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２００６年第２７卷第４期 深圳市市民中心采光天棚索桁架试验研究 孔文坚 刘 冰 李宁远 （深圳市市民中心建设办公室） 摘 要： 对深圳市市民中心采光天棚索桁架进行了荷载试验。结果表明，设计计算的模型合理．结构的强度控制和 ｇ１度控制均符合设计要求。 关键词： 深圳市市民中心； 采光天棚； 索桁架； 试验 １ 工程背景 深圳市市民中心位于深圳市中心区规划的中轴 线上，是深圳市新的政治文化中心和标志性建筑。它 张拉，并由混凝土楼板的边梁承受，斜腹杆中的预拉 力则与竖腹杆中的压力形成力的平衡体系。 索桁架的斜腹杆按双向交叉布置，以适虚正负 风压作用的要求。桁架二端支承在钢筋混凝土楼板 的边梁上，索端的螺杆穿过边梁，用拧紧螺帽的办法 固定，改变螺帽旋入长度可对索的拉力进行调节。 上、下弦拉索采用０２５．９ ｍｍ铝包钢绞线，这种 材料在电力行业的室外大跨度拉线中已有成熟的使 用经验，在建筑行业使用较少。这种钢绞线的优点是 外观色泽及防腐耐久性能等均优于普通镀锌钢绞 线，属于一种新型建筑材料，其抗拉强度高， ０２５．９ ｍｍ的整绳破断力不低于５２０ ｋＮ。斜腹杆选 由东区、中区和西区的３部分建筑托起一个象征大 鹏展翅的大屋顶空问网架结构所组成，长４８０ ｍ，宽 １５４ ｍ，是迄今为止世界上最大的网架结构。 深圳市市民中心博物馆玻璃采光天棚，平面尺 寸为３０ ｍ×５４ ｍ，结构高度１．５ ｍ。采用预应力拉索 网架承重、点支式玻璃采光，结构纤细通透，受力合 理，施工方便。预应力拉索采用单股直径２５．９ ｍｍ 的铝包钢绞线，带螺杆的冷挤压锚头。结构预张拉材 料和施工工艺新颖，由于国内尚无资料和规范可循， 用０２０～２４ ｍｍ的不锈钢拉杆，竖腹杆选用 ０４６ ｍｍ、０５０ ｍｍ的不锈钢管。 对于上下弦的设计，考虑了不同季节施工时采 用不同的预应力值，夏季施工时预应力设定为上弦 ５４ ｋＮ，下弦８３ ｋＮ，冬季施工时上弦８６ ｋＮ．下弦 也缺乏类似工程经验可以借鉴，因此施工前按工程 实际尺寸及杆件材料制作了二榀桁架，进行了安装、 张拉工艺和力学性能试验。 ２预应力拉索网架设计 该工程采用的预应力拉索网架承重结构，是一 种由平面索桁架构成的平板型空问网架结构。平面 索桁架呈斜放正交布置，节问布置充分考虑了玻璃 的受力特性，采用１ ４１４ ｍｍｘ１ ４１４ｍｍ。上下弦采用 １１５ ｋＮ，以上是设计计算的理论值，实际施工时还 要考虑支座和锚具的变形、张拉损失等问题．对理论 值做适当调整。对斜腹杆的预拉力，因杆件数量很 多，难以做很精确的控制，０２０ ｍｍ的斜腹杆预拉力 均设定为１２ ｋＮ，０２４ ｍｍ的斜腹杆设定为２，１ ｋＮ。 预应力拉索，斜腹杆采用不锈钢预应力拉杆，竖腹杆 采用不锈钢管，腹杆与弦杆之间的连接通过压块与 ３索桁架试验 由于索桁架试验工作的特殊性，试验台座需要 模拟实际工程的边界条件，即台座不但要承受拉索 压紧螺钉等零件形成节点，上下弦杆之间钢索在节 点中是连续贯通的，钢索与腹杆之间力的传递是通 过摩擦力完成的。 的强大水平拉力，又要能对索桁架实施垂直加载。由 于国内尚无现成的试验台座，因此先制作专用试验 由于钢索和斜杆为柔性结构只能受拉，不能受 压，所以网架承受荷载前必须先对索和斜腹杆施加 预拉力，在桁架内部建立一种平衡的应力状态，形成 一台座，用于索桁架的安装、张拉工艺试验。均布载荷 示意图和均布载荷试验负荷数据分别见图１和表１； 斜杆位置示意图和均布载荷条件下索桁架斜腹杆内 １ ２５ 定的几何形状。弦杆的预拉力直接用穿心千斤顶 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００６年力值分别见图２和表２；直杆位置示意图和均布载荷 条件下索桁架竖腹杆内力值分别见图３和表３；挠度 第２７卷第４期 测点示意图和均布载荷条件下索桁架挠度数据分别 见图４和表４。 图１均布载荷示意图 表１均布载荷试验负荷数据 工况 时间 Ｐ１ Ｐ２ Ｐ３ Ｐ４ Ｐ５ ｋＮ ２ ４ １１：２９ ８．３４ ８．３６ ２．０５８ ８．３８ ８．３５ 调零 ９：５９ ０ ０ ０ ０ ０ １ １０：０５ ４．４７ ４．７ ０．８８２ ４．０６ ４．２８ ２ １０：１９ ８．５５ ８．５９ １．９６ ７．９ ８．２２ Ｐ１．———３ １０：３０ １２．４５ １２．３９ ２．９４ １１．９７ １２．１６ ４ １０：４Ｏ １６．２ １６．３９ ３．８２２ １６．０７ １６．１５ Ｐ２ ．２ １Ｏ：５４ ８．４４８．４４ １．８６２ ７．９８ ８．３３ ０ １１：Ｏ３ ——０．０４ ０．１８ ０．１９６ —０．９９ —０．８ ５ １１：４１ １６．３４ １６．３１ ４．０１８ １６．２３ １６．２５ Ｐ５ ６ １１：５２ ２０．２ ２０．３４ ５．１９４ ２Ｏ．２６ ２０．１３ ０ １２：０１ ２４．１ ２４．２７ ６．０７６ ２４．１６ ２４．２ １１：２１ ０ ０ ０ ０ ０ Ｐ４ ／ ．ｒ』＝ Ｌ厂［『＿ ．ｒ、— — Ｌ一山 ＾ 、 × × （斜杆１Ｏ）（斜杆１２）（斜杆１４）（斜杆１６） ——上 上 ＼ × × × ｌ＼ ／ × （斜杆２）（斜杆４）（斜杆６）（斜杆８） Ｊ ＼ 盟 ！ 斜杆１ 斜杆２ ＼ 堑！ 斜杆６ 斜杆７ 、 ｋ 斜杆８ 图２斜杆位置示意图 表２均布载荷条件下索桁架斜腹杆内力值 工况 时间 斜杆３ 斜杆４ 斜杆５ １２６ 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００６年Ｐｌ Ｐ２ Ｐ４ Ｐ５ 第２７卷第４期 厂］厂］厂］厂］ 厂］厂］厂］厂］ ／ ＼ （直杆４） ／ （直杆６） ＼ （直杆８） ＿× ｌ × （直杆２） 图３直杆位置示意图 表３均布载荷条件下索桁架竖腹杆内力值 ｋＮ Ｐ１ Ｐ２ Ｐ４ Ｐ５ ｎ广、Ｉ 广、 ｒ ‘｜（轴９．２） ＾ ×ｌ× ｜ （轴４—２） ＞＜Ｉ＝ × 图４挠度测点示意图 表４均布载荷条件下索桁架挠度数据 ｍｍ （下转第１４３页） １２７ 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００６年端下墙体灰缝内设置三道２夺６钢筋，在底层窗台下 墙体灰缝内设置三道２巾６钢筋，在墙体转角处和纵 横墙交接处沿竖向５００设置２夺６拉结筋。 第２７卷第４期 象对房屋建筑危害的关键因素。根据场地内不良地 质现象的实际情况，采取技术上可靠、经济上合理、 满足施工进度要求的处理方法是结构工程师必须具 备的职业素质和技术技能。 ３ 结 论 ｆ 综上所述，对土洞、不均匀地基土的处理方法分 ｆ洞体较浅，洞内松软土较薄或空洞——换填法 土洞的处理 土洞的处理 誉 兰 篙 法 【深埋土洞的处理——钻孔压力灌注法 ｆ被处理土层≤２ ｍ——挖除置换法 对地基土处理 被处理土层＞２ ｍ——ｃＦＧ桩或碎石挤密桩法 【软弱下卧层——高压喷射注浆法 不均匀地基土的处理 对基础采取加强措施 ｆ设置圈梁 对上部结构采取加强措施 设置钢筋砼构造柱 【设置墙体加强筋 参考文献 ［１］ＪＧＪ７９－－２ｏｏ２，Ｊ２２Ｏ－－２ｏｏ２，建筑地基处理技术规范 ［３］ 岩土工程手册．北京：中国建筑工业出版社，１９９４ ［４］工程地质手册．中国建筑工业出版社，１９９２． ［５］地基处理手册．中国建筑工业出版社，１９９１． Ｅｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２． ［２］ 叶书麟．地基处理工程实例应用手册ＥＭ］．北京；中国 建筑工业出版社，１９９８． 收稿日期：２００６—０６—２６． 作者简介：陈孟芝，高级工程师；湖南，湖南大学（４１００００） （上接第１２７页） ４ 结 语 深圳市市民中心博物馆玻璃采光天棚预应力拉 索网架结构的预张拉材料和施工工艺新颖，由于国 内尚无资料和规范可循，也缺乏类似工程经验可以 借鉴，因此施工前按工程实际尺寸及杆件材料制作 了二榀桁架，进行了安装、张拉工艺和力学性能试 验，为全面施工取得了有益的经验和珍贵的参数。 与理论分析吻合较好，结构的强度控制和刚度控制 均符合设计要求。 参考文献 ［１］刘 晖．工程结构损伤识别理论与健康监测系统研究 ［Ｊ］．武汉理工大学博士后研究工作报告，２００４． ［２］姚裕昌，谢国生，王德勤，等．深圳市民中心博物馆采 光天棚预应力拉索网架的设计与施工［Ｊ］．建筑技术， ２００１，３２（１２）：８１２—８１３． 通过试验验证了预应力筋张拉、形状控制、起拱 安装等工艺的可行性和有关控制参数的合理性，找 到了拉索在预应力条件下进行起拱安装的有效方 法。 ［３］深圳市市民中心采光天棚索桁架力学性能检测报告． 南京：东南大学力学研究所，２００１． 收稿日期：２００６—０６—１２． 通过荷载试验，查明了索桁架的力学性能和特 点。测试结果表明，设计计算的模型合理，测试数据 作者简介：孔文坚，深圳，深圳市市民中心建设办公室 （５１８０００）． １４３
