大跨度悬索结构施工工法

大跨度悬索结构施工工法1 前言本工法是在联想园区C座工程施工过程中总结出来的，该工程地上有南北两个塔楼，在两个塔楼中间为63m跨度的悬索结构，本工法是针对该施工方法进行编制的，该项技术已经获得适用新型专利和发明专利各一项。

2 特点本工法施工操作简便，采用铺设轨道，用卷扬机牵引将悬索安装到位，再通过竖向立索的5次张拉达到设计要求。

3 适用范围本工法适用于民用建筑中地下室连成一个整体，地上分为两个塔楼，在两个塔楼中间一层设计的大跨度悬索结构的施工，适应的跨度幅度为50-150m。

4 工艺原理在两个塔楼位置的核心筒内设计拉结悬索的劲性钢结构，在两个塔楼中间设计4根主悬索和2根揽风索作为大堂的主受力构件，其中主悬索上面每2m固定一根钢梁，作为屋顶玻璃的固定件，同时在钢梁的两侧固定竖向拉索，拉索下部与地下室顶板固定，通过竖向拉索的张拉使整个结构受力并形成一个整体框架，大堂侧面的玻璃通过拉索固定。

立面及平面设计图见附图1。

施工方法：首先搭设脚手架，将钢梁用汽车吊就位在脚手架上，铺设悬索就位用的轨道，从一侧楼体用卷扬机将悬索牵引到位并安装到两侧楼体的钢框架耳板上，安装缆风索和竖向拉索，通过竖向拉索的张拉对整个索结构施加预应力，并达到设计要求的标高和应力。

然后在索结构上面和两侧安装玻璃幕墙。

5 工艺流程及操作要点5.1 钢结构现场尺寸复核复测屋面4根Φ104主索两端连接耳板标高及轴线尺寸，复测耳板组成的四边形对角线长度差，复测悬索两端耳板孔间距；复测立面Φ22钢索下端连接的预埋件套管上表面中心标高和轴线尺寸偏移量；复测立面Φ22钢索下端连接的预埋件下表面标高及周边混凝土梁高及宽度；复测并仔细调整脚手架各工字钢上面的标高，使其低于相应的钢梁底面约60mm。

5.2 施工工艺施工工艺：满堂红脚手架搭设→钢梁就位→出入口钢架安装→将Φ104主索穿过每榀钢梁并安装→安装Φ50缆风索→安装立面Φ22钢索→多次调整并张拉Φ22钢索到设计预应力值→局部微调Φ50揽风索拉力。

5.2.1 脚手架搭设（略）5.2.2 钢梁安装钢梁构件进场后，按编号卸至○E轴东侧对应位置备用；在钢梁安装位置，沿每根工字钢纵向分别布置一对斜垫铁（规格100×160，斜度1/15）；使用塔吊以从两侧到中央的顺序将每根钢梁分别吊至脚手架上工字钢的斜垫铁上；钢梁就位后，分别以两端的轴线为基准，调整钢梁的横向安装位置，以一端的轴线为基准，调整钢梁的纵向安装位置，用吊锤、钢线对准中间的钢梁进行调整并定位，两端4根钢梁向中间偏移，待Φ104主索穿过全部钢梁，并安装完毕之后再调整该4根钢梁定位；用斜垫铁对钢梁标高进行微小的调整，并使每对斜垫铁均受来自钢梁的重力；安装钢梁两端Φ121钢管，将所有钢梁连接成一个整体。

5.2.3 Φ104主索安装将Φ104主索运至大堂一侧（东侧）对应位置备用；在大堂的两端（南端或北端）的楼层楼面位置设置一台5吨卷扬机，并利用已有的柱脚将其固定；在大堂的两端（南端或北端）主索耳板上方分别挂设一个5吨单轮滑轮作为卷扬机钢丝绳转向以便拉小车和安装Φ104悬索索头；制作一个旋转托盘和平板小车作为解索吊装时的工具，以免主索表面受到划伤；制作万向滑轮若干，以便使主索在安装运动时形成一个半径大于主索回转半径的曲线，同时滑动时表面不会受伤；搭设的满堂脚手架上表面标高一致，在钢梁之间做导轨和牵引小车，在导轨上安装导向滑轮以便索头过后拖住索体；将5吨卷扬机的牵引钢丝绳绳头分别通过底滑轮和万向滑轮绕出，一台直接引至地面（1#卷扬），另一台穿过钢梁穿索孔和穿索小车连接将索头引至对面主索耳板附近备用（2#卷扬机）；用2#卷扬牵引上端索头至另一主索耳板附近。

再使用2吨手拉葫芦缓钩后将此端索头放到平台上；当下端索头已被牵引至万向滑轮处时，拆除各万向滑轮后，用2吨手拉葫芦缓钩再将此端索头拉到平台上。

将一侧梁孔内的两根主索穿完后，把轨道和小车移至另一侧进行下两条主索的安装；将主索平移到耳板处进行连接。

悬索的安装示意见附图2。

5.2.4 Φ50缆风索安装缆风索的吊装与主索相类似，不同的缆风索是布放在钢梁上面；缆风索与其耳板连接后，暂不张拉，可临时放在钢梁上备用。

5.2.5 Φ104主索受力用手锤敲掉钢梁下的斜垫铁并调整脚手架，使主索承受钢梁自重；垫铁拆除顺序：每根钢梁垫铁拆除，应先中间后两端；全部钢梁垫铁拆除，首先拆除中间的1#钢梁下垫铁，然后对称拆除其他各钢梁下垫铁；安装主索限位卡板，将钢梁与主索固定。

5.2.6 Φ22立索安装将立面Φ22拉索上端悬挂在钢梁两端的销轴上，Φ22钢索下端连接弹簧组件及套筒尾杆，并进行初步的预紧。

5.2.7 钢索预应力张拉张拉顺序：两台液压穿心千斤顶同时作用于同一榀钢梁两侧的钢索上，4台液压千斤顶从大堂的两端（南端或北端）同时向中间依次对称进行；张拉分五个循环进行，第一次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值的20%左右，第二次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值的40%左右，第三次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值的75%左右，第四次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值的90%，第五次循环张拉Φ22钢索到设计预应力值高出5%的超张拉；张拉使用YDC250-200液压穿心千斤顶和LJDBD-1电动油泵，将钢索尾部从弹簧机构中拉出，将钢索初步张紧，拉索的拉力值随时从表中读取。

第二次张拉循环结束后，检查并校正每根立面钢索的垂直度，使其符合要求；立面拉索长拉应该在地下一层进行，张拉时制作一专用可移动小车，以使操作方便，提高效率；立面Φ22钢索张拉完毕后，检查测量Φ104主钢索的下垂度，与设计挠度支对照使其符合要求。

5.2.8 Φ50揽风索拉力的局部调整如果揽风索的拉力值超出设计拉力较大，需要进行调整，在跨中两侧7-8榀钢梁与揽风索连接的节点处做专用滑块，利用千斤顶顶升滑块时，两根揽风索必须同时进行，在每根揽风索上设置两处测量拉力值，每根揽风索的拉力值利用传感器在仪表中读取。

检查拉力值，当顶升至拉力设计值时，将滑块进行固定。

5.3 施工测量5.3.1悬索长度的确定楼体的劲性钢结构施工完以后，用钢尺测量每个对应耳板中心孔的距离，确定主索的长度，进行定尺加工订货。

5.3.2钢梁轴线的控制为了保证屋顶钢梁的南北向中心线与整个楼体的轴线对应，首先在地面上放出南北向的中心线，用线锤引到钢梁位置，再用经纬仪进行整体调整。

5.3.3张拉过程中悬索和揽风索预张力的检测测量点的布置主要布置在跨中和四分之一跨中的位置上，测量仪器选用基康BGK4000钢弦式应变计和基康GK-403型读数仪，测量过程分为张拉20%预应力、张拉40%预应力、张拉75%预应力、张拉90%预应力、张拉105%预应力及玻璃安装后6个阶段进行，其中张拉时的温度要求为23±5℃。

5.3.4张拉过程中悬索标高的测量悬索的标高测量也是按照上面张力测量阶段进行，测量点布置在立面拉索上端节点，每隔一榀钢梁布置一个点。

6 材料6.1 钢索组件钢索组装件应具有钢索合格证书或质量保证书，按钢索说明书要求进行验收，其外观质量应符合：1包裹物应完整无破损，若有破损，对碳钢索应仔细检查钢索外表的铝锌涂层是否完整光滑；若有擦伤,应采取修复措施。

2钢索不得有断丝。

3悬索、缆风索、拉索的技术指标符合表1的规定。

表1 悬索、缆风索、拉索的技术指标6.2 其他材料玻璃、玻璃胶、索压块、爪件和机械加工零件等应具有产品合格证书或质量保证书。

7 机具设备YDC250-200液压穿心千斤顶4台、LJDBD-1电动油泵4台、VSM-4000型式应变以12台、GK403应变读数仪1台、10吨千斤顶4台、卷扬机2台、手拉葫芦6台、自制平板小车10台、自制万向滑轮10个、放置悬索旋转盘1个、小车（轨道行走）1部、吊装带2根、大绳50M一根、吊车16吨1辆、防护板材20M2 、导向滑轮组件4套。

8 安全措施1 参加施工的人员进场施工前必须经过安全培训和专业安全教育。

2 施工现场应悬挂安全标志牌，危险安装地带应设路障或挂牌名示，并划出安全区界。

3 现场各种机电设备，未经专职人员验收合格不得使用，各工种人员必须持证上岗，进入现场必须带好安全帽。

4 严格执行施工现场临时用电安全技术规范，安装、维修或拆除临时用电设施，必须由电工完成。

5 现场安全设施必须有专职人员搭设，其他任何人不得随意拆除和松动。

每天施工前应对安全设施进行检查和维修。

6 高空作业人员应系好安全带，严禁向下抛掷物体。

使用的工具应用安全带或工具袋牵牢，防止坠落。

7 高空作业人员应符合高空作业体质要求，严禁酒后登高施工。

8 配制好安全网、安全带等安全设施。

9 吊装作业时，吊装机械周围50米范围内应避免安排其他作业。

9 质量控制1 采光顶钢梁按《GB50205》及设计要求检验.钢梁两端的标高偏差绝对值应不大于50㎜。

2 钢结构的所有焊缝按《GB50205》及设计要求检验。

3 顶部钢梁间距偏差应不大于±10㎜。

4 立面拉索下支座中心孔位置允许偏差应大于±6㎜。

5 以上偏差检查方法用卷尺或角尺。

6 钢索张拉完毕时,立面拉索拉力值的误差应不超过设计值的±10％。

7 立面索的垂直度的允许偏差绝对值不大于15㎜，用经纬仪或锤线检测。

8 主受力钢悬索张拉完毕后，不得有钢丝鼓出。

索沿轴向不得有明显扭曲。

9 索头与预埋耳板连接处销轴盖外扣螺母要有防松落措施。

10钢索张拉完毕时,主受力钢索的拉力值与设计理论值的误差应控制在±15％以内。

11 揽风索张拉完毕后，不得有钢丝鼓出。

索沿轴向不得有明显扭曲。

12 索头与预埋耳板连接处销轴盖外扣螺母要有防松落措施。

13 钢索张拉完毕后，揽风索的拉力值与设计理论值的误差应控制在±20％以内。

14 整体外观要求：该玻璃大堂的整体外形主要由两侧的高度及垂直度所确定。

立面的垂直度由梁端头的位置或索的垂直度确定，现规定梁端头的水平东西方向偏差绝对值应小于15㎜。

外立面上沿各点的标高和设计理论值的绝对偏差不应大于70㎜。

10 环保措施该工发使用的索结构是一种新型高强材料，节省了材料。

同时结构体系外围为玻璃幕墙结构，采光和通透性较好，可充分利用太阳能。

11 效益分析通过工程实践，能够简单、安全进行施工，缩短了工期。

同时，也因工程的独特造型和新技术的应用受到社会各界的认可，各相关行业纷纷来参观，也引来国内外各大公司纷纷入住，增加了可观的经济效益。

12 应用实例联想园区C座工程位于北京市海淀区科学院南路6号。

该工程于2003年5月开工，于2004年8月交工。

该工程地下两层，连成一个整体，地上17层，分为南北两个塔楼，在南北两个塔楼中间设计为悬索结构，该悬索结构纵向长63m，横向长13.4m。