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摘 要：本篇文章开篇简要对刚性网格索穹顶结构的概念和施工特点作了介绍，在对其结构有了一定的了解之后，结合国内外已经建成的刚性网格索穹顶建筑，重点讨论了刚性索穹顶结构的施工成型方法，并针对现有施工技术的不足，提出相应的改进方法，以供相关人员参考。
关键词：刚性网格；索穹顶；施工；成型方法
近年来，刚性网格索穹顶结构以其造型新颖、施工周期短等多种特点被广泛应用于大跨度、大空间建筑的屋面结构设计中，为大空间建筑屋面设计注入了新的血液，提高了建筑屋面设计水平。目前，在我国范围内应用刚性网格索穹顶结构施工建造而成的索穹顶建筑只有两座，刚性网格索穹顶结构的应用与发展仍处于研究阶段。
一、刚性网格索穹顶结构的概述
1、什么是刚性网格索穹顶结构
索穹顶结构是一种采用大量预应力钢索构建而成的，具有极高结构效率的空间结构体系，多用于大空间建筑的屋盖设计。由索穹顶结构建造而成的建筑屋面具有造型新颖、结构受力合理、工程造价经济、施工周期短的特点，但在其结构的实际施工过程中，由于其结构的节点分布比较稀疏，索网结构缺乏一定的刚性，所以容易发生失稳现象。为了解决这一问题，相关人员对索穹顶结构进行了进一步探索，并在其基础之上研发并提出了一种新型的，可解决索网结构刚度不足的刚柔并济型空间结构，即刚性网格索穹顶结构。
2、刚性网格索穹顶结构的特点
刚性网格索穹顶结构是在索穹顶结构基础上发展起来的一种组合空间结构体系，其结构体系的上部所覆盖的是刚性网格，下部是柔性的索穹顶结构，上下部相互结合，便可解决索穹顶结构刚性不足，容易失稳的问题。同样，刚性网格索穹顶结构适用于各种大跨度、大空间建筑的屋盖设计与施工中。
相比于传统结构的施工方式而言，刚性网格索穹顶结构的施工成型需要预应力的支持，施工成型阶段中，索穹顶结构上部的刚性网格只作为整体结构的外荷载，负责承受外界压力或冲力，不参与索穹顶结构的内部受力。只有在使用阶段，刚性网格才会与下部的索穹顶结构协同工作，共同承受和抵抗外界各种作用力。需要注意的是，刚性索穹顶结构用于大空间建筑的屋盖设计时，要求其结构的整体装配程度要高，对索穹顶结构节点的连接有特殊要求。
二、对刚性网格索穹顶结构施工成型方法的分析
就目前来说，世界上成功应用刚性网格索穹顶结构的大空间建筑并不多，我国范围内的成功案例也仅仅只有两座。由此看来，刚性网格索穹顶结构的探索之路还很长。下面以国内外已经成功建成的索穹顶结构建筑为例，对刚性网格索穹顶结构的施工成型方法作详细讨论。
1、国内某城市大型体育馆
某城市大型体育馆在屋盖设计上首次采用Geiger型索穹顶结构体系，向人们成功展示了索穹顶结构的独特造型以及艺术魅力。其结构的施工方法大致如下：
1.1地面组装脊索和压杆的上部节点。该工程所有拉索采用普通钢绞线束，脊索经编梳成束。除最外环的斜索外，其余斜索则是从脊索中分离出来。
1.2脊索和中心拉力环预先连接就位，然后将脊索网和中心拉力环拎起置于中心塔架顶部。
1.3撑杆的下部连接铸件临时固定于地面，将环索与相应的铸件连接，环索按原长下料，无须留有调节余量，下料时扣除了弹性伸长量。
1.4拎起撑杆与脊索上铸件连接，环锁被一起吊至空中。由于环索本身的自重效应，导致撑杆下部向内倾斜。
1.5将斜索牵引至相应内环撑杆下方撑杆下方，设置临时吊篮，操作人员在吊篮里进行斜索的辅助就位和安装。
2、国外某一刚性网格索穹顶建筑
某国家第一次成功采用了Levy型的刚性网格索穹顶结构形式，其建筑的整体规模与国内某城市大型体育馆的规模相差无异，但索穹顶结构形式的差异却很大。因此，Levy型刚性网格索穹顶结构的施工成型方法也与体育馆屋盖结构的施工方法有所区别，下面对其结构的施工方法做大致讲解。
2.1地面组装中心张力索桁架和脊索网。中心张力索桁架进行地面组装以减小空中作业，索均制成特定长度，并预张拉，以确保设计长度。每个索段均预先做好记号，以便于节点的准确安装和固定。
2.2脊索网同步牵引并伴随中心桁架两端提升。52台千斤顶同步牵引辅助索提升脊索网，同时利用两台起重机在桁架两端将桁架吊起。
2.3外环索初步提升就位。地面铺设环索，并穿过撑杆下端焊接节点临时锚固，然后张拉辅助索，将环索初步提升就位。
2.4外环撑杆安装。外环索就位后，用吊机把撑杆吊至脊索和环索之间，先在底部与环索上的节点连接，然后将撑杆与脊索上的节点连接。
2.5斜索牵引安装。安装斜索的牵引辅助索和千斤顶，千斤顶安装于辅助索靠近斜道一端，同步张拉辅助索，以牵引斜索索头至撑杆下端锚固节点，千斤顶回油，放松辅助索，斜索受力。
三、索穹顶结构施工成型方法的改进与创新
为克服现有索穹顶结构施工中索杆安装成型存在的脊索和斜索牵引难度和牵引力加大，而中心拉力环支撑高度固定不变，从而导致逐环索杆安装高空作业量加大和施工安全风险加大等不利因素，本文提出了一种索穹顶塔架提升索杆累积安装方法。
索穹顶塔架提升索杆累积安装方法根据索穹顶的设计标高和中心拉力环的对应位置，设置略高于索穹顶结构顶点安装高度的提升塔架，在塔架顶部设置多点同步提升设备，将脊索网内环索系与中心拉力环相连，外环索系用辅助牵引索与外环梁相连，塔架顶部的提升设备对中心拉力环进行均匀提升，边提升边进行位于不同安装高度的各环环索、桅杆和斜索的扩展累积安装，待所有拉索和桅杆安装完毕后，对最外环斜索进行分阶段张拉成型。
四、结束语
综上所述，刚性网格索穹顶结构多应用于大空间建筑的屋盖设计，其结构在施工过程中由于需要预应力的支持，给建筑施工带来了很大的难度。本篇文章在分析了国内外已有的刚性网格索穹顶建筑施工方法以后，提出利用索穹顶塔架提升索杆累积安装张拉成型法可有效减小施工难度，保证刚性网格索穹顶结构的高空作业安全，提高大空间建筑屋盖结构的稳定性。是以，在以后的索穹顶建筑施工中，可大量采用索穹顶塔架提升索杆累积安装张拉成型方法，保证索穹顶建筑的施工质量以及施工安全。
参考文献
[1]朱江，厉林海.索穹顶结构施工成形方法比较与分析[J].山西建筑.2011（21）
[2]董石麟，袁行飞.索穹顶结构体系若干问题研究新进展[J].浙江大学学报（工学版）.2008（01）
[3]郭正兴，罗斌，杨杰，朱颖曾，仇荣根，陈骥赢.刚性屋面索穹顶施工关键技术研究及工程应用[J]
关键词：刚性网格；索穹顶；施工；成型方法
近年来，刚性网格索穹顶结构以其造型新颖、施工周期短等多种特点被广泛应用于大跨度、大空间建筑的屋面结构设计中，为大空间建筑屋面设计注入了新的血液，提高了建筑屋面设计水平。目前，在我国范围内应用刚性网格索穹顶结构施工建造而成的索穹顶建筑只有两座，刚性网格索穹顶结构的应用与发展仍处于研究阶段。
一、刚性网格索穹顶结构的概述
1、什么是刚性网格索穹顶结构
索穹顶结构是一种采用大量预应力钢索构建而成的，具有极高结构效率的空间结构体系，多用于大空间建筑的屋盖设计。由索穹顶结构建造而成的建筑屋面具有造型新颖、结构受力合理、工程造价经济、施工周期短的特点，但在其结构的实际施工过程中，由于其结构的节点分布比较稀疏，索网结构缺乏一定的刚性，所以容易发生失稳现象。为了解决这一问题，相关人员对索穹顶结构进行了进一步探索，并在其基础之上研发并提出了一种新型的，可解决索网结构刚度不足的刚柔并济型空间结构，即刚性网格索穹顶结构。
2、刚性网格索穹顶结构的特点
刚性网格索穹顶结构是在索穹顶结构基础上发展起来的一种组合空间结构体系，其结构体系的上部所覆盖的是刚性网格，下部是柔性的索穹顶结构，上下部相互结合，便可解决索穹顶结构刚性不足，容易失稳的问题。同样，刚性网格索穹顶结构适用于各种大跨度、大空间建筑的屋盖设计与施工中。
相比于传统结构的施工方式而言，刚性网格索穹顶结构的施工成型需要预应力的支持，施工成型阶段中，索穹顶结构上部的刚性网格只作为整体结构的外荷载，负责承受外界压力或冲力，不参与索穹顶结构的内部受力。只有在使用阶段，刚性网格才会与下部的索穹顶结构协同工作，共同承受和抵抗外界各种作用力。需要注意的是，刚性索穹顶结构用于大空间建筑的屋盖设计时，要求其结构的整体装配程度要高，对索穹顶结构节点的连接有特殊要求。
二、对刚性网格索穹顶结构施工成型方法的分析
就目前来说，世界上成功应用刚性网格索穹顶结构的大空间建筑并不多，我国范围内的成功案例也仅仅只有两座。由此看来，刚性网格索穹顶结构的探索之路还很长。下面以国内外已经成功建成的索穹顶结构建筑为例，对刚性网格索穹顶结构的施工成型方法作详细讨论。
1、国内某城市大型体育馆
某城市大型体育馆在屋盖设计上首次采用Geiger型索穹顶结构体系，向人们成功展示了索穹顶结构的独特造型以及艺术魅力。其结构的施工方法大致如下：
1.1地面组装脊索和压杆的上部节点。该工程所有拉索采用普通钢绞线束，脊索经编梳成束。除最外环的斜索外，其余斜索则是从脊索中分离出来。
1.2脊索和中心拉力环预先连接就位，然后将脊索网和中心拉力环拎起置于中心塔架顶部。
1.3撑杆的下部连接铸件临时固定于地面，将环索与相应的铸件连接，环索按原长下料，无须留有调节余量，下料时扣除了弹性伸长量。
1.4拎起撑杆与脊索上铸件连接，环锁被一起吊至空中。由于环索本身的自重效应，导致撑杆下部向内倾斜。
1.5将斜索牵引至相应内环撑杆下方撑杆下方，设置临时吊篮，操作人员在吊篮里进行斜索的辅助就位和安装。
2、国外某一刚性网格索穹顶建筑
某国家第一次成功采用了Levy型的刚性网格索穹顶结构形式，其建筑的整体规模与国内某城市大型体育馆的规模相差无异，但索穹顶结构形式的差异却很大。因此，Levy型刚性网格索穹顶结构的施工成型方法也与体育馆屋盖结构的施工方法有所区别，下面对其结构的施工方法做大致讲解。
2.1地面组装中心张力索桁架和脊索网。中心张力索桁架进行地面组装以减小空中作业，索均制成特定长度，并预张拉，以确保设计长度。每个索段均预先做好记号，以便于节点的准确安装和固定。
2.2脊索网同步牵引并伴随中心桁架两端提升。52台千斤顶同步牵引辅助索提升脊索网，同时利用两台起重机在桁架两端将桁架吊起。
2.3外环索初步提升就位。地面铺设环索，并穿过撑杆下端焊接节点临时锚固，然后张拉辅助索，将环索初步提升就位。
2.4外环撑杆安装。外环索就位后，用吊机把撑杆吊至脊索和环索之间，先在底部与环索上的节点连接，然后将撑杆与脊索上的节点连接。
2.5斜索牵引安装。安装斜索的牵引辅助索和千斤顶，千斤顶安装于辅助索靠近斜道一端，同步张拉辅助索，以牵引斜索索头至撑杆下端锚固节点，千斤顶回油，放松辅助索，斜索受力。
三、索穹顶结构施工成型方法的改进与创新
为克服现有索穹顶结构施工中索杆安装成型存在的脊索和斜索牵引难度和牵引力加大，而中心拉力环支撑高度固定不变，从而导致逐环索杆安装高空作业量加大和施工安全风险加大等不利因素，本文提出了一种索穹顶塔架提升索杆累积安装方法。
索穹顶塔架提升索杆累积安装方法根据索穹顶的设计标高和中心拉力环的对应位置，设置略高于索穹顶结构顶点安装高度的提升塔架，在塔架顶部设置多点同步提升设备，将脊索网内环索系与中心拉力环相连，外环索系用辅助牵引索与外环梁相连，塔架顶部的提升设备对中心拉力环进行均匀提升，边提升边进行位于不同安装高度的各环环索、桅杆和斜索的扩展累积安装，待所有拉索和桅杆安装完毕后，对最外环斜索进行分阶段张拉成型。
四、结束语
综上所述，刚性网格索穹顶结构多应用于大空间建筑的屋盖设计，其结构在施工过程中由于需要预应力的支持，给建筑施工带来了很大的难度。本篇文章在分析了国内外已有的刚性网格索穹顶建筑施工方法以后，提出利用索穹顶塔架提升索杆累积安装张拉成型法可有效减小施工难度，保证刚性网格索穹顶结构的高空作业安全，提高大空间建筑屋盖结构的稳定性。是以，在以后的索穹顶建筑施工中，可大量采用索穹顶塔架提升索杆累积安装张拉成型方法，保证索穹顶建筑的施工质量以及施工安全。
参考文献
[1]朱江，厉林海.索穹顶结构施工成形方法比较与分析[J].山西建筑.2011（21）
[2]董石麟，袁行飞.索穹顶结构体系若干问题研究新进展[J].浙江大学学报（工学版）.2008（01）
[3]郭正兴，罗斌，杨杰，朱颖曾，仇荣根，陈骥赢.刚性屋面索穹顶施工关键技术研究及工程应用[J]