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一个张弦梁工程实例的探讨

摘要

张弦梁结构最早是一种区别于传统结构的新型杂交屋盖体系，按其结构形式

可将其分为平面张弦梁结构和空间张弦梁结构。本文所涉及的结构即为平面张弦

梁结构的张拉拱形式，本文通过对现场的工程实例中出现的实际问题及其分析、

解决办法进行介绍，并分别从设计和施工两个角度分别对结构形式、钢拉杆张拉

方案等设计本身及施工中实际遇到的问题进行剖析，从理论上提出了解决办法及

其理论依据，并通过实践使解决办法得到了验证。

关键词：张弦梁张拉拱钢拉杆张拉

一、工程实例

1.1工程概况

北京某地铁线高架站站房屋架设计采用平面张弦梁张拉拱形式，上拱梁采用

φ299×12mm钢管，材质为Q345B，张拉段梁长度为11.3m；柔性拉索采用Q650B

材质的φ40mm的钢棒拉杆，拉杆上端通过耳板与横梁下连接板销钉连接，下端

通过耳板与竖向撑杆下端销钉连接，连接采用直径Φ40mm销钉；竖向撑杆上端

设计亦采用Φ40mm销钉和拱梁连接，竖向撑杆为1根主杆为Φ83×7mm的钢管，

各榀梁在横梁顶部沿屋架纵向用Φ102×5mm钢管系杆连接系杆横向间距4m。

设计施工图明确张弦梁初始态的上弦失高为34mm，拉索(杆)张拉力为

124KN；拉杆的张拉采用旋拧拉杆两端的六角螺母施加预应力而进行。

工程实体照片及构件位置关系

1.2施工深化方案及产生问题

1.2.1施工深化方案

施工单位对设计图纸进行审图和深化设计，确定采用把张弦梁各组成部分采

用散件吊装，进行高空拼接最后张拉的方案。因此，为了钢结构施工高空安装方

便，深化设计时，竖向撑杆和拱梁销钉连接处的连接板间游隙预留为5mm；张

拉杆采用厂制成品钢拉杆，按照设计拉杆尺寸定制专用张拉螺母，螺母设计按照

螺纹沿杆轴方向承压600KN以上设计。

施工单位对横梁深化设计时，考虑结构自重、设计张拉力及初始态上拱值，

使用结构软件利用反迭代法进行零状态的计算，确定放样状态。张拉钢拉杆预拉

力采用扭矩—拉力转换的方式确定，利用经验公式扭矩T=KPd，系数K值由经

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验确定为0.2；P为拉杆预拉力；d为拉杆直径。

1.2.2产生问题

问题一：张拉完毕后，两根钢拉杆与竖向撑杆构成的理论平面发生了扭转，

表现为竖向撑杆下端出现水平位移(位移值约50mm)，偏出拱梁竖向轴平面；

问题二：钢拉杆采用对称张拉，张拉施加扭矩按照设计预拉力和上述扭矩—

拉力转换关系达到计算数值时，拱梁上弦失高并未达到34mm，仅有18mm左右。

1.3问题分析及解决方案

1.3.1问题一

(1)问题分析

问题一出现可能有以下原因

高空拼接、安装误差为问题出现埋下隐患，尤其是竖向撑杆和拱梁连接的连

接板间游隙过大，给竖向撑杆产生水平位移创造了条件；

竖向撑杆在垂直张拉面两侧无侧向约束，张弦梁在平面外仅有顶部系杆连

接，其在平面外本身就是瞬变体系。

(2)解决方案

将张拉完成的张弦梁拉杆的预应力进行放张，使竖向撑杆成自然垂直状态，

在撑杆垂直张拉面两侧增加侧向刚性斜撑，固定竖向撑杆，保证其在一定的外力

作用下不会发生水平位移，然后在进行对称张拉。

竖向撑杆两侧加侧向支撑

1.3.2问题二

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