彭 磊
浙江江南工程管理股份有限公司 浙江杭州 310013
【摘要】：随着城市建设的发展与建筑技术的进步，大跨度建筑已经成为建筑结构发展的主要方向之一。体育类建筑大空间大跨度，一直是设计师们思考和追求的方向。本文以某体育中心为例，阐述预应力张拉索施工过程中的控制要点。
【关键词】：张拉索 工艺流程 提升 措施
前言：
随着人们对钢筋和预应力术认识的不断深入，如何节约材料及如何设计更加美观的结构成为大新课题。于是索结构逐渐进入人们的视野，高承载力及空间利用高效率使其成为一种常见的结构形式 。结合某体育中心工程实例及索结构工程中的监理实践经验，主要从预应力张拉索施工准备、施工工序及流程、施工过程等方面阐述施工控制要点。
一、工程概况
某体育中心项目建设用地面积158123.40平方米，净用地面积为138341.32平方米，总建筑面积144160平方米。由1个30000座体育场、1个8000座体育馆和1个1000座游泳馆组成，并配套建设户外体育公园。
体育场整体结构呈“椭圆”形（如图1所示），椭圆屋盖长轴长为237.66米，短轴长为205.9米，结构顶标高为46.5米，如图1所示。上部结构有三大部分组成：1）赛场内区域看台罩棚，采用大开口车辐式索承网格结构；2）赛场外区域屋盖，采用张弦结构体系；3）屋盖立面采用平面桁架结构体系。体育场的索系施工主要包含6根Ф110mm的优质密封索和72根Ф75、Ф95高钒索钢索形式（如图2所示）
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二、预应力张拉索施工工艺及流程
根据本工程结构特点，索系在提升和连接过程整体按照结构受力顺序进行施工，总体施工顺序为：布置胎架→拼装环索→将斜提的36根径向索与环索连接→安装36个环索垂直提升工装→环索索系提升就位→环索索夹就位→72根径向索安装就位→补装环索上的斜撑→分阶段、分批次张拉径向索（期间部分胎架提前卸载）→拆除支撑胎架→安装屋面、马道等。
在拉索安装过程中，单榀桁架径向索的施工顺序如下：环索索夹就位→径索提升→径向索一端与环索索夹连接就位→径向索索夹与内撑杆连接→径向索索夹与外撑杆连接→径索张拉端索头就位。
三、预应力张拉索施工前质量控制要点
3.1、原材报验与进场检验
（1）、拉索尺寸复核
此步骤对每根钢索长度逐根复核，由制作方进行监查，钢索质量控制人员进行旁站监督和记录。将浇注锚具之后的拉索重新张拉至设计要求的制作荷载，采用专用计量工具对拉索两端锚具孔中心之间的长度进行实测并记录，实测尺寸与图纸尺寸之间的最大误差不应超过±10mm，否则应视为不合格。
（2）、成品检测
索构件的加工制作精度和材料属性是否与设计图纸及本方案的深化设计一致，是本工程能否顺利实施的关键，然而，索构件一般均是在工厂内形成成品后运至现场，一旦出厂时出现偏差或精度不能满足要求，设计意图难以实现，将会给工程的质量、工期带来不利影响。在索构件生产过程中拟派专职工程师和索材生产商共同进行成品索的出厂检验，包括成品索的索长确定、标记点位置、超张拉和索材弹性模量监测实验等。
（3）、进场检验
拉索进场后，需对索体、锚具及零配件的出厂报告、产品质量保证书、检验报告以及品种、规格、色泽、数量进行验收，如检查无误，要求及时整理资料和材料产品检验批，报审到监理单位进行物资资料报验。
3.2钢索的成品保护
1）、钢索在防护前必须表面处理，认真除污。
2）、预应力钢索及配件运输及吊装、运输过程中尽量避免碰撞挤压。
3）、预应力钢索及径向钢拉杆在铺放使用前，应妥善保存放在干燥平整的地方，下边要有垫木，上面采取防雨措施，以避免材料锈蚀；切忌砸压和接触电气焊作业，避免损伤。
4）、展索过程中避免出现过大的弯折现象，同时应用展索小车辅助，以防止索体与混凝土板和锯齿梁的摩擦。
5）、径向索展索应用吊装带或者钢丝绳在锯齿梁上固定住径向索的索头，防止索头的滑动以及与锯齿梁的摩擦。
四、预应力张拉索施工过程中质量控制要点
4.1索系地面拼装施工顺序及流程
本工程索系地面拼装施工的主要顺序如下：环索、径索展索→下层环索铺放→环索索夹安放→下层环索索头连接→上层环索铺放→环索索夹盖板安装→上层环索索头连接→提升径索与环索索夹连接→提升径索与工装索连接→索系地面拼装完成。
4.2提升过程及控制措施
4.2.1提升过程
本工程通过72个提升点，采用垂直提升（为主）和径向斜提（为辅）的提升方案，来实现索系的整体提升。其中每根径向索2-3吨，提升索系中共36根，6根环索重约380吨，环索索夹每个约2t，提升总重量大约为650吨，提升高度大约13米。地面搭设胎架，将索在胎架上展开，展开位置为最终态平面投影往内偏移400-800mm处，索系的提升以垂直提升为主、径向斜提为辅。
环索提升是安装施工的关键内容之一，也是本工程施工的难点，以环索提升为例，本工程提升吊点布置如下：垂直提升吊点选择为北部区域的偶数点和南部区域的奇数点、剩余的环索索夹作为径向斜提点。提升施工的具体步骤如下：
第一步：将工装设备，配件，传感器等等通过卷扬机或者导链吊上环梁与径向桁架和环向桁架连接的部位，并与工装索连接好；
第二步：将要提升的径向索和工装索一端进行连接，非提升径向索先不连，工装索另一端与提升孔连接，另外在工装索上做好起始点的标记；另外将要提升的环索索夹与已经连接好工装索的工装件进行连接。
第三步：检查各提升点设备、工装件连接和控制系统是否连接可靠，同步提升系统的控制键是否正常，并进行预紧，72个点的工装索按照力值或者距离进行预紧；
工装索的预紧分为36根斜拉索与36根垂直提升索，提升前注意72根索一定要预紧，控制在环索索夹将动未动的情况，垂提以工装索崩上力，环索索夹将动未动，不脱离胎架为准。
第四步：进行预提升，预提升是对设备在负荷状态下的检查，是设备检查的工作的延续。预提升力控制在初步提升力的30%左右，一般持续半小时左右，以环索不脱离胎架为准，预提升准备提升短轴向的35-38轴，长轴向的53-57轴；
第五步：预提升完毕并检查各设备工作正常，开始正式提升作业第一步--悬停，悬停作业是指将环索提升至脱离胎架一定高度，一般控制在1m左右，持续时间为1天，悬停期间需要查看各工装设备、控制系统工作是否正常外，还要查看钢构的工作状态，包括连接螺栓、焊缝以及临时支撑架的情况等，如有异常情况出现则立即停止提升作业，排除不利因素后在进行施工。
4.2.2、提升控制措施
（1）设置力传感器和位移传感器，过程中以力传感器为主，位移传感器为辅助。
（2）先到先就位原则：考虑到现实与理论计算上的同步性偏差，则有无论是径索还是环索索夹，均采取先到先就位的原则，各个轴线的索头，即各个轴线的环索（径向索）索夹不论哪一个轴线先到位置，则先就位；
（3）安全控制措施
1）索系碰撞分析
索系提升过程中，经碰撞分析检查，环索和径向索与胎架无严重的碰撞情况发生，但是由于部分胎架本身布置时离径向索设计位置相接近，径向索在提升过程中离胎架的距离也会比较近，需要在提升过程中多加观察，避免拉索与外圈胎架发生碰撞。
同理，经碰撞分析检查，环索与内圈无明显碰撞情况发生，但是 4 个对角（约30°）区域需要重点观察，避免拉索与内圈胎架发生碰撞，，垂直提升点处应该加设钢丝绳进行斜拉保护，避免在提升过程中，尤其是脱胎过程中因为施工操作失误而产生的可能碰撞。
由于提升过程中的位形变化比较缓慢，过程中若有径向索与钢结构支撑架发生碰撞，及时调整相邻轴线的环索索夹高度与径向索索力即可，因为过程中径向索的索力很小，与钢结构支撑架发生接触的安全风险可控。
（2）索系与混凝土（钢结构支架）的防护
索系预紧完成后，仍然与混凝土有接触，过程中产生摩擦的应做防护措施，用木板，木方，橡胶垫进行防；与钢结构支撑架底座有碰撞的，应及时告知轴号，让钢结构进行切除与防护。
五、结束语
预应力张拉索施工应从选择具有资质及较强施工能力的专业施工队伍开始，严格审核深化设计，严格控制材料构件的加工制作精度，施工过程中设置相应的质量控制点，跟踪检查复核消除质量隐患。同时借鉴先进的施工及管理经验，在施工过程中强化管理意识提高责任心，正确运用质量控制手段，加强预控和检查，达到有效控制预应力张拉索施工质量的目的，促进预应力张拉索的发展。
【参考文献】：
1.GB50205-2020《钢结构结构施工质量验收规范》
2.JGJ 257-2012《索结构技术规程》
3. 建设工程监理规范（GB50319-2013）；
4、建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2013）；