96m長大跨度鋼結構張弦梁關鍵施工技術研究

王 迪

（南京市建鄴區建設工程質量監督站，江蘇 南京 210000）

南京國際博覽中心三期工程是南京國際博覽中心總體項目中最后的一環，它延續了現有展館的設計語言、建筑造型、材料等，對原本的“虎踞龍盤”設計理念做了補充和完善，實現了對整個南京國際博覽中心的完美擴展，力求成為一個體驗復合型的大型展覽綜合體。該工程具備展廳、零售、辦公、酒店等功能，其中，1#展廳面積約2.2萬m2，1080個展位，展館東西長400m，南北寬100m，是南京國際博覽中心最大的展廳。

1 工程概況

南京國際博覽中心三期工程1#展館主體結構為框架-張弦梁結構形式，地上1層，局部2層，框架抗震等級均為一級、鋼屋架為三級；結構檐口標高為25m，展廳屋面標高為19～25m不等，由14片三角形按照一定規律相折連接。屋蓋采用33榀箱型張弦梁結構，跨度69m，單榀自重約42t，屋蓋南北側采用懸挑結構，北側懸挑18.025m，南側懸挑8.825m，整體長度為96m，另外在屋蓋變形縫1-16、1-17與1-29、1-30軸間設有4榀平面桁架，將整體屋蓋劃分為3個單獨的區域。

2 施工特點及難點

（1）施工難度大，工序工藝復雜。南京國際博覽中心三期項目1#展廳屋面為張弦梁體系，大跨度屋面結構和拉索張拉施工交替進行，需根據結構特點做好施工模擬分析，嚴控施工工序，確保結構受力狀態合理。

（2）焊接工程量大。結構形式多樣，現場焊接量大，均為高空或懸空作業，對焊工技能要求高。

（3）臨時支撐體系設置復雜。1#展廳為張弦梁體系，在張弦梁施工階段需做好臨時支撐，保證結構受力體系問題，臨時支撐設置復雜，拆除難度大。

（4）高處作業多。該項目鋼結構施工均為高空作業，作業區域廣、安全措施量大，需針對不同施工階段、不同施工季節制定相應的安全技術措施，加強安全監管力度，貫徹落實各項措施[1]。

3 關鍵施工技術

3.1 張弦梁及桁架拼裝

該工程屋蓋張弦梁共計33榀，平面桁架共計4榀，張弦梁整體長度為96m，考慮構件運輸條件，單根張弦梁工廠出廠時劃分為6段出廠，其中跨內分為4段，長度約為17m，跨外南側和北側各1段，最大長度為18.5m，張弦梁下部撐桿均散件出廠。平面桁架單榀長度為96m，桁架上下弦及腹桿均散件出廠，其中上弦劃分為7段出廠，跨內分為5段，單根弦桿最大分段長度19m，跨外南側和北側為懸挑梁各劃分為1段，最大分段長度為18.5m，下弦均在跨內，劃分為5段出廠，最大分段長度19.5m。張弦梁運輸至現場后跨內每兩段及對應的撐桿拼裝成一個整體進行吊裝，平面桁架跨內拼裝成三段進行吊裝，跨外懸挑段單根吊裝[2]。

（1）張弦梁拼裝。張弦梁采用正拼的方式進行拼裝，每吊裝段下設置4個支撐胎架，拼裝胎架高度1.5m，頂部橫梁長度1.0m，斜撐選用C12的槽鋼，橫梁及支腿選用I12的工字鋼，材質均為Q235B。張弦梁主要為跨內四段的拼裝，考慮現場場地條件及施工工藝要求，張弦梁B吊裝段的拼裝布置按照軸線位置，采用就近原則進行布置（即與數字軸線平行），C段與數字軸垂直的方式進行布置（5軸線及41軸線張弦梁C吊裝段由于吊裝空間的限制采用原位拼裝），拼裝機械主要采用QY50型50t汽車吊吊裝，最大拼裝作業半徑為9m，額定起重量12.75t，能夠滿足拼裝要求，為考慮小構件的快速倒運，現場配一臺3t叉車[3]。

（2）平面桁架拼裝。該工程平面桁架共計4榀，跨內吊裝段共計12段，最大寬度為4m（跨中），采用臥拼法進行拼裝，拼裝胎架與張弦梁拼裝胎架相同，拼裝機械與張弦梁拼裝起重機械相同。

3.2 張弦梁吊裝、安裝

經過方案比較，確定“分區施工，流水作業，依次推進”的施工總體流程，按照先安裝張弦梁再安裝張弦梁間系桿再安裝張弦梁拉索最后張拉拉索的施工原則進行安裝。

考慮該工程在工期和地理位置上的特殊性，施工總體部署時充分考慮場地、資源、技術和總進度等主要限制因素。在具體施工中分區域、分層平行施工，區域內組織流水施工，加快進度，整個屋蓋按照16-17、29-30軸分為3個施工區，分別為A區（中心軸線為10軸）、B區（中心軸線為23軸）、C區（中心軸線為36軸），具體見圖1，每個區域按各自的中心線依次向東西兩邊擴張推進安裝。

圖1 施工分區平面布置圖

（1）分區施工。根據總施工進度計劃以及現場的實際情況，將整個屋蓋分為3個施工區域，分別為A區、B區、C區，其中施工A區為1-1～1-17/1-A～1-V（包含1-16軸）；施工B區1-17～1-30/1-A～1-V（不包括1-17軸）；施工C區1-30～1-45/1-A～1-V（不包括1-30軸）。同層間安裝順序：①A區先安裝1-3～1-4軸間非張弦梁部分構件，然后以1-10軸為中心線安裝1-8～1-12軸間張弦梁及張弦梁間連系構件，安裝完成后依次向1-5軸、1-17軸推進安裝，拉索安裝滯后張弦梁一跨安裝，拉索張拉滯后拉索安裝一跨張拉，南北側懸挑端滯后拉索張拉兩跨安裝。②B區以1-23軸為中心線先安裝1-21～1-25軸間張弦梁及張弦梁間連系構件，安裝完成后依次向1-17軸、1-30軸推進安裝，拉索安裝滯后張弦梁一跨安裝，拉索張拉滯后拉索安裝一跨張拉，南北側懸挑端滯后拉索張拉兩跨安裝。③C區先安裝1-42～1-43軸間非張弦梁部分構件，然后以1-36軸為中心線先安裝1-34～1-38軸間張弦梁及張弦梁間連系構件，安裝完成后依次向1-30軸、1-42軸推進安裝，拉索安裝滯后張弦梁一跨安裝，拉索張拉滯后拉索安裝一跨張拉，南北側懸挑端滯后拉索張拉兩跨安裝。

（2）流水作業、依次推進。為保證工期，每個施工區域內一條作業線，每條作業線中的拼裝、吊裝、焊接（高強螺栓）、拉索施工、涂裝等工序必須形成流水作業，依次推進，完成該工程的安裝任務。同時，鋼結構與土建、屋面、幕墻、裝飾、水電等專業互為條件，也要形成流水作業。

（3）先主后次，先支撐后結構，先跨內后跨外。根據會展展廳的結構形式，先安裝張弦梁，接著安裝張弦梁間系桿，再安裝張弦梁拉索，最后進行張拉拉索的施工。張弦梁跨中及懸挑端長度較大，跨內（1-D～1-Q）跨度為67m，張弦梁懸挑端最大懸挑長度18m，為確保結構體系在施工過程中穩定、安全，張弦梁安裝前跨內每榀張弦梁下設置一部臨時支撐胎架，跨內張弦梁分為兩段吊裝。跨外懸挑端南（1-D外側）北側（1-Q外側）各設置一部臨時支撐胎架，懸挑端單根整體吊裝，先安裝跨內張弦梁，后安裝跨外張弦梁端懸挑。

3.3 拉索安裝及張拉

鋼屋蓋主體結構有33榀張弦梁，跨度為69m，下弦為拉索PES7-061、拉索PES7-073、拉索PES7-085預應力鋼索，鋼絲為1670級PES低松弛超高強度鍍鋅鋼絲，索頭采用冷鑄錨。張弦梁之間的柱距為9m。上弦梁為變截面箱型梁。與一般的張弦梁不同，該張弦梁的上弦梁呈斜直線，分區軸線拉索編號、拉索立面布置[4]。該工程拉索的索體為1670MPa級熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索（PE索）；兩端可調，錨具為熱鑄錨，連接件為叉耳式，

（1）拉索安裝順序。拉索安裝前，先測量索端實際距離，以考慮結構安裝偏差，調整索長；拉索安裝順序如下：工廠里拉索在初始預張力條件下，按照有應力長度進行生產，并在索體表面標記索夾位置→拉索運輸至現場→開盤放索→安裝撐桿和索夾→測定撐桿節點安裝偏差→按照索體表面的標記，并考慮撐桿節點安裝偏差，調整各索段長度后，安裝拉索→索夾固定索體→預緊拉索。

（2）拉索及索夾安裝。①在地面設置滾軸。②固定索夾與撐桿焊接，根據索體表面的標記，確定索夾與拉索相連的位置，將索體與索夾固定連接。拉索因直徑較大，重量較重，可采用牽引的方法，讓拉索盡量水平平鋪在地面滾軸上。③采用吊機、牽引千斤頂、卷揚機等，將地面展開的拉索及撐桿提升至高空。④將撐桿上節點與鋼構相連。⑤索頭與錨固節點連接，并預緊拉索。

4 結束語

南京國際博覽中心三期1#展館屋面鋼結構，總體用鋼量約5400t，施工工期270d。針對張弦梁的結構造型特點，遵循“分區施工，流水作業，依次推進”的總體思路，“分段運輸、地面拼裝、設置胎架、分段吊裝”的施工原則，合理地部署，不斷地優化，圓滿完成了施工任務，達到了預期效果。