专利名称：大跨度双向预应力索安装方法
技术领域：
本发明涉及一种钢桁架的预应力索安装方法。
背景技术：
国家体育馆屋面结构呈南高北低的波浪形曲线，钢屋架为单曲面双向张弦桁架钢结构，钢屋架平面投影为两个矩形，纵向长195.5m，横向宽114m。其上弦为正交正放的平面桁架，横向18榀，纵向14榀，网格间距为8.5m，结构高度为1.518～3.973m。钢屋架下弦为双向预应力空间张拉索网，横向14榀，纵向8榀带索，横向为双索，纵向为单索。桁架通过角部八个三向固定球铰支座、六个双向滑动球铰支座和七十个单向滑动球铰支座支承在周边劲性钢筋混凝土柱顶。由于比赛馆跨度超大，屋架中的预应力索是超大跨度、双向空间网格形式，单索重量达1.7~8.5吨，安装高度为28.22~33.62米，还由于比赛馆四周有多层已先期施工的劲性钢筋混凝土框架看台，工期紧张，施工总体安排需要组织立体交叉施工，因此，如何最大限度地减少对看台和其它后续工程的影响，省工省时地安装大跨度双向预应力索就成为钢桁架施工中的技术难题。传统的安装方法是在屋架就位完成后再安装预应力索，这样就会大大耗费大量工时，延长工期，而且会影响看台等其它工程的施工。
发明内容本发明的目的是提供一种大跨度双向预应力索安装方法，主要解决省工省时地安装大跨度双向预应力索、实现立体交叉施工的技术问题。
本发明的目的是这样实现的这种大跨度双向预应力索安装方法，其特征在于施工步骤如下步骤1，架设拼装钢桁架的拼装平台、短滑道和穿索支撑系统；步骤2，在拼装平台上拼装好三榀钢桁架后，将第一榀钢桁架滑移出拼装平台至短滑道的悬挑处，将横向预应力索的索端沿横向放索通道牵引到第一榀钢桁架的铸钢节点处，将横向预应力索的索端与铸钢节点固定连接；步骤3，待第五榀钢桁架拼装好后，将第三榀钢桁架滑移出拼装平台至短滑道的悬挑处，在第三榀钢桁架的每个铸钢节点下面固定连接钢撑杆和索夹节点及横向预应力索；步骤4，滑到第四榀时，将纵向预应力索放置到纵索放索平台，并沿纵索放索平台放开，同时安装钢撑杆及索夹节点上部；步骤5，将纵向预应力索从纵向预应力索安装脚手架下放到钢撑杆下端位置，将纵向预应力索与索夹节点连接；步骤6，将横向预应力索与索夹节点连接；步骤7，将纵向预应力索的端部固定在铸钢节点上，并预紧；步骤8，随后每拼装好一榀钢桁架，向前滑移出一榀；步骤9，进行下一榀钢桁架滑移，如此循环，完成双向带索钢桁架的滑移和所有索体的安装；步骤10，进行双向预应力索张拉，形成双向预应力空间张拉索网。
上述架设拼装平台和穿索支撑系统的方法如下首先在屋架支撑体系横向的一端部高架一个用于拼装钢屋架、安装钢撑杆和穿索的拼装平台，在屋架支撑体系的边轴和中轴搭设用于带索屋架滑移的支撑架、检修平台、边滑道和中滑道；在拼装平台的外侧相对于横向预应力索延长线的地面位置安装横向预应力索盘，并在该地高空搭设横向预应力索吊装平台，自横向预应力索吊装平台至拼装平台的内侧、相对于横向预应力索延长线位置安装横向放索通道，每隔两道横向放索通道、在横向放索通道的上面搭设短滑道，短滑道向外悬挑一段长度；在屋架支撑体系纵向的一端外侧架设纵向预应力索盘平台，在屋架支撑体系纵向的另一端内侧高空搭设卷扬机平台，在纵向预应力索的位置、拼装平台的内侧架设一排纵索放索平台和高度低于索夹节点的索夹节点安装平台。
上述纵索放索平台沿放索方向搭设，距离钢桁架底面1.4-1.5m。
上述横向预应力索经滚筒被牵引到横向放索通道。
上述横向预应力索的索端与铸钢节点固定连接的方法是将横向预应力索盘放置在靠近柱的两侧，将横向预应力索吊到横向预应力索吊装平台处，将横向预应力索沿横向放索通道牵引到钢桁架的铸钢节点安装位置，先将预应力索端螺母卸下，将横向预应力索的索端穿过铸钢节点，再将螺母再次拧上，完成横向预应力索端的固定工作，横向预应力索另一索头的安装固定，待钢桁架滑移到位后进行。上述横向预应力索的索端与铸钢节点由螺母固定连接。
上述步骤5中纵向预应力索与索夹节点的连接方法是先将纵向预应力索按照在工厂中做好的标记位置，将纵向预应力索连同索球一起穿过索夹节点的纵向孔道，由螺栓将索夹节点的夹板紧固，完成索夹节点的安装。
上述步骤6中横向预应力索与索夹节点连接的方法是首先将索体外保护拆除，露出内侧PE上做好的索夹节点安装标记，根据索球的宽度，画出索球两侧的安装位置，按照安装位置将索球固定到索体上，横向预应力索连同索球一起穿过索夹节点的横向孔道，拧紧螺丝后完成索夹节点安装。
本发明与现有传统技术相比具有的有益效果本发明省工、省时，双向穿索和钢屋架带索滑移同步完成，减少了安装施工对其它工序的影响，解决了在有限工期内安装大跨度双向预应力索、实现立体交叉施工的技术难题。施工中采取了在钢屋架桁架上连接钢撑杆，钢撑杆连接在屋架上弦平面桁架与双向预应力索之间，钢撑杆长度1.5m～9.248m。钢撑杆的下端连接夹板节点，夹板节点开有上下错开的纵向预应力索孔道和横向预应力索孔道，纵向预应力索穿过纵向预应力索孔道，横向预应力索穿过横向预应力索孔道，形成双向预应力空间张拉索网，在夹板节点处呈伞状。一方向的预应力索要预紧张拉，另一方向要带索滑移，在屋架滑移时携带双向预应力索实现带索累计滑移。
图1是本发明钢桁架的结构示意图；图2是拼装平台和穿索支撑系统的平面布置示意图；图3是图2的I-I剖面示意图；图4是图2的II-II剖面示意图；图5是图2的III-III剖面示意图；图6是图2的IV-IV剖面示意图；图7是图2的V-V剖面示意图；图8是图2的VI-VI剖面示意图。
图9是滚筒的安装位置示意图。
图10是横向预应力索和纵向预应力索与索夹节点连接的示意图。
图中1-拼装平台、2-支撑架、3-检修平台、4-边滑道、5-中滑道、6-横向预应力索盘、7-横向预应力索吊装平台、8-横向放索通道、9-短滑道、10-纵向预应力索盘平台、11-卷扬机平台、12-纵索放索平台、13-索夹节点安装平台、14-横向预应力索、15-纵向预应力索、16-柱、17-看台、18-滚筒、19-钢桁架、20-焊接球节点、21-铸钢节点、22-钢撑杆、23-索夹节点、231-横向孔道、232-纵向孔道。
具体实施方式
实施例参见图1-9所示，双向预应力索安装方法如下步骤1，架设拼装钢桁架19的拼装平台1、短滑道9和穿索支撑系统；步骤2，在拼装平台上拼装好三榀钢桁架后，将第一榀钢桁架滑移出拼装平台1至短滑道9的悬挑处，将横向预应力索14的索端沿横向放索通道牵引到第一榀钢桁架的铸钢节点21处，将横向预应力索14的索端与铸钢节点21固定连接；步骤3，待第五榀钢桁架拼装好后，将第三榀钢桁架滑移出拼装平台至短滑道9的悬挑处，在第三榀钢桁架的每个铸钢节点21下面固定连接钢撑杆22和索夹节点23及横向预应力索14；步骤4，滑到第四榀时，将纵向预应力索15放置到纵索放索平台12，并沿纵索放索平台12放开，同时安装钢撑杆22及索夹节点上部；步骤5，将纵向预应力索15从纵向预应力索安装脚手架下放到钢撑杆下端位置，将纵向预应力索15与索夹节点23连接；步骤6，将横向预应力索与索夹节点23连接；步骤7，将纵向预应力索15的端部固定在铸钢节点21上，并预紧；步骤8，随后每拼装好一榀钢桁架，向前滑移出一榀；步骤9，进行下一榀钢桁架滑移，如此循环，完成双向带索钢桁架的滑移和所有索体的安装；步骤10，进行双向预应力索张拉，形成双向预应力空间张拉索网。
上述架设拼装平台和穿索支撑系统的方法如下首先在屋架支撑体系横向的一端部高架一个用于拼装钢屋架、安装钢撑杆和穿索的拼装平台1，在屋架支撑体系的边轴和中轴搭设用于带索屋架滑移的支撑架2、检修平台3、边滑道4和中滑道5；在拼装平台的外侧相对于横向预应力索延长线的地面位置安装横向预应力索盘6，并在该地高空搭设横向预应力索吊装平台7，自横向预应力索吊装平台7至拼装平台1的内侧、相对于横向预应力索延长线位置安装横向放索通道8，每隔两道横向放索通道、在横向放索通道的上面搭设短滑道9，短滑道9向外悬挑一段长度；在屋架支撑体系纵向的一端外侧架设纵向预应力索盘平台10，在屋架支撑体系纵向的另一端内侧高空搭设卷扬机平台11，在纵向预应力索的位置、拼装平台的内侧架设一排纵索放索平台12和高度低于索夹节点的索夹节点安装平台13。
上述纵索放索平台12沿放索方向搭设，距离钢桁架底面1.4-1.5m。
上述横向预应力索14经滚筒18被牵引到横向放索通道8。
上述横向预应力索14的索端与铸钢节点21固定连接的方法是将横向预应力索盘6放置在靠近柱16的两侧，将横向预应力索14吊到横向预应力索吊装平台7处，将横向预应力索14沿横向放索通道8牵引到钢桁架的铸钢节点21安装位置，先将预应力索端螺母卸下，将横向预应力索14的索端穿过铸钢节点21，再将螺母再次拧上，完成横向预应力索端的固定工作，横向预应力索14另一索头的安装固定，待钢桁架滑移到位后进行。上述横向预应力索14的索端与铸钢节点21由螺母固定连接。
上述步骤5中纵向预应力索15与索夹节点23的连接方法参见图10先将纵向预应力索按照在工厂中做好的标记位置，将纵向预应力索15连同索球一起穿过索夹节点的纵向孔道232，由螺栓将索夹节点的夹板紧固，完成索夹节点的安装。
(a)、纵向预应力索共8根，一次安装一根，索盘放置于南侧结构外侧混凝土楼板上用标准节搭设的平台上，卷扬机放置在北侧拼装平台支撑架的水平联系梁上；(b)、沿放索方向搭设一条距离钢结构桁架底面1.5m的脚手架；(c)、利用吊车将索从体育馆外侧地面吊装到放索盘上，然后采用卷扬机将索牵引放开到纵向预应力索放索平台上；(d)、将放好的索用倒链缓慢向下放到撑杆节点安装位置。
(e)、纵向预应力索安装需在桁架滑移出拼装平台支撑架到达短滑道悬挑处进行，按索上标记使纵向预应力索两端索头固定。
上述步骤6中横向预应力索14与索夹节点23连接的方法参见图10首先将索体外保护拆除，露出内侧PE上做好的索夹节点安装标记，根据索球的宽度，画出索球两侧的安装位置，按照安装位置将索球固定到索体上，横向预应力索14连同索球一起穿过索夹节点的横向孔道231，拧紧螺丝后完成索夹节点安装。
(I)、横向预应力索共28根，索盘放置于基坑内靠近柱的两侧；(II)、利用吊车将索吊到横向预应力索吊装操作平台处，采用2个倒链及棕绳(一个起到安全绳的作用，防止倒链松脱后索体下坠)固定后，吊车摘勾，进行下一根索的吊装；(III)、在吊装操作平台处用倒链将索体缓慢向上提升，在钢结构拼装脚手架内部的横向预应力索通道内，人工辅助移动水平段索体，缓慢的将索体牵引到铸钢及撑杆节点安装位置。
(IV)、索头穿过铸钢节点是比较复杂的一项工作，穿过方法是首先将锚具上的螺母卸下，采用倒链和吊装带将索体沿着铸钢件上的索孔方向向上牵引，缓慢的将索体牵引进索孔，露出索端锚具，将螺母再次拧上，完成横向预应力索的穿索工作。
(V)、横向预应力索另一方向索端节点安装，需待桁架滑移到位后才能进行。
索夹安装首先在第一榀桁架滑出安装平台时，将横向预应力索全部安装到铸钢节点中，拧好螺母；然后进行桁架滑移；滑到第三榀时，安装横向预应力索，首先将索体外保护拆除，露出内侧PE上做好的索夹节点安装标记，根据索球的宽度，画出索球两侧的安装位置，按照安装位置将索球固定到索体上，最后将横向预应力索连同索球一起通过索夹板固定到撑杆上，拧紧螺丝后完成索夹节点安装。
滑到第四榀时，纵向预应力索和横向预应力索要同时安装，待它们全部牵引放开，同时竖向撑杆安装完成后，先将纵向预应力索按照在工厂中做好的标记位置，将纵向预应力索连同索球一起通过索夹板固定到撑杆上，然后再将横向预应力索连同索球一起通过索夹板固定到撑杆上，完成索夹节点安装。
权利要求
1.一种大跨度双向预应力索安装方法，其特征在于施工步骤如下步骤1，架设拼装钢桁架的拼装平台、短滑道和穿索支撑系统；步骤2，在拼装平台上拼装好三榀钢桁架后，将第一榀钢桁架滑移出拼装平台至短滑道的悬挑处，将横向预应力索的索端沿横向放索通道牵引到第一榀钢桁架的铸钢节点处，将横向预应力索的索端与铸钢节点固定连接；步骤3，待第五榀钢桁架拼装好后，将第三榀钢桁架滑移出拼装平台至短滑道的悬挑处，在第三榀钢桁架的每个铸钢节点下面固定连接钢撑杆和索夹节点及横向预应力索；步骤4，滑到第四榀时，将纵向预应力索放置到纵索放索平台，并沿纵索放索平台放开，同时安装钢撑杆及索夹节点上部；步骤5，将纵向预应力索从纵向预应力索安装脚手架下放到钢撑杆下端位置，将纵向预应力索与索夹节点连接；步骤6，将横向预应力索与索夹节点连接；步骤7，将纵向预应力索的端部固定在铸钢节点上，并预紧；步骤8，随后每拼装好一榀钢桁架，向前滑移出一榀；步骤9，进行下一榀钢桁架滑移，如此循环，完成双向带索钢桁架的滑移和所有索体的安装；步骤10，进行双向预应力索张拉，形成双向预应力空间张拉索网。
2.根据权利要求1所述的大跨度双向预应力索安装方法，其特征在于上述架设拼装平台和穿索支撑系统的方法如下首先在屋架支撑体系横向的一端部高架一个用于拼装钢屋架、安装钢撑杆和穿索的拼装平台，在屋架支撑体系的边轴和中轴搭设用于带索屋架滑移的支撑架、检修平台、边滑道和中滑道；在拼装平台的外侧相对于横向预应力索延长线的地面位置安装横向预应力索盘，并在该地高空搭设横向预应力索吊装平台，自横向预应力索吊装平台至拼装平台的内侧、相对于横向预应力索延长线位置安装横向放索通道，每隔两道横向放索通道、在横向放索通道的上面搭设短滑道，短滑道9向外悬挑一段长度；在屋架支撑体系纵向的一端外侧架设纵向预应力索盘平台，在屋架支撑体系纵向的另一端内侧高空搭设卷扬机平台，在纵向预应力索的位置、拼装平台的内侧架设一排纵索放索平台和高度低于索夹节点的索夹节点安装平台。
3.根据权利要求2所述的大跨度双向预应力索安装方法，其特征在于上述纵索放索平台沿放索方向搭设，距离钢桁架底面1.4-1.5m。
4.根据权利要求2所述的大跨度双向预应力索安装方法，其特征在于上述横向预应力索经滚筒被牵引到横向放索通道。
5.根据权利要求1或2所述的大跨度双向预应力索安装方法，其特征在于上述横向预应力索的索端与铸钢节点固定连接的方法是将横向预应力索盘放置在靠近柱的两侧，将横向预应力索吊到横向预应力索吊装平台处，将横向预应力索沿横向放索通道牵引到钢桁架的铸钢节点安装位置，先将预应力索端螺母卸下，将横向预应力索的索端穿过铸钢节点，再将螺母再次拧上，完成横向预应力索端的固定工作，横向预应力索另一索头的安装固定，待钢桁架滑移到位后进行。
6.根据权利要求5所述的大跨度双向预应力索安装方法，其特征在于上述横向预应力索的索端与铸钢节点由螺母固定连接。
7.根据权利要求1所述的大跨度双向预应力索安装方法，其特征在于上述步骤5中纵向预应力索与索夹节点的连接方法是先将纵向预应力索按照在工厂中做好的标记位置，将纵向预应力索连同索球一起穿过索夹节点的纵向孔道，由螺栓将索夹节点的夹板紧固，完成索夹节点的安装。
8.根据权利要求1所述的大跨度双向预应力索安装方法，其特征在于上述步骤6中横向预应力索与索夹节点连接的方法是首先将索体外保护拆除，露出内侧PE上做好的索夹节点安装标记，根据索球的宽度，画出索球两侧的安装位置，按照安装位置将索球固定到索体上，横向预应力索连同索球一起穿过索夹节点的横向孔道，拧紧螺丝后完成索夹节点安装。
全文摘要
一种大跨度双向预应力索安装方法，先架设拼装平台、短滑道和穿索支撑系统；在拼装平台上拼装好三榀钢桁架后，将第一榀钢桁架滑移出拼装平台至短滑道的悬挑处，将横向预应力索的索端牵引到第一榀钢桁架的铸钢节点处，将横向预应力索的索端与铸钢节点固定连接；待第五榀钢桁架拼装好后，将第三榀钢桁架滑移出拼装平台至短滑道的悬挑处，在第三榀钢桁架的每个铸钢节点下面固定连接钢撑杆和索夹节点及横向预应力索；滑到第四榀时，安装好钢撑杆后，将纵向预应力索和横向预应力索与索夹节点连接，如此循环，完成所有索体的安装，张拉后形成双向预应力空间张拉索网。解决了省工省时地安装大跨度双向预应力索、实现立体交叉施工的技术问题。
文档编号E04G21/12GK101029519SQ20071020032
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月23日 优先权日2007年3月23日
发明者王甦, 杨郡, 李宝丹, 李文建, 杨鸿良, 刘健, 王秀枝, 崔嵬, 徐建设, 娄峰, 孙治国, 秦杰, 徐瑞荣, 成会斌, 李凯, 吕中庆, 徐朝信, 蔡雪峰, 刘旭 申请人:北京城建集团有限责任公司