摘要：隨著經濟、科技的快速發展，國內外建造了很多大型的建筑結構。由于自身的優點，張弦梁結構作為一種張拉大跨度空間結構被用于越來越多的大型建筑。本文結合張弦梁結構自身的一些特點和對其它大跨度空間結構施工技術，對預應力張弦梁結構在施工關鍵技術進行了探討。
　　關鍵詞：張弦梁，施工技術，支撐
　　
　　由日本教授M.Saitoh于80年代提出的張弦梁結構是一種新型雜交屋蓋結構形式，是通過撐桿將拱(梁)和索雜交而成。它充分發揮了拱型結構的受力優勢同時充分利用索材的高抗拉強度，使結構集受力合理、施工快捷、形式簡潔、造型新穎等眾多優點于一身。由于自身的優點，張弦梁結構作為一種張拉大跨度空間結構被用于越來越多的大型建筑。顧名思義，這種結構最初是由“將弦進行張拉，與梁組合”這一基本形式而得名，隨著對這種結構體系的深入研究和理解，又出現了一些其他形式，但各種形式的張弦結構在組成上具有共同特點那就是均通過撐桿連接抗彎構件（如梁，拱）和抗拉構件（如索），通過在抗拉構件上施加預應力，減輕壓彎構件負擔的自平衡體系。
　　一、引言
　　較大跨度的預應力張弦梁結構在施工過程中表現出諸多技術和力學問題，主要包括：
　　1.索端節點部位厚板與鑄鋼件的焊接；
　　2.張弦梁在吊裝及吊裝過程中結構及構件的穩定性計算；
　　3.設置臨時支撐的最佳布置及對結構安全的影響；
　　4.拆撐過程中的安全問題及計算；
　　5.結構的成型問題及計算；
　　6.結構的整體提升方法及設計計算；
　　7.對結構進行必要的實時監測等。
　　二、平面張弦梁制作工程中的索端節點部位厚板與鑄鋼件的焊接
　　對焊縫進行分類，重點攻克鑄鋼件與80鋼板坡口節點設計及焊接工藝要求，焊接材料選擇，采用CO2半自動氣體保護焊的方法，編制合理的焊接程序，控制焊接變形和消除焊接應力，成功的解決了鑄鋼件與80厚鋼板焊接的難題；并且在不采用“伽馬源”檢測的情況下，采用超聲波和X光拍片分層的探傷工藝，對出廠焊縫進行了100%無損檢測，保證了焊接質量。
　　三、結構構件吊裝過程分析
　　3.1吊點的選擇及原則
　　在決定張弦梁結構的吊裝方案時，吊點的選擇和吊點的分布是首先要考慮的問題。例如一平直的簡支梁結構，要將其吊裝到設計標高與兩柱頭連接，其吊點的選擇和吊點的分布要保證起吊后的梁在自重作用下兩端的軸向相對變形等于或接近零，這樣吊裝到設計位置的梁就能準確的就位，不會超長也不會縮短。依據這個原則，吊點的選擇要滿足下面兩條：
　　1.吊件兩端的軸向相對變形等于或接近零
　　2.吊件的變形和彎矩分布比較均勻，且數值最小
　　這樣可以最大限度的保證吊裝過程的安全進行。如果吊件的截面沿軸向是變化的或結構自重分布不均勻，則吊點的選擇按上述原則通過有限元結構分析軟件計算確定。一般情況下，吊繩與吊件軸線之間有一定的夾角(通常在45~60)，吊繩水平分力會對構件產生軸向壓力，計算時要考慮到它們的影響。
　　3.2平面外的屈曲分析
　　在制定吊裝方案時，確定吊點及其分布，對于張弦梁結構僅憑經驗是不夠的，必須通過必要的分析和計算才能確定。最重要的是在起吊過程中，結構在保證平面內穩定條件下，不發生平面外失穩。平面內穩定主要是驗算上弦構件的局部失穩或強度破壞。平面外失穩是一個整體失穩破壞，與吊點的多少和分布有密切關系。吊點愈多，愈不會發生平面外失穩。當張弦梁結構的上弦為桁架結構時，平面外整體穩定計算是一個比較復雜的問題，可把桁架模擬成實腹式構件進行簡化分析，也可應用ANSYS有限元軟件計算其平面外特征值，來評價結構平面外的穩定性能。
　　四、臨時支撐和永久支撐的相互作用
　　4.1拆撐過程的關鍵問題
　　大多數結構都存在結構安裝完畢后，臨時支撐拆除的問題，簡單的稱為拆撐過程。對拆撐過程而言，有三大組成要素：永久結構、臨時結構和千斤頂。相對于安裝過程而言，永久結構已經形成一個整體，剛度較大，同時相對于使用期荷載而言，結構在拆撐過程中的安全儲備較大，但是由于拆撐造成的內力重分配會對結構的局部受力產生較大的影響，因此永久結構在拆撐過程中的分析也是一個關鍵的問題。
　　對臨時結構而言，同樣存在和永久結構面臨的拆撐過程中內力重分配對結構局部構件產生的影響較大的問題。拆撐的方案也直接影響臨時支撐結構的設計。同時支撐的剛度會對拆撐過程中永久結構產生影響。因此對這些問題都必須給予很高的重視。
　　拆撐過程通常也是千斤頂卸載的過程。當千斤頂布置較多時，卸載只能分批進行。這樣先行卸載的千斤頂荷載會轉移到其它千斤頂上，從而對后卸載的千斤頂的安全性分析就顯得非常重要。因此拆撐過程中，永久結構的安全性分析、臨時結構的安全性分析、臨時結構和永久結構的相互作用分析及千斤頂的安全性分析就構成了拆撐過程的關鍵性問題。
　　4.2臨時結構對永久結構作用的安全性分析
　　設置臨時支撐幾乎是所有大跨度鋼結構安裝過程中必然要遇到的問題，但臨時支撐柱的存在，從結構的整體講是改善了其受力性能，但也改變了結構的設計受力狀態，可能造成臨時支撐點處及附近區域的內力加大，引起安裝過程中結構構件的破壞。
　　在有臨時支撐的情況下，拱腳的水平推力和豎向反力將大大的降低。但在臨時支撐柱頂附近的桁架構件，其內力分布與設計狀態則完全不同，必須進行驗算以確保結構在增加臨時支撐后的安全。如果拿掉臨時支撐，拱腳的水平推力和豎向反力將大大的加大。
　　4.3拆撐過程中永久結構和臨時結構的相互作用分析
　　在結構成型過程中，必然要設置一些臨時支撐。待全部構件安裝就位后，就得拆掉所有的臨時支撐。拆除臨時支撐的過程，是結構受力逐漸轉移和重分布的過程。拿掉最后一根臨時支撐后，即結構完全進入設計狀態。
　　五、平面張弦梁(柔性)結構的成形問題
　　預應力鋼結構是實現大跨度和超大跨度結構的最好形式之一。通過給結構施加預應力，可以調整結構內力幅值并改善結構內力分布，進而達到提高結構剛度的目的。預應力鋼結構的設計與預應力鋼結構的施工聯系十分的緊密。

　　預應力鋼結構可分為兩種形式：一是完全由預應力提供結構剛度的結構形式，如索穹頂、索網結構等；另一種是預應力增加結構剛度的形式，如張弦梁結構、弦支穹頂結構等。前一種的施工過程是由機構變為結構的過程，由于結構剛度柔性，必須考慮幾何非線性的影響。第二種形式屬于混合結構形式，可以參照常州體育館的分析方法。
　　對于索穹頂結構和張拉整體結構及膜結構等典型的空間張拉結構體系，其成型方法及計算是這些結構施工過程中的主要問題。這些結構的預應力在施工過程中存在很大的相關性，因此使施工預應力和設計預應力完全符合存在很大的難度。因此合理的預應力施加順序和結構成形順序將極大的改進這些結構的施工效果。
　　六、結構整體提升設計及計算
　　近年來，大跨度鋼結構的施工整體提升項目愈來愈多，如北京西客站巨型桁架、北京首都國際機場四機位庫、上海大劇院、深圳市民中心、廣州新白云國際機場10號機庫、澳門多功能體育館主桁架等。在提升過程中，應重點解決兩個問題，一是被提升的結構和提升柱不應該遭受損傷和破壞，二是提升系統的設計和計算。一般情況下，結構工程師應根據結構的受力特點對提升系統提出要求，并驗算結構及提升柱的強度、剛度和穩定性。
　　整體提升過程可分為三個階段，第一階段是結構脫離胎架，第二階段是結構勻速提升，第三階段是結構落位。很顯然，首末兩個階段比較重要，它直接涉及到提升力的大小變化對提升柱與結構安全的影響，因為在結構脫離胎架和落位的過程中，提升點離開胎架和結構落到設計標高的先后順序會引起提升力的較大變化，可以形象把這兩個階段比喻為飛機的起飛和降落，而第二階段可比喻為飛機的平穩飛行。
　　在脫離胎架階段.為了安全起見可以選擇逐步小行程循環提升的原則，可以選擇提升力小的點優先提升，最后再提升提升力大的點。不過，在落位階段，先落提升力大的點，再落提升力小的點，落位與提升過程正好相反。
　　為了防止在提升過程中由于提升點不同步對結構強度和穩定性的影響，需進行不同步驗算。各提升點位移差的出現會使結構的受力狀態發生改變，因此需要計算在可能出現的位移差的情況下的結構的受力情況，以確保提升過程中結構安全可靠。
　　
　　參考文獻：
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