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大跨度预应力张弦桁架结构设计与施工要点分析

现如今，钢结构已经在建筑领域得到了广泛推广和应用，通过预应力技术，

能够有效改善大跨度空间结构刚度，是一种新型的建设体系。对此，本文首先对

预应力大跨度空间钢结构进行了介绍，然后以大道速滑馆为研究对象，对大跨度

预应力张弦桁架结构设计施工要点进行了详细探究，以期为类似工程提供借鉴。

标签：大跨度；张弦桁架结构；施工

1、引言

鋼结构自身稳定性较高，因此在建筑行业中，钢结构的使用十分普遍，钢结

构未来的发展也会被人们所重视。预应力大跨度空间钢结构的运用功能在房屋建

设当中具有不可或缺的地位，因此对预应力大跨度空间钢结构施工要点进行详细

探究具有十分重要的现实意义。

2、预应力大跨度空间钢结构概述

现如今，在大型建筑工程施工中，预应力大跨度空间钢结构十分常见，具有

承重性能强、刚度性能好、延伸性好、施工便捷等应用优势。在以往大型建筑工

程施工中，一般采用混凝土结构模式，但是，由于混凝土的结构模式采用单向板

结构，因此，混凝土结构会随着空间的跨度增加而使楼板的厚度随之增加，而在

工程计划中，所使用的钢筋数量无法满足厚度增加所带来的重量。因此，在大型

建筑工程施工中，可以应用预应力大跨度空间钢结构，这样不仅能够提高施工质

量，而且还能够保证施工进度。

3、工程概况

大道速滑馆钢主体结构形式为张弦桁架结构形式，张弦桁架与横向联系桁架

组成屋盖钢结构系统。建筑长度约为189.8m、宽度约为109.4m，高度最高为

40.28m，最低为25.980m。屋盖钢结构主要受力结构为张弦桁架通过支座落在混

凝土柱顶上，桁架结构为倒置三角形桁架，张弦桁架最大跨度89.4m。桁架节点

一般采用相贯焊接节点、张弦桁架采用预应力索连接节形式。根据钢结构设计图

纸，山墙钢架由弦杆、横杆、撑杆及腹杆构成，钢材截面规格均为矩形管。钢架

与混凝土柱中预埋件焊接形式连接。

4、大跨度预应力张弦桁架结构设计与施工

4.1钢结构吊装

张弦桁架吊装方法：主桁架在场外指定区域地面胎架分成三段拼装，拼装好

后搭设支撑架将三段桁架合拢成一整榀桁架，穿索张拉至50%，320吨履带吊（主

臂工况）双机抬吊挪位安装。

张弦桁架吊装就位后，必须先将缆风绳拉好，桁架支座与埋件的焊接应完成

2/3，方可松钩。缆风绳应两榀张弦桁架之间的联系桁架安装好后方可拆除，以

确保结构稳定和安全。

4.2现场拼接

4.2.1拼装胎架的设置

（1）桁架采取在拼装场地进行拼装，即速滑馆场内进行拼装，场内应平整、

夯实，以满足拼装要求。

（2）胎架设置应避开节点位置，满足焊工的施焊空间。

（3）胎架必须具备较高的刚度和稳定性，与此同时，还应该确保胎架上口

水平度±1mm，除此以外，为了便于桁架的起吊，在设置胎架定位块的位置时，

应该避免与桁架起吊时发生摩擦。

（4）为了保证桁架拼装验收工作能够顺利进行，首先需要在组装平台上划

出型钢端面定位线、中心线及分段长度位置线，除此以外，为了避免胎架发生不

均匀沉降，还应该在胎架旁设置沉降观察点，并以此作为检查平台沉降的重要依

据。

（5）拼装胎架用20#工字钢和18#号槽钢制成。拼装胎架采用水准仪、全站

仪测量以控制胎架各支承点的位置，保证桁架的拼装进度。

（6）拼装胎架结构示意图如下图：

图1拼装胎架结构示意图

在胎架设置时务必注意在胎架制作，必须严格控制定位点和定位点的相对位

置。绝对标高参照同一基准面，若定位点与基准面标高有差异，通过在底板下垫

垫层调节，调节准确后用电焊将垫层焊死。以此确保定位点的精度。

4.2.2拼装技术

（1）在拼装施工过程中，需要结合工程实际需要选择拼装胎具，并设置好

拼装胎架，然后根据施工图要求对胎模具的位置、弧度、角度等进行仔细核对，

检测质量合格后才能够进行构件拼装施工。

（2）进行焊接工艺试验，测量实际焊接收缩系数，并以此作为焊接施工的

重要依据。

（3）在焊接施工前，对各类变形量进行合理预算，并采用反变形措施。为

了保证下料精度，还应该选用先进的加工设备。

（4）通过应用全站仪，对桁架各个节点的坐标进行精确定位。

（5）分离面组装点焊定位完成后，首先需要对桁架的几何尺寸进行仔细检

查，确认尺寸符合施工要求后，才能够进行焊接施工，焊接要严格按