大面積大柱網雙向無粘結預應力混凝土框架體系的設計與施工范本

1、大面積大柱網雙向無粘結預應力混凝土框架體系的設計與施工_市拱北口岸是我國大陸通往澳門的國家一級口岸，也是全國第二大口岸。新建口岸工程總平面布置見圖4-9-1。該工程核心建筑聯檢大樓是一座大型民族形式的多層建筑，面積約4萬平方米。底層專供進出關人員候檢、查驗、通關使用，其余各層供聯檢職能機構及與之配套服務的部門使用。由圖4-9-2可看出，該建筑平面很大，為186m×100m， 軸為主體部分，長142m。柱網尺寸為18m×18m?？v向7跨，橫向5跨。除軸間的軸及軸為一層外，其余均為3層。屋頂為民族形式的大屋蓋，其四周為水平投影寬26m的孤形，其中包括周邊懸挑4.8m。從建筑造型

2、及使用功能考慮結構不設伸縮縫。該結構平面尺寸大大超過了規(guī)范允許的不設縫的最大限制長度，同時要求結構盡量壓縮梁高，降低層高，以達到減少空間體積_省長期使用能耗的目的。根據上述要求，對多種方案比較后，選定無粘結預應力大面積大柱網連續(xù)多跨(7×18m)×(5×18m)雙向框架承重結構體系，樓面為3m×3m網格的井字梁樓蓋。這是目前國內運用該項新技術樓層面積最大、連續(xù)跨數最多的雙向無粘結預應力框架結構工程。雖然無粘結預應力框架已在國內成功應用，但象該工程這樣大面積大柱網的情況尚無先例。諸如計算理論的可靠性、摩擦損失的取值、特長預應力束施工、柱剛度對梁中預應力建立

3、的影響等都是值得研究和探討的難題。為使該工程結構設計具有可靠的理論依據，也為今后推廣該項新技術積累經驗，決定結合該工程進行15實物結構模擬試驗和現場實際工程測試，并開展結構設計和施工工藝等系統(tǒng)研究。從目前取得的數據分析證明，該項新技術可靠、合理，并具有顯著的經濟效益和社會效益。第1章 結構設計該結構體系設計計算的前提條件是對框架施加預應力，在活荷載大的軸線，要求平衡靜載和80%的活載；對其余荷載較小的軸線，梁上施加的預應力僅平衡靜載產生的拉彎應力。經試算，柱截面選用800mm×800mm。梁高在荷載特大的部分選用高跨比為1/12，一般荷載情況下選用1/15，即多數大梁截面尺寸為400

4、mm×1200mm，該工程既是雙向預應力混凝土框架結構，又是井式梁板結構，其中主框架內井式梁板為普通鋼筋混凝土結構，板厚l00mm，內部井式梁截面為300mm×1000mm，混凝土C35。無粘結預應力筋選用低松弛鋼絞線Uj =l2.7，ptk=1770N/m m2，Ep=2×l05N/m m2?？紤]到連續(xù)多跨特長束的預應力損失大，采用超張拉回松技術，取con =0.75 ptk張拉端采用OVM12.71錨具，錨固時預應力筋內縮值取8mm。無粘結鋼絞線強度設計值取py=1206N/m m2×0.9=1085N/m m2。摩擦損失系數取=0.12，K=0.0

5、03。各跨按二次拋物線布放預應力筋，其反彎點取在距柱中心0.15l(l為梁跨長)處。將上述條件及各榀框架的荷載數據輸入計算機進行計算，根據計算結果及15實物結構模型的試驗數據進行分析后完成框架設計。其典型的兩榻框架梁預應力筋布置見圖4-9-3。設計要求在二層樓面施工時，必須進行每向不少于2榀框架的實際張拉測試，并根據實測數據，調整和修改預應力張拉力或配筋根數，方可進入下一步施工。預應力束的端部錨固節(jié)點大樣見圖4-9-4(a)，固定端內埋式錨頭擠壓錨具，布置見圖4-9-4(b)。大面積樓面結構不設伸縮縫，除在框架體系梁施加預應力外，還采取在適當位置增設抵抗溫度伸縮和混凝土收縮的預應力筋的辦法。如

6、在軸間的井字次梁配置預應力筋，這是因為該部分樓面荷載大，并考慮到可彌補中間部分樓面大梁的預應力損失。在屋面上，增設封閉梁的預應力筋，以增強屋頂整體抵抗溫度伸縮的能力。另外，從圖4-9-2可看出，對四角和邊跨，設置混凝土筒或剪力墻以增強整體剛度和抵抗溫度應力的能力。從目前情況看，達到了預定的設計要求。對預應力筋除滿足規(guī)定的質量要求外，在布束上要求特長束無接頭，以免由于接頭的可靠性差，造成不可彌補的損失。第2章 分段流水施工在大面積大柱網雙向元粘結預應力框架和井式梁板結構施工中有不少難題，其一是大面積多層框架施工中如何分段流水的問題。由于工藝布置及建筑要求，該工程142m×100m樓面內

7、不設伸縮縫。為防止施加預應力前在混凝土澆筑硬化過程中出現收縮裂縫，主要采取劃分施工段的辦法。劃分施工段既要考慮混凝土的澆筑能力，又要考慮結構布筋的特點及樓面施工和上下層施工流水的要求。每層樓面沿縱向劃分3個施工區(qū)段，見圖4-9-5。施工區(qū)段的界線分別在軸線西與軸東各7.5m處，、軸線間各縱向梁的加強束即在該處張拉錨固。在混凝土配料中加入水泥用量l5%的U型膨脹劑，以抵抗混凝土收縮變形。在3個施工區(qū)段內，先施工第區(qū)段，伸入、區(qū)段的縱向通長無粘結筋應事先伸出，盤放在腳手架上盧在區(qū)段內，先張拉縱向短束，再張拉橫向通長束與短束，縱向通長束需待、區(qū)段混凝土澆筑后方可張拉。在第施工區(qū)段內，僅張拉橫向通長束

8、與短束。在第施工區(qū)段內，宜先張拉縱向通長束，再張拉橫向通長束與短束。為取消施工中的二次支撐，在第三層樓面的混凝土施工中，除第區(qū)段內因設計活載取值較大滿足施工荷載要求外，對、區(qū)段，采取梁板分開澆筑的辦法：先澆筑框架梁及各井字梁，待梁混凝土強度達到50%再澆筑板。為減少預應力張拉時受周圍結構的約束，采取了以下措施：凡沿預應力筋張拉方向的剪力墻，在預應力筋張拉后再澆筑；樓梯間筒體剛度大，也在預應力筋張拉后再澆筑；對多跨連續(xù)梁由預應力梁及非預應力梁組成的情況，則在預應力梁澆筑并張拉后，再澆筑非預應力梁。此時，普通鋼筋應事先伸出梁端。第3章 特長預應力束施工第1節(jié) 特長束的下料工藝特長束的下料長度可按常

9、規(guī)方法進行計算。如果嚴格控制下料尺寸，則不需額外加長下料。對于90130m長的無粘結筋，在現場選擇70m長的平整場地，采用彎曲定長下料，見圖4-9-6。一定要在預應力筋的正中間做好標記，因為本工程縱向束是由中間第區(qū)段向兩邊、區(qū)段延伸，若中點不準，則定長預應力筋會在、區(qū)段內出現一端過長另端過短的情況而無法張拉。下料后每根筋卷成直徑1.5m的盤，并在其兩端作出同顏色標記，以便在張拉時識別。第2節(jié) 特長束的鋪設固定雙向特長束的鋪設是影響預應力施工質量、人力與速度的關鍵之一，因此必須作好以下準備：1.首先繪制出各節(jié)點無粘結筋穿插詳圖，定出各種梁無粘結筋的實際坐標及配套的固定支架尺寸。2.無粘結筋應逐根

10、檢查、編號。內埋式固定端處，應事先在現場采用擠壓機將鋼套簡擠壓在鋼絞線筋上，以形成擠壓頭。4.無粘結筋固定支架的典型作法見圖4-9-7。按元粘結筋曲線坐標焊在箍筋上，間距0.61m。具體鋪設時，應遵循以下原則：1.大梁底模鋪好后先放置縱橫向梁底非預應力鋼筋，扎好柱頭箍筋，然后放入預應力筋。預應力筋放入后再設架立筋、負彎矩鋼筋和箍筋，預應力筋固定后放置拉結筋。2.無粘結縱向通長束在下，橫向通長束在上。低位的無粘結筋先鋪設。3.無粘結筋在梁內按6根成柬捆扎在一起，在梁端分散布置，單根張拉錨固。4.在第區(qū)段內嚴格按中點標志放置預應力筋，伸入、區(qū)段的預應力筋先成卷放在腳手架上。5.為便于鋼筋與無粘結筋

11、鋪設，梁的兩側模板均暫不安裝，無粘結筋的標高劃在箍筋上。無粘結筋控制點的安裝誤差2矢高方向±5mm，水平方向±10mm。第3節(jié) 特長束的張拉管理特長束采取單根兩端同步張拉，每根伊12.7張拉力為13.3kN。預應力筋張拉前，應重新確認各筋在兩端的正確位置。如有異議，可用萬用表對無粘結筋進行辨別。為防止在張拉時出現錯位而影響張拉伸長值的統(tǒng)計計算，可先在兩端均安裝好夾片錨具，在一端先張拉，另一端拉動后裝上千斤頂再補拉。具體操作如下：A端由00.2con (注意固定端B是否拉動，如被拉動，記錄下A端的油壓表讀數，量測初始伸長值)0.6con (量測伸長)1.0con (量伸長，A

12、端錨固)，再在B端補拉至張拉力后錨固?？椎滥Σ翐p失值測定特長多波曲線束孔道摩擦損失的測定，對調整張拉力并準確建立預應力及進行伸長值校核都至關重要。本工程在二層樓面縱橫向大梁進行了全長二分之一同條件埋設的預應力束摩擦損失試驗共4束，同時，對實際結構進行22根特長束的摩擦損失試驗。試驗時，先在兩端裝好鋪具，在一端先張拉，當固定端拉動后暫停張拉，在固定端裝上千斤頂，稍稍張拉以保證工作錨夾片不受力，并關死油門，然后在張拉端張拉到控制應力，觀察固定端油壓表讀數，即可求出該特長束的摩擦損失值。該工程二層樓面22根特長縱向束的實測K=0.003，=0.02790.0794，三層樓面6根特長橫向束的實測K=0

13、.003，=0.1l0.193。2.張拉伸長值管理該工程二層樓面大梁幾百根特長束的張拉伸長值的統(tǒng)計表明，若按常規(guī)計算，均超過規(guī)范規(guī)定的理論伸長值+l0%的上限，其實這是錯誤地將0.2con以下的推算伸長值全部考慮進去的緣故。事實上，在特長束的情況下，規(guī)范建議的常規(guī)推算值已不再適用。以二層樓面X軸為例，該梁18根通長束共進行13根孔道摩擦損失試驗，實測K=0.003，=0.0545，一端張拉時固定端應力為0.457con固定端拉動時張拉端的平均拉力為0.32con。由于張拉力不同，摩擦系數也會變化。為更好地反映0.2con以下的真實應力變化，取固定端拉動時的應力線作為0.2con的平行線，則0.

14、2con以下的推算伸長值L2僅為圖4-9-8中陰影部分的伸長。由圖4-9-8可知：2conx=0.32conL x=0.625LL2= =0.625由上述計算可知，在一端張拉時0.2con以下的推算值僅為全部伸長值的6.25%，而非通常的20%。若將6.25%作為實測的推算值，則所有實測伸長值均滿足規(guī)范要求。附件：工程施工現場應急預案及安全保證措施一、編制原則1、以人為本,安全第一原則。把保障人民群眾生命財產安全,最大限度地預防和減少突發(fā)事件所造成的損失作為首要任務。 2、統(tǒng)一領導,分級負責原則。在本項目部領導統(tǒng)一組織下,發(fā)揮各職能部門作用,逐級落實安全生產責任,建立完善的突發(fā)事件應急管理機制

15、。 3、依靠科學,依法規(guī)范原則?？茖W技術是第一生產力,利用現代科學技術,發(fā)揮專業(yè)技術人員作用,依照行業(yè)安全生產法規(guī),規(guī)范應急救援工作。 4、預防為主,防止結合原則。認真貫徹安全第一,預防為主,綜合治理的基本方針,堅持突發(fā)事件應急與預防工作相結合,重點做好預防、預測、預警、預報和常態(tài)下風險評估、應急準備、應急隊伍建設、應急演練等項工作。確保應急預案的科學性、權威性、規(guī)范性和可操作性。二、編制目的1、應急預案應針對那些可能造成企業(yè)、系統(tǒng)人員死亡或嚴重傷害、設備和環(huán)境受到嚴重破壞的突發(fā)性災害,如觸電事故、泥石流災害、火災、環(huán)境破壞等。2、應急預案是對日常安全管理工作的必要補充,應急預案應以完善的預防

16、措施為基礎,體現“安全第一、預防為主”的方針。3、應急預案應以努力保護人身安全、防止人員傷害為第一目的,同時兼顧設備和環(huán)境的防護,盡量減少災害的損失程度。4、應急預案應結合實際,措施明確具體,具有很強的可操作性。5、應急預案應經常檢查修訂,以保證先進科學的防災、減災設備和措施被采用。三、應急組織機構及職責1、應急組織機構為加強安全領導,進行系統(tǒng)化、網絡化管理,項目部成立應急預案管理領導小組,項目經理任組長,項目總工程師、常務副經理、安全總監(jiān)、項目副經理為副組長,各職能部門負責人、安全環(huán)保部安全員、各施工隊專職安全員、施工隊隊長為組員,負責日常的安全管理工作。2、應急領導小組職責負責重、特大事故

17、的現場應急搶險救援指揮,對施工現場突發(fā)性情況進行技術、資金和設備支持,在施工現場發(fā)生重特大事故時以最快的時間達到現場,分析緊急狀態(tài)和確定風險事故級別,負責分部和有關地方管理部門、組織、機構聯絡和報告事故情況,制定搶險救援的方案措施,領導現場應急搶險救援工作,確定緊急狀態(tài)的解除,協(xié)助事故原因的調查和處理工作。在上級和有關地方部門進入的情況下,參與制定搶險救援方案措施,做好應急搶險救援配合工作。四、應急預案的基本要求1、發(fā)生人員傷亡事故后,施工現場應急處理措施一般規(guī)定 當發(fā)生事故時,負傷人員或者最先發(fā)現事故的人,應立即報告項目經理或專項安全負責人,并應馬上組織人力現場搶救傷害者,根據傷情需要,協(xié)助

18、醫(yī)務人員運送傷者到醫(yī)院或撥打“120”,請求協(xié)助搶救。 1.1事故發(fā)生后,各級人員應保鎮(zhèn)靜及冷靜,切實負起本身責任,主動控制局面。要有組織、有指揮和結合實際進行妥善處理。 1.2 第一時間進行“救死扶傷”,采取措施救護受傷(害)人員,對必須在現場進行緊急搶救的,應采取應急方法如止血、人工呼吸等進行施救。否則必須立即用工地的交通工具或截出租車將傷者送到就近醫(yī)院進行搶救。同時應采取有效措防止事故蔓延擴大。 1.3 認真保護事故現場及善后工作。凡與事故有關的物體、痕跡、狀態(tài)不得破壞,并劃出保護區(qū)禁止閑人進入。 1.4 因搶救受傷(害)人員,以及疏導交通等原因,需要移動現場某些物體時,必須做好現場標記

19、、拍照、錄像或繪制現場簡圖,并寫出書面記錄,妥善保存現場重要痕跡、物證等。 2、 發(fā)生火警、火災事故時,施工現場應急處理措施一般規(guī)定。 2.1 應立即了解起火部位及燃燒的物質,積極搶救傷者及使用施工現場所有消防器材進行滅火自救工作。 2.2 迅速準確地撥打119報警。在撥打119時,做到鎮(zhèn)靜撥號,說清火災單位的名稱、地址、電話號碼、燃燒部位、燃燒物質的性能等。 2.3報警后,派專人到約定的路口迎接消防隊。 2.4 在消防部門到達前,對易燃、易爆的物質采取正確有效的隔離。根據火場情況,機動靈活地選擇滅火工具。 2.5 在撲救現場,應行動統(tǒng)一,如火勢擴大,一般撲救不可能時,應及時組織撤退撲救人員,避免不必要的傷亡。 3、 利用一切可行的通訊工具按規(guī)定時間內將事故情況進行層級上報。 4、發(fā)生事故層級上報時限。 4.1 輕傷事故,應在24小時內報告企業(yè)負責人、安全管理部門和基層工會組織。 4.2 重傷事故,一般情況下,事故單位應在24小時內報上級主管單位,由上級主管單位分XX市有關部門。對涉外有影響的,事故單位應在事故發(fā)生后4小時內如實報上級主管單位。 4.3 重傷3人或