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張拉膜用鋼纜索的技術要點

時期:2025-03-30 09:18:37 點擊數(shù):0

張拉膜用鋼纜索的技術要點涉及材料選擇、結構設計施工工藝和質量檢測等多個方面,以下為您詳細介紹:

 材料選擇

 鋼絲繩:由多股繩股圍繞繩芯捻制而成,繩股多為鋼絞線,繩芯可以是纖維芯或金屬芯。具有高強度、高彈性模量以及良好的柔韌性,是膜結構工程中常用的拉索材料。在空間結構中,應選用無油鍍鋅鋼芯鋼絲繩,這種鋼絲繩不僅具有優(yōu)異的力學性能,還能有效防止腐蝕,提高使用壽命。其捻距一般是直徑的5  8倍,鋼絲的極限抗拉強度可選用1570MPa、1670MPa等,彈性模量不小于1.2×10^5MPa。

 鋼絞線:由多股鋼絲捻制而成,索股和索芯均由鋼絲構成。具有破斷力大、柔韌性好、方便施工等優(yōu)點??煞譃殄冧\鋼絞線、鋁包鋼絞線、高強度低松弛預張力鋼絞線等多種類型,其中高釩鍍層鋼絞線(Galfan索)和密封鋼絞線在空間結構領域得到了大量應用。其黏距一般小于直徑的14倍,鋼絲的極限抗拉強度宜選用1670MPa、1770MPa、1860MPa等級別,彈性模量不小于1.6×10^5MPa。

 鋼絲束:捻距一般大于直徑的15倍,也稱半平行鋼絲束。鋼絲束的捻距大、捻角小,因此鋼絲排列緊密、受力均勻,能夠充分發(fā)揮高強度鋼絲的性能,但其抗扭穩(wěn)定性較差,需要現(xiàn)場捻制。鋼絲的直徑一般為5mm和7mm,極限抗拉強度宜選用1670MPa、1770MPa等級別,彈性模量不小于1.9×10^5MPa。

 鋼拉桿:在韌性、疲勞壽命、整體一致性、防火性能、防腐性能、施工安裝、索力監(jiān)測等方面均優(yōu)于鋼絲類索,但其只能應用于直線形的部位。材質有合金鋼和不銹鋼兩種,屈服強度有多個級別可選,如235MPa  1080MPa等,彈性模量不小于2.0×10^5MPa。

 錨具:形式多種多樣,常用的有熱鑄錨、壓制錨、冷鑄錨、夾片錨、擠壓錨等。其中,熱鑄錨的錨具采用低熔點的鋅銅合金填料進行澆鑄,冷卻后錨住索體;壓制錨則通過高強度鋼材做成的索套在高壓下環(huán)向擠壓成形,握裹住索體。不同錨具形式適用于不同的工程需求和拉索材料。 


 結構設計

 張拉整體索膜結構:是近年來在國外迅速發(fā)展起來的一種新型的大跨度空間預應力張拉結構體系。由索、壓桿組成,在全張拉的索網中內嵌懸浮的壓桿,并用特制的節(jié)點連接構件,結構的表面覆蓋以特殊的材料  膜材,使得整個結構外觀十分美觀。 

 索穹頂結構:實際上就是一種特殊的索膜結構,是一種結構效率極高的張力集成體系。其外形類似于穹頂,而主要的構件是鋼索,由始終處于張力狀態(tài)的索段構成穹頂,利用膜材作為屋面。例如某體育館屋面采用膜材和金屬屋面板兩種材料,屋蓋中部葉片狀部分采用膜結構屋面,其余部分采用金屬屋面,膜材屋面部分整體突出于屋面,其與金屬屋面間設置豎直的天窗。


 施工工藝

包括膜單元制作、支撐鋼結構安裝、鋼索及錨具安裝、膜單元吊裝安裝、預應力張拉、檢查驗收等步驟,具體為:

 膜單元制作:由于索膜結構體形通常都較為復雜,各種角度變化較多,加工精度要求非常高。在膜結構制作前,需要對工程所用膜材及配件按設計和規(guī)范要求進行材質和力學性能檢驗,如膜材的雙向拉伸試驗。膜材加工制作要嚴格按設計圖紙在專業(yè)車間由專業(yè)人員制作。裁剪作業(yè)過程中應盡量避免膜體折疊和彎曲,以免膜體產生彎曲和折疊損傷而使膜面褶皺,影響建筑美觀。

 支撐鋼結構安裝:張拉索膜結構的支承可分為剛性邊界和柔性邊界。支承結構安裝誤差的大小,不僅直接影響建筑的外觀,還影響結構內預應力的分布,嚴重者將影響結構的安全性。在安裝支承鋼結構前,應按規(guī)范和設計要求對鋼結構基礎的頂面標高、軸線尺寸做嚴格的復測,并做好復測記錄。

 鋼索及錨具安裝:成品拉索出廠前應經超張拉檢測,超張拉荷載為索標稱破斷荷載的45%  60%。鋼絲繩拉索下料前必須進行預張拉,預張拉值為索體標稱破斷荷載的0.55倍,荷載持續(xù)時間不小于1h,強拉次數(shù)不少于2次。檢查錨具無損傷,防腐處理符合產品標準和設計要求。拉索安裝施工應編制專項施工方案,放索前需清理現(xiàn)場,以防索體被劃傷。拉索牽引過程中,必須用專用吊裝夾具及牽引工具,避免拉索被損傷及破壞保護層,有較大轉角時應設置轉向架。戶外安裝時,風力不宜大于4級,避免拉索發(fā)生大振動現(xiàn)象。安裝后調整索力,對于索系支撐式膜結構的重要部位,采用索力和位移的雙控,其他膜結構類型的拉索以施力點的位移值作為控制標準。索力、位移調整后,對索端錨具的錨固進行檢查,均應滿足設計和安全要求。

 膜單元吊裝安裝:將所有需要停放膜材料的場地清潔干凈,鋪設潔凈的地面保護膜,在地面保護膜上按安裝方向展開成品膜片,根據(jù)安裝方案的要求,將需要在地面安裝的附件安裝就緒并驗收合格。按照安裝方案搭設安全穩(wěn)固的高空作業(yè)工作平臺。吊裝膜單元時,根據(jù)施工安裝方案采取捆扎吊裝或展開吊裝的方法,吊裝時需緊密配合,協(xié)調工作,統(tǒng)一指揮。吊裝前必須確定膜片的準確位置,保證一次吊裝成功。高空作業(yè)人員攜帶隨身工具,隨時協(xié)助膜片吊裝及展開就位。展開膜片時應在膜片上安裝臨時夾板,嚴格檢查膜片受力處有無裂口,發(fā)現(xiàn)裂口須及時修復。膜單元吊裝時風力不宜大于四級。將膜索連接處進行適當調整,達到連接均勻到位。

 預應力張拉:嚴格檢查千斤頂、測力傳感器、儀表和張拉設備構是否完好。認真核對施工圖,仔細檢測施力點的位移量和預應力狀態(tài)下的受力值。按施工安裝方案用張拉設備和測力儀器,在施力點對整體結構體系施加預張力。施力過程按安裝方案確定的步數(shù)和每步的位移量進行,如有必要可視現(xiàn)場具體情況做有效的調整。同時在膜片上適當位置觀察膜的緊繃均勻程度和整體結構體系的受力情況,觀察施力設備的施力值。最后一步施加預張力與上一步的間隔時間應大于24h,以消除膜材料的徐變。施力的控制標準,以施力點位移達到設計范圍為準。

 檢查驗收:膜結構制作、安裝分項工程應按具體情況分為一個或者若干個檢驗批。與膜結構制作安裝相關的鋼結構分項工程的驗收應按《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB 50205執(zhí)行。膜結構的支撐結構和各項連接構造應符合設計要求。膜面排水、防水應全部進行檢查,膜面應無明顯污漬、串色現(xiàn)象,無破損劃傷無明顯褶皺。工程完工后宜檢查膜面的張力值是否符合設計的要求。拉索、拉桿、錨具、膜結構及其他連接件的品種、規(guī)格、性能應符合國家產品標準和設計要求。拉索、拉桿、錨具、膜材按現(xiàn)行國家標準《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50205的規(guī)范規(guī)定進行抽查復驗,其復驗結果應符合國家產品標準和設計要求。索桿的拉索、拉桿、索頭長度、銷軸直徑、錨頭開口深度等尺寸和偏差應符合其產品標準的規(guī)定和設計要求。采用鑄鋼件制作的錨具,應采用超聲波探傷進行內部缺陷的檢查,其內部缺陷分級及探傷方法應符合現(xiàn)行國家標準《鑄鋼件超聲波檢測》GB/T7233.12的規(guī)定,檢查結果應符合設計要求。成品拉索應進行超張拉檢驗,超張拉載荷應為拉索標稱破斷力的55%和設計拉力值兩者的最大值,且超張拉持續(xù)時間不應小于1h。檢驗后,拉索應完好無損。膜材料、膜片放樣尺寸、膜片裁剪尺寸應符合設計要求,膜片放樣尺寸允許偏差不應超過士1mm、膜片裁剪尺寸允許偏差不應超過士2mm。施工單位對其首次采用的膜片熱合連接形式、熱合設備、熱合層數(shù)、熱合膜材等,應進行熱合工藝評定,根據(jù)評定報告制定熱合工藝和實施方案。索桿預應力施加方案,包括預應力施加順序、分階段張拉次數(shù)、各階段張拉力和位移值應符合設計要求;對承重索桿應進行內力和位移雙控制,各階段張拉力值或位移變形值允許偏差為±10%。


 質量檢測

 材料檢測:檢驗張拉膜材料的物理和化學特性,包括抗拉強度、撕裂強度、耐久性和抗紫外線性能等。

 結構完整性檢測:評估張拉膜結構的整體穩(wěn)定性,檢查連接節(jié)點、支撐結構和張拉系統(tǒng)的完好性。

 表面質量檢測:通過目視和儀器檢測,檢查膜材表面的缺陷,如裂紋、孔洞和褶皺。

 負載測試:測試張拉膜在不同環(huán)境條件下的承載能力和變形情況。

 環(huán)境適應性檢測:評估張拉膜在各種氣候條件下的耐候性和適應性。張拉膜檢測的范圍通常包括從原材料到成品安裝的各個階段,確保每個環(huán)節(jié)的質量和安全。檢測采用一系列專業(yè)的方法,如非破壞性測試(NDT)、物理實驗室測試、現(xiàn)場測試、視覺檢查和化學分析等,以確保檢測結果的準確性和可靠性。


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