一、工程概況
成都世紀(jì)城新國(guó)際會(huì)展中心是國(guó)家西部大開發(fā)和四川省的重點(diǎn)工程，建成后已成為四川省乃至整個(gè)西部對(duì)外交流的橋梁、窗口和紐帶。
會(huì)展中心由九個(gè)主展館、八個(gè)連接體和正面一個(gè)環(huán)形大雨蓬（懸挑27m）組成半圓形輻射狀的建筑群（見圖2），主展館每個(gè)單體平面呈腰鼓形，總建筑面積達(dá)13萬(wàn)平方米，從功能上看，每個(gè)展廳既可以單獨(dú)使用又可以通過(guò)連接體一起使用，能滿足各類規(guī)模的展覽。
二、結(jié)構(gòu)概況
會(huì)展中心單個(gè)展廳由11榀空間倒三角形桁架組成，最小跨度57m，最大跨度90m，平均跨度70.83m，縱向列柱呈圓曲線形分布，柱網(wǎng)（7×15m＋2×22.5m）=150m。除兩端山墻外的 9榀主桁架下弦管內(nèi)施加大小不等的預(yù)應(yīng)力（見表1）。
表1 鋼絞線規(guī)格及有效預(yù)應(yīng)力值
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桁架名
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鋼絞線規(guī)格
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鋼絞線強(qiáng)度
標(biāo)準(zhǔn)值
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有效
預(yù)應(yīng)力值
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ZHJ1
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ZHJ2
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4X7Φ5
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1860N\mm
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350kN
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ZHJ3
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5X7Φ5
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1860N\mm
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430kN
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ZHJ4
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5X7Φ5
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1860N\mm
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460kN
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ZHJ5
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5X7Φ5
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1860N\mm
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460kN
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ZHJ6
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5X7Φ5
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1860N\mm
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460kN
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ZHJ7
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6X7Φ5
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1860N\mm
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550kN
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ZHJ8
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6X7Φ5
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1860N\mm
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550kN
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ZHJ9
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7X7Φ5
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1860N\mm
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650kN
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ZHJ10
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7X7Φ5
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1860N\mm
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650kN
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ZHJ11
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柱子采用鋼管混凝土柱，鋼管規(guī)格為Φ700×14，其中抗風(fēng)柱規(guī)格為Φ650×10，混凝土標(biāo)號(hào)為C40。由于采用鋼管混凝土組合柱，提高了柱的抗側(cè)剛度，使展館的整體剛度也得到了提高。
在縱向列柱頂部設(shè)置兩道縱向聯(lián)系桁架(圖3)，既可提高結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，又可作為柱間支撐，同時(shí)又作為主桁架的支承桁架和懸掛大型推拉門及管道的承重結(jié)構(gòu)。
主桁架之間設(shè)置縱橫向支撐及縱向系桿，平面布置見圖4。
屋面檁條采用格構(gòu)式主、次檁形式（圖5），分別由兩根冷彎薄壁槽鋼(主檁條[120X40X3，次檁條[100X40X3)和兩根L30X3的角鋼組合而成。
三、節(jié)點(diǎn)計(jì)算
為確保結(jié)構(gòu)的安全，對(duì)主要節(jié)點(diǎn)用ANSYS軟件進(jìn)行了分析計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)分析選取了主桁架下弦穿索節(jié)點(diǎn)、支座節(jié)點(diǎn)、上弦轉(zhuǎn)折節(jié)點(diǎn)、連接體桁架和縱向桁架連接節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行分析計(jì)算。
3.1 主桁架下弦穿索節(jié)點(diǎn)計(jì)算
3.2 支座節(jié)點(diǎn)計(jì)算
3.3 主桁架轉(zhuǎn)折節(jié)點(diǎn)計(jì)算
3.4 連接體桁架和縱向桁架連接節(jié)點(diǎn)計(jì)算
圖9 連接體桁架和縱向桁架連接節(jié)點(diǎn)
桁架加工流程見圖10所示。
通過(guò)計(jì)算分析，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布跟理論分析吻合，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造滿足受力需要。
四、桁架加工
首先用Xsteel或AUTOCAD軟件建立三維線框模型，然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，用六軸數(shù)控相貫面切割機(jī)進(jìn)行切割加工，鋼管下料、剖口一次成形。
桿件彎曲是根據(jù)桁架弦桿的曲率進(jìn)行鋼管彎管，桿件在相貫面切割好后采用冷彎數(shù)控彎管機(jī)加工（圖12）。加工時(shí)根據(jù)桿件半徑及彎曲半徑選用合適的胎模進(jìn)行彎曲，彎曲時(shí)應(yīng)考慮彈性變形，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)適當(dāng)加大彎曲曲率半徑，必要時(shí)采用人工矯正。
五、桁架的安裝
5.1 施工方案的選擇
展館采用周邊鋼管混凝土柱加鋼桁架屋蓋組成的單層結(jié)構(gòu)。屋蓋由11榀長(zhǎng)短不一的桁架組成，最長(zhǎng)桁架約90米，最短桁架約57米，桁架支承柱頂標(biāo)高為14m。桁架外形為倒三角梭形，單榀桁架最重約34噸，除兩端山墻桁架外，其余9榀桁架均在下弦施加預(yù)應(yīng)力。由于桁架長(zhǎng)度較長(zhǎng)（最長(zhǎng)90米）、矢高較高（最高7米），桁架安裝具有較大難度。在安裝過(guò)程中如何確保桁架穩(wěn)定以及變形的控制等都至關(guān)重要。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力的張拉與控制也是確保結(jié)構(gòu)安全的重點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)多方案比較，綜合上述因素，桁架采用滑移胎架高空拼裝法進(jìn)行施工。
5.2 滑移胎架精度控制
保證滑移胎架的精度是保證拼裝精度的關(guān)鍵，首先通過(guò)計(jì)算機(jī)放樣得到的數(shù)據(jù)確定拼裝胎架上桁架節(jié)點(diǎn)的位置，并用全站儀測(cè)量胎架各控制點(diǎn)的相對(duì)位置，確定無(wú)誤后開始構(gòu)件拼裝。拼裝桿件的長(zhǎng)度、位置預(yù)先應(yīng)考慮焊接收縮量。胎架設(shè)有調(diào)節(jié)裝置，保證有一定的調(diào)節(jié)余量。
5.3 縱向桁架的安裝
縱向桁架采取分段吊裝，桁架分段原則為每一柱距一段。先將分段桁架在拼裝場(chǎng)地拼裝好后，用平板車運(yùn)至安裝位置，采用汽車吊或履帶吊直接吊裝就位。縱向桁架的吊裝緊隨鋼柱吊裝同步進(jìn)行。為保證桁架安裝的精度，必須進(jìn)行精確測(cè)量，以確保位置的準(zhǔn)確。
六、預(yù)應(yīng)力拉索施工
預(yù)應(yīng)力拉索采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線束，鋼絞線規(guī)格為7φ5，抗拉強(qiáng)度為1860Mpa，外包PE薄膜；錨具采用低應(yīng)力防松夾片錨。
本工程的預(yù)應(yīng)力張拉采用一次張拉局部調(diào)整進(jìn)行張拉。
預(yù)應(yīng)力拉索的施工流程可大致分為:
a. 鋼絞線下料：長(zhǎng)度L＝鋼管內(nèi)長(zhǎng)度＋張拉端工作長(zhǎng)度(每端800-900mm)。
b. 牽引鋼絞線安裝：將一根鋼絞線穿入下弦鋼管，鋼絞線通過(guò)專用牽引頭與鋼絞線束連接，利用先穿入的一根鋼絞線作為牽引與導(dǎo)向，將整束的鋼絞線穿過(guò)鋼管。
c. 穿索：利用卷?yè)P(yáng)機(jī)做動(dòng)力牽引，預(yù)應(yīng)力索從一端鋼管口處穿入下弦鋼管。索穿入后，安裝兩端的錨具。待預(yù)應(yīng)力索張拉、封錨后，再進(jìn)行腳手架的滑移。
d. 索的張拉：張拉設(shè)備選用250噸及150噸千斤頂。實(shí)際張拉力大小要根據(jù)內(nèi)力分析后確定，通過(guò)位移控制，實(shí)現(xiàn)恒載作用下零位移。預(yù)應(yīng)力索的張拉程序?yàn)椋? → 0.3σcon(初讀數(shù)) → 0.65σcon(中間讀數(shù)) → 1.0σcon(最后讀數(shù))。
e．錨固：索體兩端采用防松夾片錨。防松夾片錨是由錨板、防松夾片、防止夾片回松的蓋板及保護(hù)罩構(gòu)成。具體構(gòu)造見圖14。
七、結(jié)束語(yǔ)
預(yù)應(yīng)力桁架結(jié)構(gòu)是一種新穎的結(jié)構(gòu)形式，具有較好的受力性能和較好的經(jīng)濟(jì)性。本工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了理論分析并充分考慮了構(gòu)造要求。同時(shí)對(duì)桁架的施工方法特別是預(yù)應(yīng)力的張拉進(jìn)行了各種工況的驗(yàn)算，取得了較好的效果，為今后類似工程的應(yīng)用提供了一些參考。
參考文獻(xiàn)
[1] 鐘善桐,預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu),哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1986。
[2] 馬克儉，鄭濤，張華剛，預(yù)應(yīng)力空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用，《空間結(jié)構(gòu)》編輯委員會(huì)，2002。
[3] 周觀根，俞水其等，張拉立體桁架結(jié)構(gòu)施工新技術(shù),第十屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，中國(guó)建材工業(yè)出版社，2000。
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