中国建筑2013年技术交流会论文集
大跨预应力空间钢管桁架穹形屋
盖施工技术
闫亚召
（ 中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州， 450004）
摘要：鹤壁市体育馆工程为大跨度预应力空间钢管钢桁架结构，其主要承重构件为 80 米跨的多品环向辐射
钢管桁架，辐射桁架有圆环钢管桁架连接。工程跨度大，桁架纵横交错，杆件众多，施工复杂；屋盖结构
自重大，对屋盖的挠度提出了严格的要求。分析预应力空间钢管钢桁架结构受力机理，研究了钢管桁架的
拼接、吊装技术和预应力拉索的张拉方法，从而确定了屋盖结构的施工方案。
关键词： 穹形屋盖，钢管桁架，预应力张拉，施工全过程
1 工程概况
鹤壁市体育馆工程为大跨度预应力空间圆管钢桁架结构，屋盖为跨度 80m的圆形平面，
北侧局部切平并与跨度 26m的矩形钢结构屋面相连，结构形式采用预应力张弦管桁架焊接
钢结构，以圆心为基点间隔 18度沿径向向外辐射，一
侧支座为钢筋混凝柱，另一侧支撑在直径 20m的刚性
环桁架上；刚性环桁架上支撑凸起圆柱体平台，由 20
道辐射桁架汇集于中心直径 4m的另一刚性环上。 辐射
张弦桁架之间设置环向支撑桁架，上弦设置屋面支撑。
辐射张弦主桁架在混凝土柱上的支座采用成品减振、
抗震球型可滑动铰支座，环向固定不可滑动。张弦索
与刚性环连接节点、索与撑杆连接节点采用铸钢件，
屋盖桁架最高点高度为 28.60m。
图1 体育馆效果图
2 屋盖结构工程的特点
（ 1）钢结构工程主要包括中心环形桁架，径向桁架及环向桁架组成。结构卸载后，靠
内环承受压力，结构受力体系极其复杂。整个钢结构跨度 80米，高度约 29米。由于跨度、
重量、结构尺寸、构件矢高都比较大，在组装和拼装过程中的刚度、稳定性、吊点反力、挠
度、杆件内力等进行施工验算，必要时需采取加固措施。
（ 2）杆件种类多，管桁架中大部分弦杆设计为弧形，对弦杆的弯管、弦杆、腹杆相贯
线切割控制加工精度要求高，而杆件的制作质量直接影响到桁架的整体安装质量，因此，如
何做好施工图纸的深化设计工作及确定先进、合理的加工方法、投入何种加工机械以确保本
工程的制作质量是本工程实施的重点之一。
（ 3）桁架截面、长度变化较多，桁架拼装工作量大，拼装精度要 求高。由于桁架拼装
精度受拼装环境、胎架适用性及温度变化等多方面 的影响。而桁架的拼装质量将直接影响
到整个工程的质量。 。
（ 4）主桁架为辐射环向连接，次桁架以弧线为主，主桁架中段沿 20米圆环上凸起，并
由 20道辐射桁架汇集与中心直径 4m的另一刚性圆 环上。对钢桁架、铰支座的相对位置、
绝对位置、标高精度要求高，使 得测量放线施工难度大，构件吊装时空间定位复杂，派生
数据多，要进行大量的计算和复核工作
（ 5）相贯线焊接质量要求高
构件数量多， 且构件单件性强，形状各异，钢管与钢管相贯节点的几何尺寸正确与否
是与相贯线切割的质量密切相关的。制定切实可行的焊接工艺措施和切割措施，是保证焊接
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质量的重点。
3 现场构配件加工主要方法
3.1 相贯口切割
相贯口切割是整个加工过程中的关键工序和质量控制重点。 采用两台数控六轴管相贯线
切割机进行相贯口切割，相贯曲面放样切割坡口在加工前利用 CAD/CAM软件集成技术进
行数字模拟放样，第一步建立管结构分析设计模型；第二步由管结构分析设计模型生成构件
加工数据，输入到管相贯线切割机进行管件加工制作。
正式加工前应先进行预切割，达到相关技术要求后在进行正式切割，确保相贯曲面放样
切割坡口的加工一次成型。
3.2 弦管煨弯
管煨弯采用冷顶弯管的方法，相贯切割后，在管头定汇交线标记，采用
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