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[摘要] 索托结构是一种新型的结构形式，结合曲棍球训练馆新式索托钢结构屋盖，介绍其张拉方法和工艺特点。通过采用多步、多级、循环平缓的张拉方法，保证在施工过程中预应力张拉能同时同步进行，以降低预应力索的张拉对结构的影响。并详细介绍张拉工艺、技术特点、质量控制、安全措施和效益分析。
中图分类号：TU745 文献标识码：B文章编号：2095-2104（2011）12-0000--01
Tension techniques of Architecture for Strutted by prestressed cable for Hockey Gymnasium
Abstract： Architecture of Strutted by prestressed cable is a new type of structure。 this paper focuses on the Architecture of Strutted by prestressed cable in steel truss roof for Hockey Gymnasium ,and the main technologies include the design of cable layout and tension scheme .A multi-step, multi-stage and symmetries tension process is the described to reduce the mutual influence of the prestressed cable. The paper then
索托结构是一种新型的结构形式，具有拉索效率高、跨度大、用钢量小、施工方便的特点，索与结构连接处不采用刚性锚头连接，无需切断钢索，直接在主桁架结构下贯穿而过，跨过支撑柱架锚固在地面的反力架上，能有效减少主桁架跨中挠度，大幅降低支撑柱架高度，并且提高支撑柱架的侧向刚度，不易产生风振破坏。
1工程概况
曲棍球训练馆(以下简称训练馆)建筑面积为11851m2，工程长105m，宽102m。训练馆屋面钢结构为桁架索托结构，8榀主桁架，跨度75米。采用FPESC5-211型低松弛高强度镀锌钢丝，索长153942mm，共用16根，两端均为张拉端（见图1）。
图1索托结构拉索立面图
2索托结构特点
1）索托结构改善了屋架结构的受力状况，索对屋架的有效支托力（竖向力）与水平力之比大于斜拉结构中竖向力与水平力之比。
2）在索与屋架弦杆相交处不需要切断索，提高了索结构的安全性并比斜拉结构节省了50%以上的索端锚头，且减少了因锚头处截面突变而产生的应力集中，每榀主桁架设两根拉索，提高了整体结构的可靠性。
3）索对屋架的支撑采用“托”的方式，可以有效减少结构跨中挠度，并大幅降低桁架梁最大剪力，使连接可靠性大大增加，特别适用于大跨度的空间结构。
4）索托结构施工方便快捷，由于与主桁架采用滑动接触，无须设置锚固连接，方便现场施工，加快施工进度。
3施工工艺
3.1工艺流程
安装桁架→安装拉索→安装张拉设备→索头固定→第一次张拉→第二次张拉→挠度观测→安装檩条→第三次张拉→挠度观测→安装屋面板→第四次张拉→挠度观测（达到设计值）→验收
3.2操作要点
3.2.1施工准备
1）张拉方案的确定
施工前应根据桁架的设计跨度、结构形式、构件重量、拉索以及主桁架梁和悬臂梁设计允许挠度值，研究制定切实可行的张拉方法和步骤，并把每步张拉详细分级，规定出允许变形的极限值。
2）主桁架及悬臂梁的安装
主桁架及悬臂梁经无损探伤合格后进行安装，吊装顺序按吊装方案从A轴→H轴依次进行，且每安装完成一榀主桁架后即进行拉索的安装。
3）拉索的安装
根据拉索进场时的成盘大小级现场施工条件，加工合适的放索盘，将拉索编号并吊装到放索盘上，吊装时预应力拉索的张拉端必需外露，以便顺直铺放。由于本工程主桁架是梭形，横截面是倒三角形（见图），故没有采用常规拉索从一端由卷扬机牵引，而是采用将拉索在地面沿桁架展开，利用吊车将其吊装到位，然后用铅丝临时捆扎，人工将其布入鞍槽，即避免了对拉索的摩擦破坏，也减少了对主桁架和格构柱的侧向受力。
4）张拉设备的就位和索头的固定
张拉前，根据预应力张拉端的尺寸、张拉力，设计合适的张拉工装（见图）。待抗拔基础达到设计强度后，预应力拉索铺放完毕后立即安装张拉设备，必需在拉索的每个张拉端安装一套张拉工装，并由张拉技术负责人在张拉前全面检查张拉设备，保证张拉过程中设备的可靠性。
3.2.2预应力拉索张拉
1）根据工程现场情况，安装张拉工装，配套千斤顶、油泵、压力传感器，张拉力可以由压力传感器直接读出。在张拉过程中要十分注意两个千斤顶一定要对称放置，且处于桁架平面轴线上，避免主桁架产生平面外应力，影响结构的整体稳定性。
2）环境温度控制 张拉过程要保持环境温度基本恒定，宜选择夜间或早、晚施工，避免阳光直射，使桁架产生温差,张拉过程温差控制在5℃以内为宜。
4）张拉步骤为确保整体桁架达到设计挠度要求，将张拉操作分为4个阶段进行。○1 第一阶段 张拉至设计应力值的20%；○2第二阶段张拉至结构挠度值为100～150mm ；○3第三阶段张拉至设计结构标高并起拱50mm；○4第四阶段逐根调整使桁架达到设计标高要求。
各阶段张拉应注意○1由于拉索本身重量大，在铺放完毕后并不是保持顺直，而是在自重的作用下有所下垂。进行第一阶段张拉的目的是使预应力拉索克服重力，保持顺直。在这个状态下记录张拉端的丝扣长度，作为张拉伸长值的初始读数，然后进入第二阶段张拉。○2第二阶段的张拉是整个张拉过程的重要环节，第二阶段张拉力约200kN，挠度控制是张拉施工过程的关键。○3考虑到张拉工装变形、千斤顶回油、拉索预应力徐变及转角摩擦引起的预应力损失，顾在第三阶段，对主体桁架进行起拱，起拱高度50mm。在第三阶段张拉完成后，钢结构屋架脱离下部支撑，可以拆除屋架下面的支撑架。○4第四阶段主要是对各主桁架进行微调。由于张拉一榀桁架拉索时，会影响到其它索的索力值，该榀桁架的挠度也会发生变化，所以在第三阶段张拉完成后，必须对索进行调整。
4、质量要求
1）特制螺杆、锚杯、螺母，均采用“非荧光黑磁粉”进行全数无损探伤。索锚头张拉装置所使用的圆钢、钢板的材质及焊接质量应符合设计及施工验收规范《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001。
2）张拉设备形心应与预应力钢索在同一轴线上，以保证预应力钢索在进行张拉时不产生偏心。
3）张拉过程严格按照操作规程进行，控制给油速度，给油时间不应低于1min；当挠度达到设计时，要求停止加压，并保持压力2小时以上，观测挠度变化情况，更具挠度变化值再补张拉。
4）预应力拉索张拉以挠度控制为主，悬臂梁端挠度按设计要求f≤L/80；桁架跨中挠度按设计要求f≤L/300。另外利用张拉力进行校核，杆件应力控制δ≤300mpa。整个过程中对结构的变形进行严格控制，预应力钢索张拉完毕后，应立即测量校对，如有异常暂停张拉，待查明原因，并采取有效措施后，再继续张拉。
5）张拉前应确保抗拔基础砼强度达到设计强度，结构支座及约束情况符合设计要求，尽量避免由于索张拉造成结构支座发生较大偏移情况。
6、效益分析
索托结构是我国具有自主知识产权的新型结构，预应力拉锁安装采用吊车直接吊装与常规卷扬机索引相比较具有显著的经济效益。
实现分布流水施工，提高了跨中支撑架的周转次数。每一主框架拉索施工减少用卷扬机2台及附属设施。索托结构减少了对格构柱索鞍和拉索的摩擦损坏，减轻了拉索牵引时的施工难度，减少了补张拉，保证了一次成功率。保证了施工过程中桁架的整体稳定性和作业人员的安全。
参考文献：
冶金工业部建筑研究总院 GB50205－2001《钢结构工程施工质量验收规范》[S]北京：中国计划出版社，2002
Building Research Institute of Ministry of Metallurgical Industry GB 50205-2001 Code for acceptance of construction quality of steel structures[S] Beijing: China Planning Press,2002.(in China)
建筑施工手冊（第四版）编写组 建筑施工手册2[M]北京：中国建筑工业出版社，2003
Architecture construction manual(fourth edition)prepared by the group. Architecture construction manual 2 [M] Beijing: China Architecture & BuildingPress,2003.(in China)
中国钢结构协会. 建筑钢结构施工手册[M]北京：中国计划出版社，2002
China Steel Association. Architecture Steel structure construction manual[M] Beijing: China Planning Press,2002.(in China)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
中图分类号：TU745 文献标识码：B文章编号：2095-2104（2011）12-0000--01
Tension techniques of Architecture for Strutted by prestressed cable for Hockey Gymnasium
Abstract： Architecture of Strutted by prestressed cable is a new type of structure。 this paper focuses on the Architecture of Strutted by prestressed cable in steel truss roof for Hockey Gymnasium ,and the main technologies include the design of cable layout and tension scheme .A multi-step, multi-stage and symmetries tension process is the described to reduce the mutual influence of the prestressed cable. The paper then
索托结构是一种新型的结构形式，具有拉索效率高、跨度大、用钢量小、施工方便的特点，索与结构连接处不采用刚性锚头连接，无需切断钢索，直接在主桁架结构下贯穿而过，跨过支撑柱架锚固在地面的反力架上，能有效减少主桁架跨中挠度，大幅降低支撑柱架高度，并且提高支撑柱架的侧向刚度，不易产生风振破坏。
1工程概况
曲棍球训练馆(以下简称训练馆)建筑面积为11851m2，工程长105m，宽102m。训练馆屋面钢结构为桁架索托结构，8榀主桁架，跨度75米。采用FPESC5-211型低松弛高强度镀锌钢丝，索长153942mm，共用16根，两端均为张拉端（见图1）。
图1索托结构拉索立面图
2索托结构特点
1）索托结构改善了屋架结构的受力状况，索对屋架的有效支托力（竖向力）与水平力之比大于斜拉结构中竖向力与水平力之比。
2）在索与屋架弦杆相交处不需要切断索，提高了索结构的安全性并比斜拉结构节省了50%以上的索端锚头，且减少了因锚头处截面突变而产生的应力集中，每榀主桁架设两根拉索，提高了整体结构的可靠性。
3）索对屋架的支撑采用“托”的方式，可以有效减少结构跨中挠度，并大幅降低桁架梁最大剪力，使连接可靠性大大增加，特别适用于大跨度的空间结构。
4）索托结构施工方便快捷，由于与主桁架采用滑动接触，无须设置锚固连接，方便现场施工，加快施工进度。
3施工工艺
3.1工艺流程
安装桁架→安装拉索→安装张拉设备→索头固定→第一次张拉→第二次张拉→挠度观测→安装檩条→第三次张拉→挠度观测→安装屋面板→第四次张拉→挠度观测（达到设计值）→验收
3.2操作要点
3.2.1施工准备
1）张拉方案的确定
施工前应根据桁架的设计跨度、结构形式、构件重量、拉索以及主桁架梁和悬臂梁设计允许挠度值，研究制定切实可行的张拉方法和步骤，并把每步张拉详细分级，规定出允许变形的极限值。
2）主桁架及悬臂梁的安装
主桁架及悬臂梁经无损探伤合格后进行安装，吊装顺序按吊装方案从A轴→H轴依次进行，且每安装完成一榀主桁架后即进行拉索的安装。
3）拉索的安装
根据拉索进场时的成盘大小级现场施工条件，加工合适的放索盘，将拉索编号并吊装到放索盘上，吊装时预应力拉索的张拉端必需外露，以便顺直铺放。由于本工程主桁架是梭形，横截面是倒三角形（见图），故没有采用常规拉索从一端由卷扬机牵引，而是采用将拉索在地面沿桁架展开，利用吊车将其吊装到位，然后用铅丝临时捆扎，人工将其布入鞍槽，即避免了对拉索的摩擦破坏，也减少了对主桁架和格构柱的侧向受力。
4）张拉设备的就位和索头的固定
张拉前，根据预应力张拉端的尺寸、张拉力，设计合适的张拉工装（见图）。待抗拔基础达到设计强度后，预应力拉索铺放完毕后立即安装张拉设备，必需在拉索的每个张拉端安装一套张拉工装，并由张拉技术负责人在张拉前全面检查张拉设备，保证张拉过程中设备的可靠性。
3.2.2预应力拉索张拉
1）根据工程现场情况，安装张拉工装，配套千斤顶、油泵、压力传感器，张拉力可以由压力传感器直接读出。在张拉过程中要十分注意两个千斤顶一定要对称放置，且处于桁架平面轴线上，避免主桁架产生平面外应力，影响结构的整体稳定性。
2）环境温度控制 张拉过程要保持环境温度基本恒定，宜选择夜间或早、晚施工，避免阳光直射，使桁架产生温差,张拉过程温差控制在5℃以内为宜。
4）张拉步骤为确保整体桁架达到设计挠度要求，将张拉操作分为4个阶段进行。○1 第一阶段 张拉至设计应力值的20%；○2第二阶段张拉至结构挠度值为100～150mm ；○3第三阶段张拉至设计结构标高并起拱50mm；○4第四阶段逐根调整使桁架达到设计标高要求。
各阶段张拉应注意○1由于拉索本身重量大，在铺放完毕后并不是保持顺直，而是在自重的作用下有所下垂。进行第一阶段张拉的目的是使预应力拉索克服重力，保持顺直。在这个状态下记录张拉端的丝扣长度，作为张拉伸长值的初始读数，然后进入第二阶段张拉。○2第二阶段的张拉是整个张拉过程的重要环节，第二阶段张拉力约200kN，挠度控制是张拉施工过程的关键。○3考虑到张拉工装变形、千斤顶回油、拉索预应力徐变及转角摩擦引起的预应力损失，顾在第三阶段，对主体桁架进行起拱，起拱高度50mm。在第三阶段张拉完成后，钢结构屋架脱离下部支撑，可以拆除屋架下面的支撑架。○4第四阶段主要是对各主桁架进行微调。由于张拉一榀桁架拉索时，会影响到其它索的索力值，该榀桁架的挠度也会发生变化，所以在第三阶段张拉完成后，必须对索进行调整。
4、质量要求
1）特制螺杆、锚杯、螺母，均采用“非荧光黑磁粉”进行全数无损探伤。索锚头张拉装置所使用的圆钢、钢板的材质及焊接质量应符合设计及施工验收规范《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001。
2）张拉设备形心应与预应力钢索在同一轴线上，以保证预应力钢索在进行张拉时不产生偏心。
3）张拉过程严格按照操作规程进行，控制给油速度，给油时间不应低于1min；当挠度达到设计时，要求停止加压，并保持压力2小时以上，观测挠度变化情况，更具挠度变化值再补张拉。
4）预应力拉索张拉以挠度控制为主，悬臂梁端挠度按设计要求f≤L/80；桁架跨中挠度按设计要求f≤L/300。另外利用张拉力进行校核，杆件应力控制δ≤300mpa。整个过程中对结构的变形进行严格控制，预应力钢索张拉完毕后，应立即测量校对，如有异常暂停张拉，待查明原因，并采取有效措施后，再继续张拉。
5）张拉前应确保抗拔基础砼强度达到设计强度，结构支座及约束情况符合设计要求，尽量避免由于索张拉造成结构支座发生较大偏移情况。
6、效益分析
索托结构是我国具有自主知识产权的新型结构，预应力拉锁安装采用吊车直接吊装与常规卷扬机索引相比较具有显著的经济效益。
实现分布流水施工，提高了跨中支撑架的周转次数。每一主框架拉索施工减少用卷扬机2台及附属设施。索托结构减少了对格构柱索鞍和拉索的摩擦损坏，减轻了拉索牵引时的施工难度，减少了补张拉，保证了一次成功率。保证了施工过程中桁架的整体稳定性和作业人员的安全。
参考文献：
冶金工业部建筑研究总院 GB50205－2001《钢结构工程施工质量验收规范》[S]北京：中国计划出版社，2002
Building Research Institute of Ministry of Metallurgical Industry GB 50205-2001 Code for acceptance of construction quality of steel structures[S] Beijing: China Planning Press,2002.(in China)
建筑施工手冊（第四版）编写组 建筑施工手册2[M]北京：中国建筑工业出版社，2003
Architecture construction manual(fourth edition)prepared by the group. Architecture construction manual 2 [M] Beijing: China Architecture & BuildingPress,2003.(in China)
中国钢结构协会. 建筑钢结构施工手册[M]北京：中国计划出版社，2002
China Steel Association. Architecture Steel structure construction manual[M] Beijing: China Planning Press,2002.(in China)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。