[摘要]  介紹泰州師范學(xué)校體育館菱形平面鞍形索網(wǎng)屋蓋結構施工工藝，包括錨夾具設計、邊梁立模放線(xiàn)、索孔預埋鋼管制作及安裝、箱形邊梁混凝土澆筑、鋼索制作及安裝、索網(wǎng)張拉以及屋面施工工藝等。

    [關(guān)鍵詞]  體育館  鞍形索網(wǎng)  屋蓋  預應力  鋼絞線(xiàn)  懸索結構

    泰州師范學(xué)校體育館位于江蘇省泰州市師范學(xué)校校園內，建成后將作為該校的一個(gè)標志性建筑。該工程屋蓋采用雙曲拋物面鞍形索網(wǎng)結構形式，平面形狀為近似菱形，對角尺寸為69.6m×67.2m，平面面積約為3459.5m2.索網(wǎng)懸掛在4根直線(xiàn)形箱形邊梁上，梁截面為1400mm×1800mm，混凝土為 C50.索網(wǎng)共設計有承重索（主索）40束，每束為j15.24鋼絞線(xiàn)；穩定索（副索）4l束，每束為1jl 5.24鋼絞線(xiàn)。索網(wǎng)網(wǎng)格水平投影尺寸為1.6m×1.6m，中央主索的矢度和中央副索的拱度均為6m。

    1  施工工藝流程

    本工程索網(wǎng)結構施工工藝流程為：邊梁立�！鷺怂骶W(wǎng)孔位→綁扎鋼筋→安裝鋼管→焊接灌漿管和泌水管

    搭滿(mǎn)堂腳手架→鋼索錨具安裝→鋼索下料鋼管制作

    →澆筑邊梁混凝土→混凝土養護→索網(wǎng)張拉→孔道灌漿→端頭封裹。

    2  錨具及夾具設計

    2.1  錨具及其配件設計

    本工程選用的鋼索為個(gè)15.24低松弛鍍鋅鋼絞線(xiàn)，由于索與索之間的相互影響，在張拉的最后階段需對鋼索的內力進(jìn)行微調，所以自行設計了一套非標準帶微調的夾片錨具。主索使用雙孔夾片錨具，副索使用單孔夾片錨具。夾片錨錨板有外螺紋，可以在張拉的最后階段通過(guò)螺紋對索的內力進(jìn)行適當調整，有利于索網(wǎng)成型，給施工帶來(lái)方便。該錨具委托錨具廠(chǎng)加工，錨具的性能要求必須達到國家規定的I類(lèi)錨具標準（即ηa≧0.95，apu，tot≧2%），確保錨固性能的可靠性。

    2.2  夾具、立柱設計

    對主索與副索之間的連接與固定，經(jīng)過(guò)多次反復研究，自行設計了如圖2所示的節點(diǎn)。

    3  邊梁立模及放線(xiàn)

    本工程鋼筋混凝土箱形邊梁的施工難度較大。邊梁截面呈扭曲的平行四邊形（不考慮大梁外側的掛板），截面尺寸為1400mm×1800mm。

    天溝底板底模支模時(shí)要嚴格按照設計圖紙，不能過(guò)高或過(guò)低，過(guò)高不能保證天溝深度，為屋面排水帶來(lái)困難；過(guò)低則將出現索的預埋鋼管嵌入天溝底板。邊梁外模、底模、邊模及天溝底板模安裝完畢并經(jīng)檢查符合要求后，即可定出索孔位置。索孔位置用紅十字線(xiàn)標明，并寫(xiě)上所屬索號，以便安裝鋼管。待所有索孔位置都準確定位后，即可綁扎混凝土大梁內除隔板之外的鋼筋。

    4  索孔鋼管制作及安裝

    4.1  鋼管制作

    主副索索孔留孔材料分別選用??76mm×3.75mm和??48mm×3.5mm普通焊接鋼管。鋼管在制作安裝前要進(jìn)行精確計算，考慮端部?jì)劝伎琢艨咨疃�。下料時(shí)依據下料長(cháng)度表逐一下料，用紅色鉛筆在鋼管上寫(xiě)編號、所屬索號及長(cháng)度，以便識別分辨。鋼管一端切口為直 角，另一端（安裝時(shí)與邊梁內側模板貼緊）切割成45°。

    焊接錨墊板時(shí)要注意將管中心與鐵板孔中心對準，螺旋筋同時(shí)焊接固定在錨墊板—亡（見(jiàn)圖4）。

    4.2  鋼管安裝

    在邊梁內，主副索預埋鋼管呈交叉布置，每根主管同時(shí)與2根副管在空間相交，每根副管也同時(shí)與2根主管相交。鋼管按放線(xiàn)位置確定后。用鋼筋井字架焊接在邊梁上筋上，以固定其位置。端部用麻絲堵嚴，以防止澆混凝土時(shí)流進(jìn)從漿。先安裝主管，后安裝副管，副管直接與主管焊接在一起。鋼管安裝固定完華后，制作文裝預留孔模板。由于預留孔外側面是不規則的四邊形、制作有一定的難度。經(jīng)考慮幾種方案，最終選用水盒廣的方法—）即用長(cháng)度不限的l 80mm寬、l0Omm厚的木板訂成截面為l 80mm×180mm的正方形長(cháng)木盒，再逐一量測預留孔4條梭的長(cháng)度，用鋸準備下料。木盒子要與錨墊板嚴格垂直，盒內塞滿(mǎn)水泥紙以防漏漿。木盒子用??6短鋼筋四面點(diǎn)焊在錨墊板和模板上，正下面托1根鋼筋與邊梁底筋或底模焊在一起（見(jiàn)圖5）。

    鋼管安裝過(guò)程中及女裝完成后必須逐一對每根鋼管的位置進(jìn)行檢查和校核，確保其準確無(wú)誤。索孔定位及鋼管安裝位置準確性直接關(guān)系到索網(wǎng)形成后節點(diǎn)標高能否達到設計要求，在設計中、甲方及總包施工單位相關(guān)人員的密切合作下，使這一極其關(guān)鍵的工作得宜順利完成、并經(jīng)復核、滿(mǎn)足設計要求。

    5  混凝土澆筑

    索孔安裝完畢后，即可綁扎隔板鋼筋，立隔板模板，并經(jīng)設計、質(zhì)檢部門(mén)作隱蔽工程驗收合格后澆筑邊梁及輔梁的混凝土。由于邊梁為箱形梁，根據截面尺寸，先澆下部 1200mm高的部分（包括隔板）；待這部分混凝土初凝后即可拆除其模板，然后再支頂板模板，再一次澆筑成型。澆筑順序如圖6所示，輔梁混凝土同時(shí)澆筑�；炷�土為C50，添加減水劑。澆筑混凝土過(guò)程中應避免振搗棒直接接觸鋼管，以免使鋼管位置產(chǎn)生偏移，并確保預埋鋼管的暢通。當益板混凝土達到一定強度后，拆除邊梁內外側模板，清理端部孔道。

    6  制索

    6.1  鋼索的防腐防火處理

    以往懸索結構施工，對鋼索的防腐處理較為復雜，需除銹、除油、包裹等，工期長(cháng)、耗用人工量大。本工程簡(jiǎn)化了鋼索防腐處理，鋼索直接采用鍍鋅鋼絞線(xiàn)，包覆厚度為1mm以上的高密度聚乙烯塑料套管。索網(wǎng)的防火處理，采用在索網(wǎng)上剛防火涂料的方法。并且在立柱及夾具上涂防火涂料。

    為防止索孔段灌漿后水泥漿對鋼索表面鍍鋅層產(chǎn)生腐蝕作用，在裸露鋼索表面刷l層環(huán)氧樹(shù)脂。

    6.2  鋼索的下料

    鋼索在下料前應抽樣復驗，內容包括外觀(guān)、外形尺寸、σb、σ600等，并出具相應檢驗報告。鋼鎖采用砂輪切割機下料，為保證下料長(cháng)度的準確性，采用定長(cháng)下料的方法。在每束鋼  鋼鎖上均用膠皮帶牢固地粘上寫(xiě)有所屬索號和長(cháng)度的標簽。以供穿束時(shí)對號入座。鋼索的下料長(cháng)度必須準確。不能過(guò)短或過(guò)長(cháng)，并注意保護塑料套管。

    下料前先要以索網(wǎng)初始態(tài)的曲線(xiàn)形狀為基淮進(jìn)行計算、下科長(cháng)度應把理論長(cháng)度加長(cháng)至梁邊，再加上張拉工作長(cháng)度和施工誤差等。  另外在下料的應實(shí)際放樣，以校核下料長(cháng)度是否準確。

    懸索結構鋼索一般在下料前要進(jìn)行預張拉，本工程采用的低松弛鋼絞線(xiàn)，系在張力下生產(chǎn)，經(jīng)試驗證明，不進(jìn)行預張拉仍具有良好的線(xiàn)彈性，因此，實(shí)際施工不進(jìn)行預張拉，直接  使用。

    7  鋼索安裝及索網(wǎng)初步調整

    7.1  鋼索安裝

    在高空架設鋼索是懸索結構施工中難度較大、并且很重要的工序。由土建施工單位用廖48mm×3.5mm的鋼管搭設滿(mǎn)堂腳手架，在邊梁混凝土強度達到50％，并檢查所有孔道均清理完畢后，即可掛束。先掛主索，后掛副索。主索依次從x40→x0l，副索從y01→y4l開(kāi)始對稱(chēng)安裝直到y2l索。掛索采用全人工用繩索拉的方法，按照在鋼索上作的標記線(xiàn)將錨  具安裝到位。用卸甲卡在主索上防止副索向中間下滑，使副索在水平投影方向上是一條直線(xiàn)，并確保主副索在投影方向保持正交，在張拉日才適時(shí)再對這些卸甲的位置進(jìn)行調整，張拉結束后即可卸掉卸甲。

    7.2  索網(wǎng)的調整

    在所有主副索都安裝完畢后，對照節點(diǎn)設計標高值對索網(wǎng)進(jìn)行調整，使索網(wǎng)曲面初步成型，此即為初始態(tài)。

    7.3  安裝夾具及立柱

    索網(wǎng)初步成型后，開(kāi)始安裝夾具及小立柱，順序為先安裝馬道位置處的夾具（計207個(gè)），再安裝其它普通節點(diǎn)夾具及小立柱，所有夾具的螺母均不擰緊。待索網(wǎng)張拉完畢經(jīng)驗收合格后再擰緊。為防止夾具對鋼索的外包塑料皮可能產(chǎn)生的損傷，在節點(diǎn)處副索外包裹1層1mm厚的鉛板，隨后安裝剪刀撐（見(jiàn)圖7）。間樣，其與立柱連接的螺母待張拉結束后再擰緊。

    8  索網(wǎng)張拉工藝

    張拉是懸索屋蓋結構施工的關(guān)鍵工序。通過(guò)張拉使各索內力和索網(wǎng)節點(diǎn)標高都達到設汁要求。只有在邊梁混凝土強度達到100％以后守能進(jìn)行張拉。由于是輕層蓋，故不必將張拉與加屋面荷載交替進(jìn)行�？梢栽谥鞲彼魅�部張拉完畢后。再鋪設檁條和層面板及懸掛吊頂。

    張拉工藝中，其關(guān)鍵鍵環(huán)節是張拉順序、循環(huán)次數及張拉力的大小等。針對本工程懸索屋蓋基本上具有雙向軸對稱(chēng)的特點(diǎn)。張拉順序原則定為先副索后主索。分別從中心向四周  依次進(jìn)行，在兩端各用1臺張拉設備同步進(jìn)行張拉。穩定索張拉用YCN-23型千斤頂，承重索張拉用YC-60型千斤頂，均配以高精度0.4級壓力表。張拉順序如圖8所示。

    為盡量使鋼索及邊緣構件均勻受力，張拉工作原計劃分20％、50％、66％、80％、100％共5次循環(huán)，然后再進(jìn)行數輪調整。張拉過(guò)程中同時(shí)控制內力和節點(diǎn)標高，按照設計人員的意圖，張拉以應力控制為主，標高控制為輔。

    張拉開(kāi)始前測試所有標高控制點(diǎn)的標高，發(fā)現大部分節點(diǎn)的實(shí)際標高均低于設計值。經(jīng)研究決定第1輪先張拉主索，后張拉副索。在每輪張拉結束后測讀所有傳感器讀數，監測索網(wǎng)內力。實(shí)際張拉過(guò)程中，在第2輪張拉完成后通過(guò)分析內力測試數據，發(fā)現大部分副索的內力已達到或超過(guò)第3輪設計的拉力，故經(jīng)設計同意，取消第 3輪，直接張拉第4輪80％。最后一輪調整張拉時(shí)使用撐腳，張拉順序為先拉主索，再拉副索。為消除錨具回縮的影響（每端約4mm），調整張拉時(shí)微調的方法為張拉力到位后擰緊錨杯外面的大螺母。經(jīng)過(guò)3輪張拉和2輪調整以后，將傳感器的測試結果與設計提供的索內力進(jìn)行比較，并由設計人員認可，達到設計要求，至此張拉結束。

    張拉結束以后，逐一將所有節點(diǎn)的夾具、立柱上的剪刀撐擰緊。切斷兩端多余鋼絞線(xiàn)，使其露出錨具不少于50mm.為保證在邊緣構件內的孔道與鋼絞線(xiàn)形成有粘結，改善錨具受力狀況，要進(jìn)行索孔灌漿和端頭封裹。這兩項工作一定要引起足夠的重視，因為灌漿和封裹的質(zhì)量直接影響到索網(wǎng)的防腐措施是否有效持久，從而影響到索網(wǎng)的安全與壽命。

    灌漿之前，先將孔道兩端作初步封閉，并嚴防索網(wǎng)顫動(dòng)。灌漿用材料為425號普通硅酸鹽水泥、飲用水、JM III 混凝土減水微膨脹外加劑，水灰比為0.37.灌漿設備為手動(dòng)輕型壓漿泵，每個(gè)孔道要一次連續灌完，直至泌水孔冒漿后方可停止�？椎赖吞帪楣酀{孔，高處為泌水孔。最后，用C30細石混凝土將端頭與錨具封裹，以防銹蝕。

    9  檀條加工和安裝工藝

    屋面擦條采用高200mm、厚1.6mm的內卷邊槽鋼鋼擦條。為使索網(wǎng)受載均勻且與受力分析相對應，檁條架設在索網(wǎng)節點(diǎn)立柱上，通過(guò)角鋼與之連接。

    檁條步長(cháng)為1.6m，長(cháng)度采用實(shí)測的方法，即在索網(wǎng)張拉縮柬，立柱、剪刀撐部擰緊到位以后實(shí)際量測每根檁條的尺寸，標注在平面圖上。依此進(jìn)行加工生產(chǎn)、安裝。

    檁條安裝完畢以后，鋪設彩鋼層面板。該分部工程由上海寶鋼集團彩色鋼板廠(chǎng)負責施工。主要質(zhì)量指標是采用隱藏式卡扣固定彩鋼板，現場(chǎng)軋制，整條安裝，確保滿(mǎn)足防水保溫等建筑要求。屋面板及檁條與鋼索連接牢固可靠，并具有令人滿(mǎn)意的使用壽命。