摘要：本文通過張弦梁結構形式介紹，對張弦梁吊裝、張弦梁預應力張拉、張弦梁配重灌漿、張弦梁施工過程所采用的動態控制措施來闡述在廈門國際會展中心二期工程張弦梁鋼結構施工中監理的監控要點，力求加大主動控制在控制過程中的比例，同時進行定期、連續的被動控制。
　　關鍵詞：動態控制、監控要點、張弦梁、預應力、鋼結構、屋蓋、灌漿
　　前言：動態控制是主動控制與被動控制相結合根據控制系統本身的狀態和外部環境變化的一種控制形態，通常適用于工期緊、施工難度大、不確定因素多、質量要求高的工程項目中。
　　張弦梁結構最早是由日本大學M.SAITOH教授提出，它是一種區別于傳統結構的新型雜交屋蓋體系，張弦梁結構是一種由剛性構件上弦、柔性拉索、中間連以撐桿形成的混合結構體系，其結構組成是一種新型自平衡預應力鋼結構體系。張弦梁結構體系簡單、受力明確、結構形式多樣、充分發揮了剛柔兩種材料的優勢。張弦梁結構體系在我國最早應用于上海浦東國際機場，后多應用于大型場館屋蓋結構中，廈門國際會展二期工程屋面張弦梁鋼結構是此種結構體系在福建省的首次應用。
　　1、概述
　　廈門國際會展中心二期工程鋼屋蓋結構由45米及81米跨張弦梁和屋面梁組成，張弦梁采用箱形梁，81m跨張弦梁WJ1截面為□1200×600×20×35，45m跨張弦梁WJ1截面為□900×600×20×30。WJ1張弦梁的拉索為φ7×151，撐桿為φ245×16，WJ2張弦梁的拉索為φ5×139，撐桿為φ168×10，撐桿上端與張弦梁下翼緣鉸接，下段與鋼球節點鉸接將拉索固定，張弦梁結構示意如下圖。
　　2、針對張弦梁結構工程的主要技術特點提前預控
　　2.1主動控制內容：企業資質、人員資格、施工方案、材料制作工廠考察、吊裝設備選用考察、第三方檢測實驗室審查、施工現場勘測資料審查現場復查、反復斟酌專家論證會議紀要，制定監理實施細則。
　　2.2張弦梁配重施工工藝及時機確定做到提前預控
　　因為本工程為大型公共建筑，根據幾次專家論證會的意見，全面提高結構設計安全等級，為防止在特定臺風等狀態下屋面結構反拱造成預應力拉索失效，需增加張弦梁自身重量，提前預控綜合考慮經濟、施工等因素，采用在箱形梁內填充配重材料增加自重。配重材料、施工時機、施工工藝的選擇是本工程張弦梁施工的一大特點。
　　2.3根據拉索張拉時機提前確定張拉荷載系數
　　本工程有三種張拉時機，張弦梁安裝后、上弦梁填充配重之前進行拉索張拉；在上弦梁填充配重之后、安裝檁條和屋面板之前進行張拉；在安裝檁條和屋面板后進行張拉。
　　2.4單榀張弦梁張拉時的結構平面外穩定性
　　張拉梁的上弦為單根箱型構件，其剛度較小，特別是平面外剛度更小，如WJ1上弦的平面外長細比為328，WJ2的為185。當拉索張拉時，上弦不僅受到向上的等效荷載，而且受到軸向等效壓力，上弦成為一個壓彎構件。當張弦梁平面外無側向支撐時，拉索張拉可能導致張弦梁平面外失穩。
　　2.5張弦梁鋼結構現場應力應變監測
　　為確保施工安全，本工程預應力張拉前后及灌漿48小時后鋼箱梁軸向受力的應變監測。
　　3、會展二期工程張弦梁結構施工技術
　　3.1、綜合施工方案選擇
　　根據本工程的具體特點，采用張弦梁分吊裝就位、高空拼裝成型后進行拉索提升張拉，最后進行灌漿的總體方案。
　　張弦梁分為兩大相互獨立鋼結構吊裝區域，互不影響，每區逐榀安裝。第一區選用100t履帶吊分三段在跨內吊裝；第二區域選用300t履帶吊分兩段進行跨外吊裝。每榀張弦梁分段處下面均設置胎架（臨時支撐架），胎架采用四肢格構柱，主肢選用I10工字鋼，綴條選用L63×5角鋼，綴板選用I10工字鋼，胎架在每榀張弦梁張拉完成后方可拆除。
　　
　　跨內吊裝示意圖
　　
　　跨外吊裝示意圖
　　3.2主動控制仿真模擬計算，嚴格控制施工工藝
　　對張弦梁建模并運用計算機仿真模擬技術，對施工施工工程中各種工況下構件及胎架的安全全過程模擬計算分析，根據計算分析結果，制訂科學的施工方案嚴格并控制施工工藝。選取WJ1最長的一段吊裝過程驗算為例，對結構的應力和位移進行計算，結構的應力圖如圖所示：
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　吊裝過程中上弦分段應力分布圖吊裝過程中上弦豎向位移圖
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　吊機松鉤后上弦分段應力分布圖吊機松鉤后上弦豎向位移圖
　　由WJ1結構吊裝段的位移和應力圖可得：吊裝過程中上弦分段的跨中最大豎向位移為-13mm，最大應力為17MPa；吊機松鉤后上弦分段的跨中最大豎向位移為-20mm，最大應力為24MPa，滿足施工安全要求。
　　3.3拉索張拉時機的確定
　　根據本工程理論上的三種張拉時機（張弦梁安裝后上弦梁灌漿之前張拉；上弦梁灌漿之后檁條和屋面板安裝前張拉；檁條和屋面板安裝后張拉），從總體施工組織、加快施工周期、減小拉索張拉的難度等因素綜合比較，最終確定采用張弦梁安裝后，在上弦梁灌漿之前，進行拉索張拉。張拉后拆除胎架，再進行上弦灌漿等下道工序。
　　3.4單榀張弦梁張拉時的結構平面外穩定性控制
　　如前所述張拉梁的上弦平面外剛度小，拉索張拉可能導致張弦梁平面外失穩，因此在進行拉索張拉前需采取有效措施保證張拉時張弦梁平面外穩定。經多次討論研究，最終采用具體措施為：首次采用雙榀張拉，后續采用單榀依次張拉；首次張拉時需在至少4榀張弦梁安裝完成、連接好連系梁后進行首兩榀拉索同時張拉；后續待張拉的張弦梁確保與兩側的不少于2榀張弦梁（鋼筋砼屋面梁）之間的連接系桿和水平支撐安裝完成后再進行張拉；張拉過程采用四級逐步加力張拉的施工工藝；在張拉過程中進行應力應變監測。在多項措施的保證下確保了施工安全。
　　3.5依次張拉過程中相鄰張弦梁索力的相互影響
　　本工程相鄰張弦梁是通過縱向連系梁連接，而縱向連系梁通過高強螺栓與張弦梁連接，縱向連系梁端部的轉動剛度會導致張弦梁依次張拉過程中相鄰張弦梁的索力有一定的相互影響。為減小這種不利的影響，采取張拉前采用普通螺栓臨時固定、張拉后更換為高強螺栓的措施盡量使其連接成為鉸接，減小張拉階段縱向連系梁端部的轉動剛度，從而避免相鄰張弦梁索力的相互影響。
　　3.6張弦梁配重灌漿施工工藝
　　本工程張弦梁的鋼箱梁內配重原設計采用滿灌砂卵石，箱內每4.5m有一隔板，制作過程中還需要設置構造隔板，因砂卵石的流動性很差，較難保證砂卵石在箱梁內的均勻性及飽滿性，施工周期長且砂卵石容易造成鋼構件的腐蝕。
　　為此參建各方進行了長達2個月的試驗研究、模擬驗算及現場1:1試驗，最終決定灌注流動性更好的輕質水泥砂漿來滿足屋面配重的要求，采用泵送自流輕質水泥砂漿重力灌漿的施工工藝進行施工。81m跨張弦梁分三段進行灌漿，27m位置設置封閉性豎向隔板，灌注順序為先兩邊后中間。45m跨張弦梁分兩段進行壓漿，跨中位置設置封閉性豎向隔板，為保證灌漿施工過程中結構的均勻受力，兩段灌漿同時進行，每個灌漿分段由高向低灌漿，灌漿在拉索張拉完畢、胎架拆除之后進行。
　　為了保證配重滿足設計要求，在現場地面進行1:1張弦梁模型灌漿試驗，最終確定了特種骨料＋外加劑＋引氣劑的配比設計，滿足砂漿比重達到不大于18KN/m3的比重要求。砂漿在專業攪拌站制作并運輸到現場，通過泵送到高空灌漿口進行灌漿，當排氣孔流出砂漿時視砂漿灌注結束。
　　灌漿施工過程主要控制點為砂漿飽滿度、撐桿垂直度、張弦梁位移量、支座位移量、索夾緊固。
　　3.7鋼結構現場應力應變檢測
　　由于本次監測周期較長，因此在鋼箱梁上焊接振弦式應變計以長期監測其應變變化情況，現場選取了81m、45m跨各一榀鋼梁進行張拉前后及灌漿48小時后的應變監測。為了解灌漿后梁側變形情況，在I區選取了3榀81m跨鋼梁、IV區選取了2榀45m跨鋼梁，采用在梁左、右兩側安裝百分表及應變計進行監測。
　　鋼梁應變監測結果（IV區J、35～40軸、45m跨）實例
　　位置 初讀數（）
　　100％張拉力（）
　　灌漿后48小時（）
　　
　　斷面1 梁頂面 0 51 -73
　　 梁底面 0 -131 -163
　　斷面2 梁頂面 0 72 -21
　　 梁左側 0 3 -13
　　 梁右側 0 8 29
　　 梁底面 0 -38 -104
　　斷面3 梁頂面 0 171 -217
　　 梁左側 0 110 91
　　 梁右側 0 -54 -183
　　 梁底面 0 -70 -45
　　注：應變受拉為正，受壓為負。
　　4、會展二期工程張弦梁結構施工技術主要質量控制點及實施效果
　　4.1、臨時胎架措施：
　　臨時胎架直接關系著本工程的施工安全及安裝質量，胎架施工前對各種施工工況下胎架的安全行經過嚴格的模擬計算，施工過程中嚴格按照設計要求施工，施工完經后經驗收完成后方可使用，施工過程中未發現胎架變形。。
　　4.2橡膠支座的安裝：
　　主要通過全站儀控制橡膠支座的標高偏差，縱向偏差，橫向偏差，保證各種數據在允許偏差的控制范圍內，為張弦梁順利安裝提供了必要條件。
　　4.3張弦梁分段吊裝及焊接質量控制
　　張弦梁分段選用四點和兩點起吊，在張弦梁上翼緣焊接吊裝吊耳（由工廠焊接），對口部位焊接工裝件。當張弦梁起吊離開地面約1.5m后，將拉索撐桿組裝到張弦梁上，與張弦梁一起吊裝就位，就位后根據柱頂和胎架頂部的測量定位軸線及時找正，支座與張弦梁底板臨時固定，接口部位與胎架臨時固定，進行對接口焊接。為了保證對口焊接質量，高空每個張弦梁焊接口都設置防風、防雨棚，現場焊縫通過多方檢測均滿足要求。
　　4.4拉索安裝質量控制
　　本工程張拉過程采用雙控索力控制和張弦梁位移控制，根據計算分析結果，嚴格控制張拉施工工藝，如：控制張弦梁的起拱和中心線偏差，控制拉索固定點位置，張拉過程中控制索力和構件變形（反拱值），保證撐桿垂直于大地，保證拉索施工質量。張拉過程主要控制點為張拉力、張弦梁起拱值、支座位移量，張拉之后再次對索夾進行緊固。張拉過程中檢測結果均滿足要求。
　　4.5、防火涂料的刷涂
　　防火涂料在現場進行高空刷涂，主要的質量控制點有：防火涂料質量、防火涂料與中間漆（環氧云鐵）相容性、防火涂層干膜厚度、涂層觀感質量等。省檢現場取樣等各種檢測均符合要求。
　　5、總結
　　該工程于2008年3月1日開工、2008年8月27日交付布展，實際工期180天，張弦梁工程順利按期保質完成，為總工期的實現提供了必要條件，為2008年9月8日開幕的“中國第十二屆經貿洽談會”的勝利召開奠定了堅實的基礎。本工程鋼結構2008年順利通過建設部“鋼結構金獎”評審。
　　
　　
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