-1)

μ′=

式中M為簡支梁彎矩。

μ′=μcosα

μ==

(6-1-2)

柔索的縱坐標

y=μ－xtgα=－x

(6-1-3)

索的張力水平分力

H=

(6-1-4)

在均布荷載作用下，任意外簡支梁彎矩及剪力為：

M=Q0(－)

(6-1-5)

Q=Q0()

(6-1-6)

上式代入（即跨中）得：

(6-1-7)

已知跨中垂度為f,則對代入(6-1-4)式得:

H=

將M=代入得:

H=

(6-1-8)

索的長度L=,若c與l之比不大時,則較小,因此

L≈

(6-1-9)

將(6-1-3)式微分得:

(6-1-10)

將(6-1-10)式代入(6-l-9)式得:

L≈

為簡支梁的剪力圖,在任何荷載下恒等于零,故:

L=

(6-1-11)

將

代人(6-1-11)式得:

L=

(6-1-12)

例1已知:l

=54m,c=3m,f0=3.82m(初始長度),f=4m(最終垂度)索在自重時的計算長度L=54.803m,索實測長度L=54.80m,與計算相符。下料長度:

L=L0+2[墊板厚+2(墊圈厚)+錨具長+0.05m]=55.37m

在屋蓋滿載時驗算索長:L=54.873m

求兩端內力:

S=H

將(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

掛錨掛索

第1節

制索

按索的下料長度嚴格控制下料尺寸,并嚴格控制兩端錨頭間的鋼絲長度。兩端劃線后,用梳絲板梳開。內圈8根鋼絲,外圈46根鋼絲,每根鋼絲都要編號,并在錨頭位置對號人座,以免鋼絲搭接、扭曲、受力不均。當鋼絲用梳絲板梳好后,內外圈鋼絲束每隔40cm用細鐵絲綁扎一道,綁扎完畢后穿入錨頭。

第2節

掛錨掛索

1.第一方案如圖6-1-4所示(臺座掛錨,梁上留大孔方案)。第一方案的優點是:鋼索長度控制準確,鋼索垂度易控制,穿索容易,掛錨方便〈不需在屋頂上部張拉〉,保證質量,縮短工期。

2.第二方案(屋頂掛錨,梁上留小孔方案):由于多種原因,使第一方案不能實施,因此又制定了第二方案。為防止掛錨時鋼索拉脫以及孔道咬斷鋼索,在垂直鋼索的地面上增設3道地錨,使鋼索保持設計垂度,與梁的孔道角度基本一致。應確保掛錨時在張拉力405kN的作用下地錨不變形。該方案施工難度大,工期長,難以控制鋼索的正確垂度,鋼索垂度需多次調整。

第4章

槽板安裝

槽板從承重索的跨中向兩邊均勻放置,以保證鋼索工作狀態良好,并防止變形及垂度不一致。

第5章

槽板與主索的固定

在第一方案中,槽板吊在主索上,槽板的端部預埋鐵件,鐵件上鉆Ф10孔,用8號鐵絲穿過孔綁在主索上。但此方案操作人員無立足之地,違反安全操作規程,槽板也可能墜落。吊裝時須2臺吊車同時吊裝,且不能脫鉤,工作效率低,不能保證結構質量,經研究確定采用第二方案。槽板的受力鋼筋在端部彎起直接掛在主索上,克服了第一方案的缺點。

第6章

施加預應力

為解決因屋面外界活載影響引起變形而施加部分預應力,加荷共2900kN/m2,其中包括槽板自重及混凝土灌縫荷載1600kN/m2。分3次加荷,第一次400kN/m2,第二、第三次各加荷450kN/m2。從屋面最低處向兩端加荷,力日荷完畢后安裝穩定索,緊固穩定索的兩端及主索與穩定索的連接螺絲。槽板灌縫混凝土達到設計強度后卸荷。

第7章

支承主索及穩定索封閉大梁施工

支承主索及穩定索封閉大梁為一封閉式框架梁,在施工中須考慮混凝土的收縮變形及溫度變形,為避免裂縫,封閉大梁和板均預留了施工縫,縫寬50cm。待收縮完畢后,按有關規范處理施工縫,然后用微膨脹混凝土澆灌。

第8章

塔吊布置

該工程施工過程中,特別是吊裝主索時,不能在房屋頂部進行水平運輸。因此,為保證起重機能直接將主索和槽板等預制構件安裝在屋面任何部位,安裝了2臺60/80t·

m塔式起重機,并安裝了環形軌道,使塔式起重機能夠在建筑兩側自由運行。

6-1-9存在問題

鋼索受溫度影響后變形,油氈防水屋面可能被拉開或拉裂,導致漏水。

屋面兩端高中間低,排水不暢,對屋面防水不利。