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某体育场施工张拉方案及张拉模拟分析

文档作者：朱博莉1，马建勋1，郭彦林2，张强3 l 文档来源： 1．西安交通大学人居环境与建筑工程学院 2．清华大学土木工程系 3．河北金环钢结构工程有限公		点击数：	更新时间： 2025年11月01日
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2014年7月下施工技术
第43卷第14期c0NsTRucTION TECHNOLOGY 83
D0l：10．7672／sgjs2014140083
某体育场施工张拉方案及张拉模拟分析
朱博莉1，马建勋1，郭彦林2，张强3
；l=
(1．西安交通大学人居环境与建筑工程学院，陕西西安710049；2．清华大学土木工程系，北京100084；
3．河北金环钢结构工程有限公司，河北石家庄050000)
[摘要]斜拉结构是一种典型的刚柔组合结构，广泛应用于大跨度体育场馆屋盖结构等公共建筑中。对于由刚性
屋盖和柔性拉索以及桅杆等组成的斜拉结构而言，预应力施工张拉通常采用逐步张拉成型的施工方法，张拉过程
中预应力的控制、结构力与形的控制以及张拉方案的确定是施工张拉要解决的核心问题。分析制定张拉施工方案
所应遵循的原则，并以某体育场屋盖结构为例，对拟定的两种张拉顺序和两种张拉阶次进行张拉施工模拟分析，同
时依据数值分析结果评估各种张拉方案的优缺点，为该体育场屋盖钢结构张拉施工方案的最终确定提供依据。
[关键词]体育场；斜拉结构；找力分析；倒拆分析法；张拉；数值模拟
[中图分类号]Tu3ll；Tu758 [文献标识码】A [文章编号]1002—8498(2叭4)14_0083_07
Construction Tensioning Scheme and Simulation
Analysis of Cable-stayed Steel Structure
Zhu BOIjl，Ma Jianxunl，Gu0 Yan¨n2，Zhang Qian93
(1．Sc^oof o，Hum口厅Se“如men如口，ld C如“E增i加eri，培，xi’口，l-，ino￡o，lg￡胁i秽e邢ity，xi’on，S^oo胍i 7 l 0049，C^inn；
2．Dep口nmen￡矿C妇以E增i聊eri，w，乃ing^u口U凡曲e船i秒，Be彬ng 100084，C^inn；
3．正k6ei．，i几^un，l 5teeZ Co，utrI‘ct幻n E昭i，leer打Ig CD．，￡￡d．，|s，l班nz^u口ng，点k6ei 050000，C^i厅Ⅱ)
Abstract：As a structural combination of cables and steel roof，a cable—stayed structure is widely used to
the stadium roof in the large span stlllcture of the public buildings． For the cable—stayed stllJcture
consisted of rigid steel roof，nexible cables and masts，the cable tensioning has to be carried out during
the constnJction process step by step． In the cable tensioning process，the control of both the cable fbrces
and the sn-Ilctural displacements at key points should be satisfied according to tlle technical requirements
specified by architectural and stlllctural designers． Accordingly，this paper presents the basic principles
for determining the optimal tensioning scheme and simulation tensioning analysis of cable—stayed
stlllcture． As a typical example， the two tensioning sequences and two prestressed grading tensioning
schemes are carefhUy investigated respectiVely in a stadium． Comparisons between simulation tensioning
analytical results for these tensioning schemes are made and the best tensioning scheme was found for this
practical engineering construction．
Key words： stadiums； cable—stayed structure； force—finding； backward disassembly method；
tensioning；simulation
1斜拉结构的分类
斜拉结构一般由桅杆或者塔柱、拉索以及悬挂
体组成¨“，如图1所示。悬挂体的形式多样，在建
筑工程中常采用网架、网壳、桁架以及刚性梁等屋
盖结构。由于斜拉结构中的拉索通过桅杆支承体
系为刚性屋盖提供弹性支承，对结构的内力分布进
·清华大学自主科研杰出专项资助(2012210134)
[作者简介]朱博莉，博士研究生，E—ma订：20097495@cqu．edu．c“
[收稿日期]2014_06-30
行了调整，减小了屋盖等结构的净跨，因而屋盖结
构能够做的更加经济高效。因此，斜拉结构常用于
体育场馆、飞机库及会展中心的屋盖等建筑中。
在斜拉结构设计过程中，拉索的数量以及布置
方式、桅杆或塔柱的支撑形式应结合其功能要求以
及建筑造型重点考虑。一般来说，采用两侧对称布
置拉索的方式居多，因为两侧布索能够保证拉索与
水平面的夹角合理，从而给屋盖提供足够的竖向分
力，并且两侧布索，拉索的水平分力可以相互平衡。
当采用单侧布索时，为维持塔柱的水平平衡，常常
万方数据
A区鼋
十f_+"”，+-t●●‘
a结构布置
《蕤期，：奎冷冬，≯d裁瓢’‘、￥，■’，t·}一，，·。。： 一l’T。!÷!城
棚
图1斜拉结构示意
Fig·1 Cable-stayed stmcture
圈2单侧布置拉索的斜拉结构
Fig·2 cabIe’stayed structure wjth singJe sjde cabJes
z斜拉结构受力及施工特点
斜拉结构的整体刚度除来自刚性结构本身的
型竺零献外，还包括拉索预应力提供的几何刚度。
碧定斜拉结构的拉索预应力值以及施工张拉过磊
模拟分析，关键要把握好不同施工阶段的结葛蔷暑
李以及相应的几何位形。分析图3所示的斜拉结
曹，实线代表在结构施工成型后的受力状态与结构
竺誓，这时屋面与结构安装以及拉索预应力张拉已
譬完成，其包括拉索预应力及所有屋面与结构重力
孕量譬作用。由此可见，如果把屋面板荷载以及蒜
条等构件卸掉，仅保留刚性粱或桁架结构，其结蒿
会变形到虚线所示的位置，这时结构仅对应于刚茌
等或桁架自重与拉索预应力联合作用下的受力状
态。如果在结构成型状态仅把拉索的预应力卸掉．
则结构会变形到图3所示的点线位置。
因此，结构施工张拉完成后应满足成型态，而
Z一／-·。》§一
Σ～“～ 。·-·---··k．．．．．．
I
I‘-—----—-
L一
图3斜拉结构应力状态
Fig．3 stress state of
cable．stayed st加cture
．．。蒉体育场屋盖如图1所示，看台主体为框架．剪
塑萼棼构体系，屋盖采用钢管桁架以及桅杆与菊磊
煮竺璺，是典型的斜拉结构。从图1可见，小看；蓄
竺要兰跨度较小，采用钢管桁架结构。主看言；磊
结构采用斜拉结构，屋盖平面投影尺寸约为240二：。
鲁竺苎芝屋盖划分为I，Ⅱ和Ⅳ3个分段，通过设主
鎏度缝将它们分开；拉索外最大悬挑长度约3彳：：主
詈三耋零孽体育场I区屋盖结构的组成，其主要包
括素杆结构(桅杆与拉索)、钢管桁架、屋盖下部磊
～一一一椭一鼬一幽漩躲耻
万方数据
朱博莉等：某体育场施工张拉方案及张拉模拟分析
伸-谚3 Z营
22
／
I l 2外
笛／N +型
28／＼ 上吊索
3l～，一一)桅杆柱
+
a桅杆与拉索布置b径向与环向钢管桁架、型c外侧v形撑杆布置
钢柱和支撑胎架
图4体育场I区屋盖结构模型
Fig．4 The structural model of area I roof
图5安装方案示意
Fig．5 Installation scheme
置临时缆风支撑体系，确保其安装过程的稳定性。
3)吊装径向桁架与环向桁架，使其l临时位于混
凝土支承柱与临时支撑胎架之上。
4)安装临时桅杆柱及拉索，外侧斜拉索与屋盖
连接位置定为张拉端。
5)安装屋盖外侧V形撑杆，其撑杆长度按照计
算确定。
6)对称张拉外侧拉索(编号为3和4)至设计要
求的预应力状态。
7)拆掉所有支撑胎架，施工安装结束。
该施工方案中，拉索分两级张拉，第1级张拉到
设计值的50％；第2级张拉到设计值的100％，最后
适当进行超张拉。
3．3有限元结构分析模型
采用ANSYS有限元软件分析结构的内力与变
形，并进行张拉全过程分析。在结构分析模型中，
采用Beaml88单元模拟桁架杆件与型钢混凝土柱，
采用Link8单元模拟屋盖外侧支撑及桅杆柱，采用
Linkl0单元(只拉不压)模拟斜拉索和抗风索，采用
Shelll81单元用于施加屋面荷载，包括檩条与屋面
板。拉索张拉通过给拉索降低温度来实现。
4基于施工成型态的找力分析
若屋盖结构安装完成后的位形变化对其正常
使用有较大影响，则需要严格要求与控制屋盖安装
后的位形。不妨先假定结构设计师在设计图纸上
确定的几何位形正好是结构安装完成后的几何位
形，则这一位形是结构在恒荷载与预应力共同作用
下产生的几何位形，即对应于结构初始预应力态。
本节要解决的关键问题之一就是要确定结构在胎
架上的安装位形，就是要寻找屋盖的初始预应力
态，使其结构在拆除支撑落架及预应力拉索张拉完
成后正好达到初始预应力态。这就是本节要解决
的主要问题。
4．1施工成型态的计算策略
本工程的斜拉钢结构屋盖的目标位形定义施
工成型后的位形，即拆除支撑胎架后，钢结构屋盖
在恒荷载和拉索预应力的作用下所达到的位形，即
结构的初始预应力态。初始预应力态对预应力斜
拉结构而言至关重要，它既是建筑设计希望实现的
几何形态，也是施工张拉后的目标位形态。
可以采用Midas／Gen和ANsYs等有限元软件
确定斜拉结构的初始预应力态，均可以采用同步迭
代法进行计算。同步迭代法虽然可用于通用有限
元软件对斜拉结构进行找力分析，但是由于拉索之
间的相互影响较大，故该算法收敛慢。作者提出逐
步去约束法‘31能很快确定斜拉结构拉索的预应力
值，主要将整体屋盖结构通过人为地施加和去掉关
键点的位移约束，将一个大结构划分成若干个小结
构及单变量的计算，将众多拉索之间的影响降到最
小，能较快地完成斜拉结构的找力分析。
4．2采用逐步去约束法迭代分析
采用逐步去约束法计算拉索预应力值以及拉
索等构件的下料长度，用于指导斜拉屋盖结构的张
拉施工以及拉索构件的加工下料。
逐步去约束迭代法的基本思想是以结构关键
点的位移为控制对象，依次释放人为施加的约束位
移，将整体结构依次分为若干个基本单元逐步进行
找力分析。即在每个基本单元内，结构的关键节点
在预应力和外荷载共同作用下达到目标位形。
采用逐步去约束法对该斜拉结构屋盖进行分
万方数据
86 施工技术第43卷
析，首要就是将内侧上斜索S1与桁架连接的节点竖
向位移u：、桅杆柱柱顶水平位移u。和U，以及屋盖
外侧边桁架与斜撑连接的竖向位移u：进行约束，分
别称为约束1，2，3，再依次释放约束1，2，3，依次分
别对结构进行内力与变形计算。此处，将编号为1
和2的拉索称为内侧拉索S1，编号为3和4的拉索
称为外侧拉索S2。
第1步：去掉内侧上斜索S1与桁架节点竖向约
束1并激活屋盖恒荷载。计算内侧拉索Sl的总的
伸长量△￡i，包括拉索受拉引起的伸长量△“和降
温后拉力变化引起的伸长量△￡m再通过拉索sl的
实际伸长量反算负温增量△瓦i；然后将温度增量累
加，则获得内侧拉索需施加的负温值丁¨。
将计算获得的负温Li施加于相应拉索，进行结
构计算与分析，直到控制点(编号为l和2的拉索端
头)z向位移l U：I≤5mm时停止迭代，提取拉索S1
的索长、索力以及所施加的负温t。
第2步：去掉桅杆柱柱顶水平约束2，激活恒荷
载和拉索Sl的温度荷载丁．。通过控制桅杆柱柱顶
的水平位移u。和u，，采取与拉索Sl相同的计算方
法，提取外侧拉索S2的索长、索力及所施加的负
温咒。
第3步：去除约束3，激活恒荷载和拉索S1，S2
的温度荷载L，疋。控制V形撑上端节点的z向位
移u：，采用与拉索前述相同的方法，提取V形撑的
长度、拉力及所施加的负温L。
作为验证(见图6)，提取最后屋盖结构在恒荷
载与L，疋和巧作用下的位移与内力变化，其结构
控制点的位移在15mm以内，基本符合结构成型后
的几何位形。
4．3拉索预应力值及张拉力值的确定
上述采用逐步去约束法计算结构在恒荷载与
预应力共同作用下的内力值，其拉索张拉值并非代
表其预应力值。确定拉索预应力值是施工张拉的
重要内容，其仅为结构在纯预应力作用下拉索的拉
力值。
确定斜拉结构屋盖拉索的预应力值，首先在无
胎架支撑的屋盖结构上施加所有恒荷载，计算结构
的内力和变形，提取索力r她。；其次按照逐步去约束
法计算结构的施工成型态，提取索力r。¨即为拉索
张力值；最后，拉索的预应力值r。即为两值之差，
可按照公式(1)计算：
71。，。=r。。l一丁d。。a (1)
表1依据计算结果分别给出了拉索在恒荷载、
恒荷载与预应力值组合获得的拉索张力值，也给出
了拉索的预应力值。
E
E
蹬
d
k或聪粥卜一、乏孺霍蓼黼
O 5 JO 1516 20 25 30 35
拉索编号
a主桁架控制点
轴线号
b桅杆柱顶控制点
图6计算结果
Fig．6 Calculation results
表1屋盖I区拉索拉力
Table l Tensioning fbrces of cables in area I r00f kN
轴线拉索拉索拉力值轴线拉索拉索拉力值
号号kd 7'。J 7．。。号号kd 71。。I r。。
⑩ l 467 l 030 563 ② 1 433 1 280 847
2 463 853 372 2 367 l 220 853
3 573 1 070 497 3 560 l 570 l 010
4 567 1 230 663 4 609 l 590 981
⑩ 1 343 903 560 ② I 495 l 060 565
2 423 909 486 2 419 92l 502
3 505 I 120 615 3 442 l 190 748
4 493 l 130 69l 4 546 1 280 734
⑩ 1 37l l 040 669 ④ 1 462 】080 618
2 540 1 240 700 2 333 l 050 717
3 635 l 500 865 3 535 l 330 795
4 499 l 350 851 4 595 l 320 725
⑩ l 375 l 090 715 ⑨ l 49 801 302
2 436 1 110 674 2 429 747 318
3 53l 1 380 849 3 454 93l 477
4 487 l 390 903 4 520 976 456
4．4拉索下料长度的确定
确定拉索构件的无应力下料长度是斜拉结构
屋盖张拉施工的重要步骤，用于指导拉索构件的加
工下料。首先，设定拉索的加工下料长度为厶，根
据拉索的总拉力值可得拉索的伸长量△￡，采用公式
(2)计算：
71
△L 2孝厶(2)
结构施工张拉完成后，其达到目标位形，此时
拉索的索长为拉索的成型索长￡，，其与下料索长厶
万方数据
朱博莉等：某体育场施工张拉方案及张拉模拟分析87
的关系见公式(3)：
Lo+△￡=L， (3)
根据公式(2)和公式(3)可计算拉索的下料索
长，见公式(4)：
¨未乞￡。㈩
根据公式(4)可以计算拉索的下料长度，如表2
所示。
表2屋盖I区拉索下料长度
Table 2 Cutting length of cabIes of area I roof mm
5体育场屋盖张拉施工模拟分析
5．1张拉方案制定原则
预应力拉索张拉过程中，结构构件完全保持在
弹性范围，而且所有构件的应力幅值比较均匀、不
出现过大的峰值应力。为此，需要确定预应力拉索
的张拉顺序以及张拉分级。
如果钢结构屋盖在设计目标状态下卸掉所有
屋面质量，屋盖桁架仅在自身质量与预应力作用下
能保持所有构件在弹性范围内且应力幅值不过高，
可以采用一次张拉到位的施工方法。否则，则要采
用分级张拉的施工方法。
斜拉结构施工过程张拉模拟的计算方法主要
有正装迭代法和倒拆迭代法等，其中正装法是指从
零应力状态出发，按照施工步骤顺序模拟拉索被张
紧的计算过程。倒拆法是从初始应力态出发，按照
施工步骤的逆顺序逐步放松拉索，进而得到施工过
程中拉索内力变化的过程。本文将倒拆迭代法与
ANSYS生死单元技术进行结合模拟施工全过程，从
而确定斜拉结构屋盖的施工方案。
5．2施工张拉模拟及结果分析
拉索的张拉控制应力的计算通过倒拆迭代法
实现：首先依照结构的施工顺序、采用逐步去约束
法张拉迭代到结构的初始应力状态，再按照拉索张
拉的逆向顺序依次“杀死”索单元，模拟屋盖结构施
工的每一状态(包括索力、结构应力以及结构变形
等)，从而确定拉索的张拉控制索力。
5．2．1 方案1：从中间到两侧扩张张拉
根据“对称、均匀”的张拉原则H1，首先拟定了
从中间到两侧扩张的张拉方案，如图7所示。由于
该屋盖结构主桁架的跨度为中间向两侧逐渐变小，
因此采用从中间到两侧扩张张拉方案对结构进行
张拉，初始拉索的张力值与成型时拉索的张力值的
比值会较大，随着张拉的进行，该比值逐渐减小。
⑧ ⑩
⑩
图7张拉顺序示意
Fig．7 Tensioning sequence
方案1是按照中间到两侧的顺序、通过同时张
拉每根桅杆柱外侧两根拉索S2(编号为3和4)来
进行屋盖结构的张拉施工模拟，其施工步骤为：①
搭建用于安装l临时径向桁架的支撑胎架，并设置临
时缆风支撑体系；②分段吊装屋盖钢结构部分，包
括各榀桁架之间的横向联系以及边桁架；③安装屋
盖外侧的V形撑杆以及桅杆柱，并悬挂内侧斜拉索
s1和外侧斜拉索S2，准备在S2与外侧桁架连接处
进行张拉；④拆除所有施工临时支撑，即施工完成。
单步张拉施工方便，施工效率高，拉索一次性
张拉到位；缺点是张拉过程中拉索索力过大，与拉
索相连的桁架杆件有可能屈服。计算结果表明，张
拉过程中拉索最大拉力值为1 590kN，桁架杆件的
最大应力为126N／mm2，因此该屋盖结构采用从中
间到两侧单步张拉方案时，结构构件均处于弹性受
力阶段。
单步张拉模拟计算结果如图8所示。其中，横
坐标张拉步说明：0一l是搭建胎架，安装屋盖桁架；
1—9是按轴线顺序(②轴_⑩轴-÷⑤轴_⑩轴一③
轴_+⑩轴_+⑨轴_+⑩轴)从中间到2边依次张拉编
号为3和4的两根拉索，拉索一次张拉到其设计张
力值；9一10是拆除所有临时支撑，完成结构的预应
力张拉施工。纵坐标为每个张拉步拉索的张力值
与成型时拉索张力值的比值。
由图8可知，由于桅杆柱底端铰接于型钢柱顶，
故桅杆柱与其相连的4根拉索在空间上形成一个独
立的平衡受力体系，因此内侧拉索和外侧拉索的索
力变化趋势相同。采用单步张拉时，每根拉索张拉
时所需的拉力约为成型索力值的1．15倍；而且，只
有张拉与其相邻桅杆柱上的两根拉索后，中间桅杆
的拉索张力值才会达到设计索力值。
分级张拉一般情况下可以防止施工过程中结
万方数据
施T技术第43卷
三j
萋：
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图8方案l单步张拉计算结果
Fig．8 CalcuIation results for single
step tensioning of scheme 1
构局部应力过大的情况，同时也利于张拉过程中索
力的调整；其主要缺点就是张拉施工过程复杂，效
率低。张拉模拟分析结果表明，拉索最大拉力为
1 340kN，桁架杆件的最大应力为110N／mm2，因此
该屋盖结构采用从中间到两侧分级张拉方案施工
时，结构构件也均处于弹性受力阶段。
采用分两级的张拉方案，每一级均采用从中间
到外侧的张拉顺序，且每个张拉步需要同步控制两
个千斤顶。张拉过程中，张拉模拟结果曲线如图9
所示。其中，横坐标张拉步说明：0～1是搭建胎架，
安装屋盖桁架；1—9是第1次按轴线顺序(②轴一
⑩轴一⑤轴一⑩轴一③轴一⑩轴一⑨轴一⑩轴)从
中间到两边依次张拉编号为3和4的2根拉索，此
时拉索张力值为其设计值的50％；9～10是施加屋
面恒荷载；10～18是第2次按照第1次的轴线顺序
依次张拉编号为3和4的2根拉索，拉索张力值为
其设计值的100％；18～19是拆除所有临时支撑，完
成结构的预应力张拉施工。纵坐标同单步张拉
萎j
蛩：
蓑：
酬
载：
娥
2 4 6 8 1012 14 1618 20
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◎轴
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◎轴
2 4 6 8 lO 12 14 161820
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掣
趔O 6
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⑩轴
2 4 6 8 1012 14 1618 20
施工步
⑩轴
施工步施工步
①轴⑩轴
图9方案1分级张拉计算结果
Fig．9 Calculation results for graded
tensioning of scheme l
方案。
由图9所示，采用分级张拉时，每根拉索进行第
2级张拉时所需的拉力约为成型索力值的1．10倍；
而且，拉索拉力的变化趋势与单步张拉相似，不再
赘述。
对方案l的单步张拉和分级张拉2种张拉阶次
进行比较，可得到以下结论。
1)由图8和图9可知，拆除临时支撑时，拉索以
及桁架结构构件应力没有变化，这是由于在单步张
拉第10步、分级张拉第18步完成后，所有支撑都和
结构脱离，不再受力。由图9可知，在分级张拉的第
10步施加屋面恒荷载后，拉索拉力没有增加，是因
为此时所有支撑都未与结构脱离，该荷载全部由支
撑胎架承担。
2)通过分析张拉过程中拉索张力值和桁架杆
件最大应力值可知，采用单步张拉和分级张拉方
案，结构均处于弹性状态。相比较而言，单步张拉
方案的施工过程简单，结构应力路径明确。
3)通过比较而言，按照2种张拉阶次施工，结
构施工过程中，桁架杆件最大应力相差较小，因此
万方数据
朱博莉等：某体育场施工张拉方案及张拉模拟分析89
采用单步张拉方案进行该工程拉索的张拉施工完
全满足要求。
5．2．2方案2：两侧到中间收缩张拉
从两侧到中间收缩张拉方案(见图10)同样遵
循“对称、均匀”的张拉原则。由于该屋盖结构主桁
架跨度为从两侧向中间逐渐增大的分布趋势，因此
采用从两侧到中间收缩的张拉方案时，由于单榀桁
架的自重越来越大，以致拉索的张力值也会随之
增大。
与方案1相比较而言，方案2也是同时张拉每
根桅杆柱外侧两根拉索S2(编号为3和4)，只是张
拉顺序采用的是从两侧到中间的张拉顺序，其施工
过程与方案1类似，如图10所示。
⑤ ⑩ ⑨一图10方粟2张拉顺序示薏
Fig．10 TensioniⅡg sequence Of scheme 2
采用单步张拉方案对该屋盖结构进行张拉模
拟，其拉索的最大拉力为1 420kN，桁架杆件的最大
应力为121N／mm2。与方案1相比较而言，采用方
案2的顺序对该屋盖结构一次张拉到位，其拉索张
力值以及桁架杆件应力值要稍低于方案l的单步张
拉结果。
从两侧到中间的张拉顺序，采用单步张拉方
案，同时控制外侧拉索的两个千斤顶并一次张拉到
位。张拉模拟过程计算结果如图11所示。其中，横
坐标张拉步说明：0～l是搭建胎架，安装屋盖桁架；
l一9是按轴线顺序(⑩轴_+⑨轴_+⑩轴_+③轴_+⑩
轴_⑤轴一⑩轴一◎轴)从两侧到中间一次张拉编
号为3和4的两根拉索，拉索张力值一次张拉到位；
9～10是拆除所有临时支撑，完成结构的预应力张
拉施工。纵坐标同方案1。
由图11可知，采用方案2单步张拉时，每根拉
索张拉时所需的拉力约为成型索力值的1．10倍，与
方案1相比，该比值偏小，说明方案2略有优势。
采用方案2分级张拉，模拟计算结果表明，其拉
索的最大拉力为1 390kN，桁架杆件的最大应力为
109N／mm2。采用方案1和方案2的分级张拉对结
构进行张拉模拟，其拉索的拉力值与桁架杆件的应
力水平相近。
采用方案2分级张拉，依次将结构外侧的两根拉
索S2分两级张拉到位。张拉模拟结果曲线如图12
所示。其中，横坐标张拉步说明：0～1是搭建胎架，
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图11方案2单步张拉计算结果
Fig．11 Calculation resuIts fbr single
step tensioning Of scheme 2
安装屋盖桁架；1～9是第1次按轴线顺序(⑩轴_⑨
轴一⑩轴一③轴一⑩轴一③轴一⑩轴_+②轴)从两
边到中间依次张拉编号为3和4的2根拉索，此时拉
索张力值为其设计值的50％；9～lO是施加屋面恒荷
载；10—18是第2次按照第1次的轴线顺序依次张拉
编号为3和4的2根拉索，拉索张力值为其设计值的
100％；18—19是拆除所有临时支撑，完成结构的预应
力张拉施工。纵坐标同单步张拉方案。
由图12可知，采用方案2分级张拉时，每根拉
索张拉时所需的拉力约为成型索力值的1．07倍；该
比值与方案1分级张拉方案相近，而且拉索索力和
索头位移等的变化规律均与方案1单步张拉相同。
在从两侧到中间收缩张拉方案的前提下，对比
单步张拉和分级张拉的计算结果发现，单步张拉方
案稍具优势。
6 结语
1)在从中间到两侧以及从两侧到中间的两种
张拉顺序的前提下，无论是采用单步张拉，还是采
(下转第130页)
万方数据
130 施工技术第43卷
表2张拉力实测值与张拉力理论值对比
TabIe 2 Measured vaIues compared with the
theoretjcal value of the cable fbrce kN
5．2结构变形监控
张拉过程中，结构变形通过全站仪进行监测。
监测结果与理论值对比如表3所示，测点布置如图
4所示。
表3实际位移与理论位移对比
Table 3 Measured values compared with
the theoreticaI value of the defbrmation mm
6 结语
1)双向张弦梁结构受力形式复杂，由于双向钢
索之间索力的相互影响，比单向张弦梁施工难度大。
2)施工仿真模拟计算结果与施工监测结果吻
合较好，两者共同保证了本工程施工的准确性和安
全性。
图4位移监测点布置
Fig．4 The defbrmatiOn measuriⅡg points
3)本工程所采用的双端双向同步分级张拉的
施工方法使索力在整个张拉过程中逐渐逼近设计
值，误差逐步得到修正，最终达到设计要求的预应
力状态。本工程实践经验，可为类似工程施工提供
借鉴。
参考文献：
[1] 刘志．新型的结构体系——双向张弦梁结构[J]．四川建材，
2006(6)：197-199．
[2] 张晶．某双向张弦梁结构的设计与分析[J]．建筑技术开发，
2011(1)：1．2
[3] 杨志刚．深圳市福田交通综合枢纽换乘中心双向预应力张弦
梁结构施工[J]．建材世界，201l，32(1)：89．91，99．
[4] 徐建凯．预应力张弦粱结构的施工过程控制研究[J]．江苏
建筑，2010(3)：66．67．
[5] 张博浩，郭彦林，赵思远，等．张弦梁张拉过程平面外稳定性
分析及施工方案比较[J]．施工技术，2012，41(14)：49-54．
(上接第89页)
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图12方粟2分级伥砬计算结果
Fig．12 Calculation results fbr graded tensiOning 0f scheme 2
用分级张拉，模拟计算结果表明，结构构件均处于参考文献：
弹性受力阶段。[1]沈世钊，徐崇宝，赵臣，等·悬索结构设计[M]·北京：中国
2)张拉顺序既可以按照从中间到两边的张拉⋯篡裳篙．拉结构的抗震反应分析与设计方法研
施工顺序，也可以按照从两边到中间的张拉施工顺究[D]．上海：同济大学，2007．
序，具体选择依据现场施工的方便性确定。[3]朱博莉，郭彦林，马建勋，等．确定斜拉屋盖结构拉索预应力
3)通过张拉分级比较，建议采用单步张拉，既的逐步去约束法⋯．施工技术，2014，43(】4)：90_92一
能保证张拉过程其应力与变形完全控制在弹性范[4]郭彦林，王昆，王小安，等·基于结构目标位形的找形分析及
围内，又能保证较高的施工效率。
预应力张拉控制方法[1]·施工技术'2009，38(11)：18之3·

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