預(yù)應(yīng)力鞍形索網(wǎng)屋蓋工程施工工藝研究

1、預(yù)應(yīng)力鞍形索網(wǎng)屋蓋工程施工工藝研究           摘   要：介紹泰州師范學(xué)校體育館菱形平面鞍形索網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)施工工藝，包括錨夾具設(shè)計(jì)、邊梁立模放線、索孔預(yù)埋鋼管制作及安裝、箱形邊梁混凝土澆筑、鋼索制作及安裝、索網(wǎng)張拉以及屋面施工工藝等。     關(guān)鍵詞：體育館 鞍形索網(wǎng) 屋蓋 預(yù)應(yīng)力 鋼絞線 懸索結(jié)構(gòu)    &#

2、160;泰州師范學(xué)校體育館位于江蘇省泰州市師范學(xué)校校園內(nèi)，建成后將作為該校的一個(gè)標(biāo)志性建筑。該工程屋蓋采用雙曲拋物面鞍形索網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式，平面形狀為近似菱形，對(duì)角尺寸為696m×672m，平面面積約為34595m2。索網(wǎng)懸掛在4根直線形箱形邊梁上，梁截面為1400mm×1800mm，混凝土為C50。索網(wǎng)共設(shè)計(jì)有承重索(主索)40束，每束為2øj1524鋼絞線；穩(wěn)定索(副索)4l束，每束為1øjl 524鋼絞線。索網(wǎng)網(wǎng)格水平投影尺寸為16m×16m，中央主索的矢度和中央副索的拱度均為6m(見圖1)。   

3、60; 1、施工工藝流程      本工程索網(wǎng)結(jié)構(gòu)施工工藝流程為：邊梁立模標(biāo)索網(wǎng)孔位綁扎鋼筋安裝鋼管焊接灌漿管和泌水管 搭滿堂腳手架鋼索錨具安裝鋼索下料鋼管制作澆筑邊梁混凝土混凝土養(yǎng)護(hù)索網(wǎng)張拉孔道灌漿端頭封裹。     2、錨具及夾具設(shè)計(jì)     21 錨具及其配件設(shè)計(jì)     本工程選用的鋼索為個(gè)1524低松弛鍍鋅鋼絞線，由于索與索之間的相互影響，在張拉的

4、最后階段需對(duì)鋼索的內(nèi)力進(jìn)行微調(diào)，所以自行設(shè)計(jì)了一套非標(biāo)準(zhǔn)帶微調(diào)的夾片錨具。主索使用雙孔夾片錨具，副索使用單孔夾片錨具。夾片錨錨板有外螺紋，可以在張拉的最后階段通過螺紋對(duì)索的內(nèi)力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，有利于索網(wǎng)成型，給施工帶來方便。該錨具委托錨具廠加工，錨具的性能要求必須達(dá)到國家規(guī)定的I類錨具標(biāo)準(zhǔn)(即a095，apu,tot2%),確保錨固性能的可靠性。     22 夾具、立柱設(shè)計(jì)     對(duì)主索與副索之間的連接與固定，經(jīng)過多次反復(fù)研究，自行設(shè)計(jì)了如圖2所示的節(jié)點(diǎn)。  &#

5、160;  3、邊梁立模及放線     本工程鋼筋混凝土箱形邊梁的施工難度較大。邊梁截面呈扭曲的平行四邊形(不考慮大梁外側(cè)的掛板)，截面尺寸為1400mm×1800mm(見圖3)。     天溝底板底模支模時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙，不能過高或過低，過高不能保證天溝深度，為屋面排水帶來困難；過低則將出現(xiàn)索的預(yù)埋鋼管嵌入天溝底板。邊梁外模、底模、邊模及天溝底板模安裝完畢并經(jīng)檢查符合要求后，即可定出索孔位置。索孔位置用紅十字線標(biāo)明，并寫上所屬索號(hào)，以便安裝鋼管。待所有索孔位置

6、都準(zhǔn)確定位后，即可綁扎混凝土大梁內(nèi)除隔板之外的鋼筋。     4、索孔鋼管制作及安裝     41 鋼管制作     主副索索孔留孔材料分別選用Ø76mm×375mm和Ø48mm×35mm普通焊接鋼管。鋼管在制作安裝前要進(jìn)行精確計(jì)算，考慮端部?jī)?nèi)凹孔留孔深度。下料時(shí)依據(jù)下料長度表逐一下料，用紅色鉛筆在鋼管上寫編號(hào)、所屬索號(hào)及長度，以便識(shí)別分辨。鋼管一端切口為直 角，另一端(安裝時(shí)與邊梁內(nèi)側(cè)

7、模板貼緊)切割成45°。     焊接錨墊板時(shí)要注意將管中心與鐵板孔中心對(duì)準(zhǔn)，螺旋筋同時(shí)焊接固定在錨墊板亡(見圖4)。     42 鋼管安裝     在邊梁內(nèi)，主副索預(yù)埋鋼管呈交叉布置，每根主管同時(shí)與2根副管在空間相交，每根副管也同時(shí)與2根主管相交。鋼管按放線位置確定后。用鋼筋井字架焊接在邊梁上筋上，以固定其位置。端部用麻絲堵嚴(yán)，以防止?jié)不炷習(xí)r流進(jìn)從漿。先安裝主管，后安裝副管，副管直接與主管焊接在一起。鋼管安裝固定完華后，

8、制作文裝預(yù)留孔模板。由于預(yù)留孔外側(cè)面是不規(guī)則的四邊形、制作有一定的難度。經(jīng)考慮幾種方案，最終選用水盒廣的方法)即用長度不限的l 80mm寬、l0Omm厚的木板訂成截面為l 80mm×180mm的正方形長木盒，再逐一量測(cè)預(yù)留孔4條梭的長度，用鋸準(zhǔn)備下料。木盒子要與錨墊板嚴(yán)格垂直，盒內(nèi)塞滿水泥紙以防漏漿。木盒子用ø6短鋼筋四面點(diǎn)焊在錨墊板和模板上，正下面托1根鋼筋與邊梁底筋或底模焊在一起(見圖5)。     鋼管安裝過程中及女裝完成后必須逐一對(duì)每根鋼管的位置進(jìn)行檢查和校核，確保其準(zhǔn)確無誤。索孔定位及鋼管安裝位

9、置準(zhǔn)確性直接關(guān)系到索網(wǎng)形成后節(jié)點(diǎn)標(biāo)高能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)中、甲方及總包施工單位相關(guān)人員的密切合作下，使這一極其關(guān)鍵的工作得宜順利完成、并經(jīng)復(fù)核、滿足設(shè)計(jì)要求。     5、混凝土澆筑     索孔安裝完畢后，即可綁扎隔板鋼筋，立隔板模板，并經(jīng)設(shè)計(jì)、質(zhì)檢部門作隱蔽工程驗(yàn)收合格后澆筑邊梁及輔梁的混凝土。由于邊梁為箱形梁，根據(jù)截面尺寸，先澆下部1200mm高的部分(包括隔板)；待這部分混凝土初凝后即可拆除其模板，然后再支頂板模板，再一次澆筑成型。澆筑順序如圖6所示，輔梁混凝土同時(shí)澆筑。混凝土為C5

10、0，添加減水劑。澆筑混凝土過程中應(yīng)避免振搗棒直接接觸鋼管，以免使鋼管位置產(chǎn)生偏移，并確保預(yù)埋鋼管的暢通。當(dāng)益板混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，拆除邊梁內(nèi)外側(cè)模板，清理端部孔道。     6、制索     61 鋼索的防腐防火處理     以往懸索結(jié)構(gòu)施工，對(duì)鋼索的防腐處理較為復(fù)雜，需除銹、除油、包裹等，工期長、耗用人工量大。本工程簡(jiǎn)化了鋼索防腐處理，鋼索直接采用鍍鋅鋼絞線，包覆厚度為1mm以上的高密度聚乙烯塑料套管。索網(wǎng)的防火處理，采用在索網(wǎng)上剛

11、防火涂料的方法。并且在立柱及夾具上涂防火涂料。     為防止索孔段灌漿后水泥漿對(duì)鋼索表面鍍鋅層產(chǎn)生腐蝕作用，在裸露鋼索表面刷l層環(huán)氧樹脂。     62 鋼索的下料     鋼索在下料前應(yīng)抽樣復(fù)驗(yàn)，內(nèi)容包括外觀、外形尺寸、b、600等，并出具相應(yīng)檢驗(yàn)報(bào)告。鋼鎖采用砂輪切割機(jī)下料，為保證下料長度的準(zhǔn)確性，采用定長下料的方法。在每束鋼 鋼鎖上均用膠皮帶牢固地粘上寫有所屬索號(hào)和長度的標(biāo)簽。以供穿束時(shí)對(duì)號(hào)入座。鋼索的下料長度必須準(zhǔn)確

12、。不能過短或過長，并注意保護(hù)塑料套管。     下料前先要以索網(wǎng)初始態(tài)的曲線形狀為基淮進(jìn)行計(jì)算、下科長度應(yīng)把理論長度加長至梁邊，再加上張拉工作長度和施工誤差等。 另外在下料的應(yīng)實(shí)際放樣，以校核下料長度是否準(zhǔn)確。     懸索結(jié)構(gòu)鋼索一般在下料前要進(jìn)行預(yù)張拉，本工程采用的低松弛鋼絞線，系在張力下生產(chǎn)，經(jīng)試驗(yàn)證明，不進(jìn)行預(yù)張拉仍具有良好的線彈性，因此，實(shí)際施工不進(jìn)行預(yù)張拉，直接 使用。     7、鋼索安裝及索網(wǎng)初步調(diào)整 

13、;    71 鋼索安裝     在高空架設(shè)鋼索是懸索結(jié)構(gòu)施工中難度較大、并且很重要的工序。由土建施工單位用廖48mm×35mm的鋼管搭設(shè)滿堂腳手架，在邊梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到50，并檢查所有孔道均清理完畢后，即可掛束。先掛主索，后掛副索。主索依次從x40x0l，副索從y01y4l開始對(duì)稱安裝直到y(tǒng)2l索。掛索采用全人工用繩索拉的方法，按照在鋼索上作的標(biāo)記線將錨 具安裝到位。用卸甲卡在主索上防止副索向中間下滑，使副索在水平投影方向上是一條直線，并確保主副索在投影方向保持正交，在張拉

14、日才適時(shí)再對(duì)這些卸甲的位置進(jìn)行調(diào)整，張拉結(jié)束后即可卸掉卸甲。     72 索網(wǎng)的調(diào)整     在所有主副索都安裝完畢后，對(duì)照節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高值對(duì)索網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整，使索網(wǎng)曲面初步成型，此即為初始態(tài)。    73 安裝夾具及立柱     索網(wǎng)初步成型后，開始安裝夾具及小立柱，順序?yàn)橄劝惭b馬道位置處的夾具(計(jì)207個(gè))，再安裝其它普通節(jié)點(diǎn)夾具及小立柱，所有夾具的螺母均不擰緊。待索網(wǎng)張拉完畢經(jīng)驗(yàn)收合格

15、后再擰緊。為防止夾具對(duì)鋼索的外包塑料皮可能產(chǎn)生的損傷，在節(jié)點(diǎn)處副索外包裹1層1mm厚的鉛板，隨后安裝剪刀撐(見圖7)。間樣，其與立柱連接的螺母待張拉結(jié)束后再擰緊。     8、索網(wǎng)張拉工藝     張拉是懸索屋蓋結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵工序。通過張拉使各索內(nèi)力和索網(wǎng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)高都達(dá)到設(shè)汁要求。只有在邊梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100以后守能進(jìn)行張拉。由于是輕層蓋，故不必將張拉與加屋面荷載交替進(jìn)行。可以在主副索全部張拉完畢后。再鋪設(shè)檁條和層面板及懸掛吊頂。     張拉工

16、藝中，其關(guān)鍵鍵環(huán)節(jié)是張拉順序、循環(huán)次數(shù)及張拉力的大小等。針對(duì)本工程懸索屋蓋基本上具有雙向軸對(duì)稱的特點(diǎn)。張拉順序原則定為先副索后主索。分別從中心向四周 依次進(jìn)行，在兩端各用1臺(tái)張拉設(shè)備同步進(jìn)行張拉。穩(wěn)定索張拉用YCN-23型千斤頂，承重索張拉用YC-60型千斤頂，均配以高精度0.4級(jí)壓力表。張拉順序如圖8所示。     為盡量使鋼索及邊緣構(gòu)件均勻受力，張拉工作原計(jì)劃分20、50、66、80、100共5次循環(huán)，然后再進(jìn)行數(shù)輪調(diào)整。張拉過程中同時(shí)控制內(nèi)力和節(jié)點(diǎn)標(biāo)高，按照設(shè)計(jì)人員的意圖，張拉以應(yīng)力控制為主，標(biāo)高控制為輔。  

17、;   張拉開始前測(cè)試所有標(biāo)高控制點(diǎn)的標(biāo)高，發(fā)現(xiàn)大部分節(jié)點(diǎn)的實(shí)際標(biāo)高均低于設(shè)計(jì)值。經(jīng)研究決定第1輪先張拉主索，后張拉副索。在每輪張拉結(jié)束后測(cè)讀所有傳感器讀數(shù)，監(jiān)測(cè)索網(wǎng)內(nèi)力。實(shí)際張拉過程中，在第2輪張拉完成后通過分析內(nèi)力測(cè)試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)大部分副索的內(nèi)力已達(dá)到或超過第3輪設(shè)計(jì)的拉力，故經(jīng)設(shè)計(jì)同意，取消第3輪，直接張拉第4輪80。最后一輪調(diào)整張拉時(shí)使用撐腳，張拉順序?yàn)橄壤魉?，再拉副索。為消除錨具回縮的影響(每端約4mm)，調(diào)整張拉時(shí)微調(diào)的方法為張拉力到位后擰緊錨杯外面的大螺母。經(jīng)過3輪張拉和2輪調(diào)整以后，將傳感器的測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)提供的索內(nèi)力進(jìn)行比較，并由設(shè)計(jì)人員認(rèn)可，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，至此張拉結(jié)束。     張拉結(jié)束以后，逐一將所有節(jié)點(diǎn)的夾具、立柱上的剪刀撐擰緊。切斷兩端多余鋼絞線，使其露出錨具不少于50mm。為保證在邊緣構(gòu)件內(nèi)的孔道與鋼絞線形成有粘結(jié)，改善錨具受力狀況，要進(jìn)行索孔灌漿和端頭封裹。這兩項(xiàng)工作一定要引起足夠的重視，因?yàn)楣酀{和封裹的質(zhì)量直接影響到索網(wǎng)的防腐措施是否有效持久，從而影響到索網(wǎng)的安全與壽命。