论文部分内容阅读
中图分类号：TU391文献标识码： A
一、工程概况：
大连市体育馆总建筑面积约8.1万平方米，座位数1.8万人，体育馆地下一层，地上五层，本工程主体结构为弦支穹顶结构体系，在空间上呈椭球体，跨度为116.4m×145.4 m ，最高点高度为45米，矢跨比1/10，上部采用巨型倒三角形桁架结构，型芯线垂直高度2.4m，整个结构通过46个支座固定于外环钢环梁上，东侧最高点与西侧最低点相差6米，弦支穹顶单层网壳中心部位为弦支穹顶内环，主体管桁架下弦为拉索结构。
拉索共分为3道环向索、64根径向索，钢索通过环向桁架与径向桁架交接节点处向下设置的64根垂直撑杆相互连接。撑杆高度6～10m不等。钢索直径φ80～φ105mm，总重约82t。环索的各项参数如下表所示：
课题1：在主体屋面鋼结构安装全部完成，安装支架全部拆除后，因中部斗屏设计吊挂重量变更增加，需对顶部12根杆件进行加固；
课题2：索夹滑移力较大，需对索夹采取加固措施。
二、弦杆加固技术：
1、问题的提出：
在主体屋面钢结构安装全部完成，安装支架全部拆除后，因中部斗屏设计吊挂重量变更增加40吨，经结构验算后，斗屏四周桁架杆件有12根需要进行空间更换，而此时所有杆件已处于受荷状态。由于安装用临时支架已全部拆除，如重新布置临时支架，势必极大地增加工程费用，延长施工周期。为此，如何在保证结构安全的条件下，顺利更换这12根杆件，尽量减少工程费用、缩短施工周期是我们所面临的关键课题。
原设计杆件及对应更换后杆件如下：
杆件加固位置图
2、加固技术要点：
在结构荷载已施加的情况下，在不增加节点临时支架、不拆除原杆件的基础上，通过采取相应措施，采用增加套管的方式对所需杆件进行加固。
要求：所加固的杆件套管内径必须大于被加固杆件的外径。如有必要可采取加大套管的方式来解决问题，不过本项内容中所需更换的12根杆件均能满足此要求。
3、加固工艺：
确定更换后杆件的长度，将杆件剖开分成两片，成对捆绑、编号→新增杆件两端相贯线切口现场放样加工→安装中间定位环（定位环与原杆点焊，当间隙2.5mm时可缠铁丝）→安装新增杆件，相对两半片间用临时固定耳板固定→两半片间焊接→新增杆件两端相贯线接口焊接。
在新增套管与原有杆件间每隔间距500mm加装圆环，以保证两者之间的同心度。杆件加固形式如下图：
4、焊接顺序：
先将杆件两半焊缝焊接完毕，而后再焊杆件两端焊缝。以减少焊缝收缩对杆件产生的内应力影响。
5、焊接要求：
新增杆件的焊缝质量等级为二级。焊接人员要求选用经过专项培训的高级焊工。
为避免对接焊缝焊接过程杆件弯曲和扭曲变形，焊接对称或两面交替且分段、间断进行，以降低局部焊接热量，减小焊接变形。杆件两端接口焊接过程也采取小规范措施降低局部焊接温度，以减少焊接对两端受力杆件的影响。焊接根据现场情况采用手工电焊的方式进行。
6、结论：整个加固方案经专家论证后，实施过程安全可靠，实施结果达到了设计要求。加固过程中，经比对计算机应力变化实时监测结果，整个桁架内应力无变化。
三、索夹加固技术：
1、问题的提出：
本工程环向索为椭圆形布置，在张拉过程中，有些节点径向索在环向索方向产生的分力较大，从而使索夹与环向索之间相对滑移力也较大。按设计计算，索夹最大滑移力为298kN。
按照设计要求，索夹的抗滑移力应达到最大滑移力的3倍，也就是要达到894kN。由于在索具厂做抗滑移试验时，按正常情况设计的DLSF1.3索夹，在理想状况下最大的抗滑移力也只达到360 kN，远远满足不了设计要求；而要达到设计要求的抗滑移力，索夹体积又非常大、十分笨重。由于工期较紧，本工程所用索夹已按原设计要求全部加工完毕。根据现场情况，我们提出增加辅助索的方案，设计院采纳并通过专家论证，用这种方法解决抗滑移问题安全可靠而又十分经济。
索夹加工形式如下：
图二 索夹的加工形式图
索夹固定在撑杆下端，环向索通过索夹与撑杆相连。环向索与索夹之间通过摩擦力相对固定。根据设计要求，在整个索系受力过程中，索夹与环索之间的摩擦力大于滑移力，并具有一定的安全系数是保证整个系统安全的关键。
2、辅助索的增加
考虑到整体结构和施工安全，经设计方同意，当索夹滑移力大于100kN时，索夹用φ5×31连系索加固。
超过100kN时的索夹型号和设计滑移力见下表：
图三受力较大的内环和三环索夹平面布置图
从上表可以看出内环和三环索夹部分需要作加固抗滑移处理，内环、三环索夹滑移处理方案如下图：
图四内环索夹滑移处理方案
图五三环索夹滑移处理方案
内环和三环索夹滑移处理方案中，索夹之间的连系索除内环索夹DLSJ1.1和DLSJ1.8之间由于空间过小采用刚性拉杆外，其余全部采用柔性拉索。在索夹本体上焊接经调制处理的厚度40mm材质Q345B的单耳板，用销轴与拉索或拉杆的叉耳相连，详见图纸。
图六 辅助索耳板及销轴图
耳板焊接时应对索体进行保护，禁止焊渣及焊弧伤害索体，与索体接触的索夹温升不得超过100°C。耳板焊接后应进行磁粉探伤，按JB/T6061-1992标准，达到Ⅱ级合格。
内环索夹DLSJ1.2和DLSJ1.3是设计滑移力最大的两个，两个设计滑移力之和为518kN，因此选用φ5×31连系索和直径φ55、强度级别Q460的钢拉杆。连系索的破断拉力为1017kN，φ55钢拉杆额载1215kN。在不考虑索夹圆柱头内六角螺钉预紧力产生的抗滑移阻力时，经计算拉索仍有2.0、拉杆仍有2.3倍抗滑移的安全系数。加固后的内环索夹DLSJ1.1和DLSJ1.8如下图所示。
图七 刚性拉杆加固图
本方案施工方便简单、安全可靠，目前已实施完成，结构体检表明，完全满足设计要求。
一、工程概况：
大连市体育馆总建筑面积约8.1万平方米，座位数1.8万人，体育馆地下一层，地上五层，本工程主体结构为弦支穹顶结构体系，在空间上呈椭球体，跨度为116.4m×145.4 m ，最高点高度为45米，矢跨比1/10，上部采用巨型倒三角形桁架结构，型芯线垂直高度2.4m，整个结构通过46个支座固定于外环钢环梁上，东侧最高点与西侧最低点相差6米，弦支穹顶单层网壳中心部位为弦支穹顶内环，主体管桁架下弦为拉索结构。
拉索共分为3道环向索、64根径向索，钢索通过环向桁架与径向桁架交接节点处向下设置的64根垂直撑杆相互连接。撑杆高度6～10m不等。钢索直径φ80～φ105mm，总重约82t。环索的各项参数如下表所示：
课题1：在主体屋面鋼结构安装全部完成，安装支架全部拆除后，因中部斗屏设计吊挂重量变更增加，需对顶部12根杆件进行加固；
课题2：索夹滑移力较大，需对索夹采取加固措施。
二、弦杆加固技术：
1、问题的提出：
在主体屋面钢结构安装全部完成，安装支架全部拆除后，因中部斗屏设计吊挂重量变更增加40吨，经结构验算后，斗屏四周桁架杆件有12根需要进行空间更换，而此时所有杆件已处于受荷状态。由于安装用临时支架已全部拆除，如重新布置临时支架，势必极大地增加工程费用，延长施工周期。为此，如何在保证结构安全的条件下，顺利更换这12根杆件，尽量减少工程费用、缩短施工周期是我们所面临的关键课题。
原设计杆件及对应更换后杆件如下：
杆件加固位置图
2、加固技术要点：
在结构荷载已施加的情况下，在不增加节点临时支架、不拆除原杆件的基础上，通过采取相应措施，采用增加套管的方式对所需杆件进行加固。
要求：所加固的杆件套管内径必须大于被加固杆件的外径。如有必要可采取加大套管的方式来解决问题，不过本项内容中所需更换的12根杆件均能满足此要求。
3、加固工艺：
确定更换后杆件的长度，将杆件剖开分成两片，成对捆绑、编号→新增杆件两端相贯线切口现场放样加工→安装中间定位环（定位环与原杆点焊，当间隙2.5mm时可缠铁丝）→安装新增杆件，相对两半片间用临时固定耳板固定→两半片间焊接→新增杆件两端相贯线接口焊接。
在新增套管与原有杆件间每隔间距500mm加装圆环，以保证两者之间的同心度。杆件加固形式如下图：
4、焊接顺序：
先将杆件两半焊缝焊接完毕，而后再焊杆件两端焊缝。以减少焊缝收缩对杆件产生的内应力影响。
5、焊接要求：
新增杆件的焊缝质量等级为二级。焊接人员要求选用经过专项培训的高级焊工。
为避免对接焊缝焊接过程杆件弯曲和扭曲变形，焊接对称或两面交替且分段、间断进行，以降低局部焊接热量，减小焊接变形。杆件两端接口焊接过程也采取小规范措施降低局部焊接温度，以减少焊接对两端受力杆件的影响。焊接根据现场情况采用手工电焊的方式进行。
6、结论：整个加固方案经专家论证后，实施过程安全可靠，实施结果达到了设计要求。加固过程中，经比对计算机应力变化实时监测结果，整个桁架内应力无变化。
三、索夹加固技术：
1、问题的提出：
本工程环向索为椭圆形布置，在张拉过程中，有些节点径向索在环向索方向产生的分力较大，从而使索夹与环向索之间相对滑移力也较大。按设计计算，索夹最大滑移力为298kN。
按照设计要求，索夹的抗滑移力应达到最大滑移力的3倍，也就是要达到894kN。由于在索具厂做抗滑移试验时，按正常情况设计的DLSF1.3索夹，在理想状况下最大的抗滑移力也只达到360 kN，远远满足不了设计要求；而要达到设计要求的抗滑移力，索夹体积又非常大、十分笨重。由于工期较紧，本工程所用索夹已按原设计要求全部加工完毕。根据现场情况，我们提出增加辅助索的方案，设计院采纳并通过专家论证，用这种方法解决抗滑移问题安全可靠而又十分经济。
索夹加工形式如下：
图二 索夹的加工形式图
索夹固定在撑杆下端，环向索通过索夹与撑杆相连。环向索与索夹之间通过摩擦力相对固定。根据设计要求，在整个索系受力过程中，索夹与环索之间的摩擦力大于滑移力，并具有一定的安全系数是保证整个系统安全的关键。
2、辅助索的增加
考虑到整体结构和施工安全，经设计方同意，当索夹滑移力大于100kN时，索夹用φ5×31连系索加固。
超过100kN时的索夹型号和设计滑移力见下表：
图三受力较大的内环和三环索夹平面布置图
从上表可以看出内环和三环索夹部分需要作加固抗滑移处理，内环、三环索夹滑移处理方案如下图：
图四内环索夹滑移处理方案
图五三环索夹滑移处理方案
内环和三环索夹滑移处理方案中，索夹之间的连系索除内环索夹DLSJ1.1和DLSJ1.8之间由于空间过小采用刚性拉杆外，其余全部采用柔性拉索。在索夹本体上焊接经调制处理的厚度40mm材质Q345B的单耳板，用销轴与拉索或拉杆的叉耳相连，详见图纸。
图六 辅助索耳板及销轴图
耳板焊接时应对索体进行保护，禁止焊渣及焊弧伤害索体，与索体接触的索夹温升不得超过100°C。耳板焊接后应进行磁粉探伤，按JB/T6061-1992标准，达到Ⅱ级合格。
内环索夹DLSJ1.2和DLSJ1.3是设计滑移力最大的两个，两个设计滑移力之和为518kN，因此选用φ5×31连系索和直径φ55、强度级别Q460的钢拉杆。连系索的破断拉力为1017kN，φ55钢拉杆额载1215kN。在不考虑索夹圆柱头内六角螺钉预紧力产生的抗滑移阻力时，经计算拉索仍有2.0、拉杆仍有2.3倍抗滑移的安全系数。加固后的内环索夹DLSJ1.1和DLSJ1.8如下图所示。
图七 刚性拉杆加固图
本方案施工方便简单、安全可靠，目前已实施完成，结构体检表明，完全满足设计要求。