78米跨度预应力混凝土刚架结构设计与施工工艺标准.doc

跨度预应力混凝土刚架结构设计与施工玉溪体育馆是集练习比赛演出集会等功能为一体的体育建筑平面呈八边形对边最大距离建筑总高度总建筑面积体育馆屋盖结构采用跨度为的大型预应力混凝土刚架承重以悬吊片曲面钢网架组成屋盖体系钢网架外周边支承在看台框架上内周边悬吊于预应力混凝土刚架下翼缘上屋面覆盖压型彩色钢板预应力混凝土刚架分为榀沿体育馆纵向布置间距两刚架之间用混凝土横梁连接其间布置天窗以增加场馆中心的天然采光柱为等宽变高度斜柱从刚架横梁上翼缘即标高向下向外倾斜逐渐分开至图为体育馆屋盖平面与结构方案简图第章刚架结构计算该刚架为体育馆最主要的屋面承重结构跨度按度抗震设防该刚架为体育馆最主要的屋面承重结构跨度按度抗震设防刚架横梁采用工字形截面大梁高度上下翼缘宽度为腹板厚刚架柱为等宽度变高度斜柱截面为矩形柱脚截面柱顶截面刚架柱向外倾斜组成空间刚架结构系统在结构计算时综合比较多种计算模型并根据现场施工条件选取种结构计算模型空间刚架结构计算模型平面刚架结构计算模型和种支座约束情况刚接和铰接进行详细计算其中平面刚架结构计算分平面内和平面外分别进行内力分析内力分析结果表明结构内力很大按平面刚架计算横梁跨中最大弯矩梁端最大负弯矩柱脚最大弯矩柱脚最大剪力最大轴力第章预应力设计为解决大跨度预应力刚架柱的大偏心受压问题使结构具备好的抗震性能该工程梁柱均采用了有粘结预应力技术根据截面计算及当时的预应力钢材市场供应情况预应力筋采用级钢绞线刚架横梁预应力筋为钢绞线分为束每束分组按二次抛物线和直线布置刚架柱预应力筋为钢绞线分为组各束以直线和曲线布置锚具采用体系群错预应力张拉控制应力刚架混凝土设计强度图为预应力混凝土刚架简图由于刚架结构自身刚度较大若刚架柱与基础采用刚性连接则预应力筋张拉时因支座约束而产生的次应力将成为影响结构受力的重要因素影响刚架工作状态为此在预应力刚架结构计算中对张拉次应力进行反复计算分析比较不同预应力筋布置曲线引起的次应力力求将次应力的不利影响减少到最低限度为减少预应力筋张拉时刚架结构对预应力产生的不利影响设计时采用了分阶段的支座约束方式第一阶段刚架施工时在柱脚与基础间放置预埋钢板支座使之形成滑动面由于施工时无水平力作用故柱脚与基础间的连接相当于滑动铰支座刚架上部结构与基础间不再有多余约束保证了预应力筋张拉时刚架的自由变形该连接处同时也就作为预应力刚架下端的张拉锚固位置避免了预应力筋张拉操作的困难预应力筋张拉完成后的第二阶段将上下两块钢板及柱筋相互焊接二次浇筑强度等级比刚架高一级的混凝土形成刚性连接第章预应力刚架结构施工由于该工程结构高度高跨度大结构重模板支架及支撑结构的设计高空模板定位高空大体积混凝土的浇筑以及在高空进行以上长度预应力筋的穿束和竖向预应力孔道埋设灌浆等问题都成为施工难点经过方案比较采用钢管脚手架辅之以部分焊接型钢作垂直支撑结构系统在施工中由于刚架柱变截面和向外倾斜使得高空支模的空间定位成为施工中十分复杂的难点经过现场采用多种方法反复测定校核得以解决预应力大梁金属波纹管直径在绑扎钢筋骨架时就位采用形支架架立预应力刚架柱竖向预应力管道则采用分节布设的方法成型预应力筋穿束是该工程施工的一个难点为确保工程质量并方便施工采用先穿束法即在施工时先将波纹管安装就位然后将预应力筋穿人先穿束法应特别注意波纹管的固定管口及外露钢绞线的防水防锈保护确保混凝土浇筑过程中波纹管不破裂不漏浆钢绞线在管内能牵引移动预应力筋张拉在混凝土达到设计强度后进行采用分批张拉方法在梁柱上以每束为批按对称原则同时顺序张拉以确保截面受力均匀张拉时以控制千斤顶油泵的油压表为主同时测量钢绞线张拉伸长值以综合评定张拉力孔道摩擦预应力筋等有无异常现象刚架柱内竖向孔道灌浆时应确保波纹管孔道顶部密实经取现场材料试验比较确定灌浆用号水泥加入的砂水灰比采用分段灌浆工艺由下至上分段压浆最后在顶部补浆大梁孔道从跨中向两端压浆最后二次补浆第章工程测试预应力张拉时在刚架柱脚大梁跨中等各部位选取了个测点进行变形监测以测试预应力刚架的受力情况实测结果表明预应力筋张拉效果明显满足预期要求特别是在预应力筋张拉完成前的第一阶段将刚架柱脚与基础之间作为滑动铰接支座的处理放松了刚架的多余约束对刚架预应力的建立取得良好效果