柱网双向无粘结预应力混凝土框架体系的设计与施工工艺标准.doc

大面积大柱网双向无粘结预应力混凝土框架体系的设计与施工珠海市拱北口岸是我国大陆通往澳门的国家一级口岸也是全国第二大口岸新建口岸工程总平面布置见图该工程核心建筑联检大楼是一座大型民族形式的多层建筑面积约万平方米底层专供进出关人员候检查验通关使用其余各层供联检职能机构及与之配套服务的部门使用由图可看出该建筑平面很大为轴为主体部分长柱网尺寸为纵向跨横向跨除轴间的轴及轴为一层外其余均为层屋顶为民族形式的大屋盖其四周为水平投影宽的孤形其中包括周边悬挑从建筑造型及使用功能考虑结构不设伸缩缝该结构平面尺寸大大超过了规范允许的不设缝的最大限制长度同时要求结构尽量压缩梁高降低层高以达到减少空间体积节省长期使用能耗的目的根据上述要求对多种方案比较后选定无粘结预应力大面积大柱网连续多跨双向框架承重结构体系楼面为网格的井字梁楼盖这是目前国内运用该项新技术楼层面积最大连续跨数最多的双向无粘结预应力框架结构工程虽然无粘结预应力框架已在国内成功应用但象该工程这样大面积大柱网的情况尚无先例诸如计算理论的可靠性摩擦损失的取值特长预应力束施工柱刚度对梁中预应力建立的影响等都是值得研究和探讨的难题为使该工程结构设计具有可靠的理论依据也为今后推广该项新技术积累经验决定结合该工程进行实物结构模拟试验和现场实际工程测试并开展结构设计和施工工艺等系统研究从目前取得的数据分析证明该项新技术可靠合理并具有显著的经济效益和社会效益该工程进行实物结构模拟试验和现场实际工程测试并开展结构设计和施工工艺等系统研究从目前取得的数据分析证明该项新技术可靠合理并具有显著的经济效益和社会效益第章结构设计该结构体系设计计算的前提条件是对框架施加预应力在活荷载大的轴线要求平衡静载和的活载对其余荷载较小的轴线梁上施加的预应力仅平衡静载产生的拉弯应力经试算柱截面选用梁高在荷载特大的部分选用高跨比为一般荷载情况下选用即多数大梁截面尺寸为该工程既是双向预应力混凝土框架结构又是井式梁板结构其中主框架内井式梁板为普通钢筋混凝土结构板厚内部井式梁截面为混凝土无粘结预应力筋选用低松弛钢绞线考虑到连续多跨特长束的预应力损失大采用超张拉回松技术取张拉端采用锚具锚固时预应力筋内缩值取无粘结钢绞线强度设计值取摩擦损失系数取各跨按二次抛物线布放预应力筋其反弯点取在距柱中心为梁跨长处将上述条件及各榀框架的荷载数据输入计算机进行计算根据计算结果及实物结构模型的试验数据进行分析后完成框架设计其典型的两榻框架梁预应力筋布置见图设计要求在二层楼面施工时必须进行每向不少于榀框架的实际张拉测试并根据实测数据调整和修改预应力张拉力或配筋根数方可进入下一步施工预应力束的端部锚固节点大样见图固定端内埋式锚头挤压锚具布置见图大面积楼面结构不设伸缩缝除在框架体系梁施加预应力外还采取在适当位置增设抵抗温度伸缩和混凝土收缩的预应力筋的办法如在轴间的井字次梁配置预应力筋这是因为该部分楼面荷载大并考虑到可弥补中间部分楼面大梁的预应力损失在屋面上增设封闭梁的预应力筋以增强屋顶整体抵抗温度伸缩的能力另外从图可看出对四角和边跨设置混凝土筒或剪力墙以增强整体刚度和抵抗温度应力的能力从目前情况看达到了预定的设计要求对预应力筋除满足规定的质量要求外在布束上要求特长束无接头以免由于接头的可靠性差造成不可弥补的损失第章分段流水施工在大面积大柱网双向元粘结预应力框架和井式梁板结构施工中有不少难题其一是大面积多层框架施工中如何分段流水的问题由于工艺布置及建筑要求该工程楼面内不设伸缩缝为防止施加预应力前在混凝土浇筑硬化过程中出现收缩裂缝主要采取划分施工段的办法划分施工段既要考虑混凝土的浇筑能力又要考虑结构布筋的特点及楼面施工和上下层施工流水的要求每层楼面沿纵向划分个施工区段见图施工区段的界线分别在轴线西与轴东各处轴线间各纵向梁的加强束即在该处张拉锚固在混凝土配料中加入水泥用量的型膨胀剂以抵抗混凝土收缩变形在个施工区段内先施工第区段伸入区段的纵向通长无粘结筋应事先伸出盘放在脚手架上卢在区段内先张拉纵向短束再张拉横向通长束与短束纵向通长束需待区段混凝土浇筑后方可张拉在第施工区段内仅张拉横向通长束与短束在第施工区段内宜先张拉纵向通长束再张拉横向通长束与短束为取消施工中的二次支撑在第三层楼面的混凝土施工中除第区段内因设计活载取值较大满足施工荷载要求外对区段采取梁板分开浇筑的办法先浇筑框架梁及各井字梁待梁混凝土强度达到再浇筑板为减少预应力张拉时受周围结构的约束采取了以下措施凡沿预应力筋张拉方向的剪力墙在预应力筋张拉后再浇筑楼梯间筒体刚度大也在预应力筋张拉后再浇筑对多跨连续梁由预应力梁及非预应力梁组成的情况则在预应力梁浇筑并张拉后再浇筑非预应力梁此时普通钢筋应事先伸出梁端第章特长预应力束施工第节特长束的下料工艺特长束的下料长度可按常规方法进行计算如果严格控制下料尺寸则不需额外加长下料对于长的无粘结筋在现场选择长的平整场地采用弯曲定长下料见图一定要在预应力筋的正中间做好标记因为本工程纵向束是由中间第区段向两边区段延伸若中点不准则定长预应力筋会在区段内出现一端过长另端过短的情况而无法张拉下料后每根筋卷成直径的盘并在其两端作出同颜色标记以便在张拉时识别第节特长束的铺设固定双向特长束的铺设是影响预应力施工质量人力与速度的关键之一因此必须作好以下准备首先绘制出各节点无粘结筋穿插详图定出各种梁无粘结筋的实际坐标及配套的固定支架尺寸无粘结筋应逐根检查编号内埋式固定端处应事先在现场采用挤压机将钢套简挤压在钢绞线筋上以形成挤压头无粘结筋固定支架的典型作法见图按元粘结筋曲线坐标焊在箍筋上间距具体铺设时应遵循以下原则大梁底模铺好后先放置纵横向梁底非预应力钢筋扎好柱头箍筋然后放入预应力筋预应力筋放入后再设架立筋负弯矩钢筋和箍筋预应力筋固定后放置拉结筋无粘结纵向通长束在下横向通长束在上低位的无粘结筋先铺设无粘结筋在梁内按根成柬捆扎在一起在梁端分散布置单根张拉锚固在第区段内严格按中点标志放置预应力筋伸入区段的预应力筋先成卷放在脚手架上为便于钢筋与无粘结筋铺设梁的两侧模板均暂不安装无粘结筋的标高划在箍筋上无粘结筋控制点的安装误差矢高方向水平方向第节特长束的张拉管理特长束采取单根两端同步张拉每根伊张拉力为预应力筋张拉前应重新确认各筋在两端的正确位置如有异议可用万用表对无粘结筋进行辨别为防止在张拉时出现错位而影响张拉伸长值的统计计算可先在两端均安装好夹片锚具在一端先张拉另一端拉动后装上千斤顶再补拉具体操作如下端由注意固定端是否拉动如被拉动记录下端的油压表读数量测初始伸长值量测伸长量伸长端锚固再在端补拉至张拉力后锚固孔道摩擦损失值测定特长多波曲线束孔道摩擦损失的测定对调整张拉力并准确建立预应力及进行伸长值校核都至关重要本工程在二层楼面纵横向大梁进行了全长二分之一同条件埋设的预应力束摩擦损失试验共束同时对实际结构进行根特长束的摩擦损失试验试验时先在两端装好铺具在一端先张拉当固定端拉动后暂停张拉在固定端装上千斤顶稍稍张拉以保证工作锚夹片不受力并关死油门然后在张拉端张拉到控制应力观察固定端油压表读数即可求出该特长束的摩擦损失值该工程二层楼面根特长纵向束的实测三层楼面根特长横向束的实测张拉伸长值管理该工程二层楼面大梁几百根特长束的张拉伸长值的统计表明若按常规计算均超过规范规定的理论伸长值的上限其实这是错误地将以下的推算伸长值全部考虑进去的缘故事实上在特长束的情况下规范建议的常规推算值已不再适用以二层楼面轴为例该梁根通长束共进行根孔道摩擦损失试验实测一端张拉时固定端应力为固定端拉动时张拉端的平均拉力为由于张拉力不同摩擦系数也会变化为更好地反映以下的真实应力变化取固定端拉动时的应力线作为的平行线则以下的推算伸长值仅为图中阴影部分的伸长由图可知由上述计算可知在一端张拉时以下的推算值仅为全部伸长值的而非通常的若将作为实测的推算值则所有实测伸长值均满足规范要求