廣州某大型會(huì)展中心鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工方案

鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工方案1.概述張弦式屋架是一種新型的大跨度的屋架，上海****國(guó)際機(jī)場(chǎng)的候機(jī)廳及登機(jī)廊就采用了這種屋架形式。此屋架的結(jié)構(gòu)特征是下弦為柔性鋼絲索，而上弦為有相當(dāng)抗彎剛度的鋼管或桁架，無(wú)斜腹桿。要確定張弦屋架的下弦預(yù)應(yīng)力張拉方案、測(cè)試方案及選用的張拉設(shè)備，須根據(jù)設(shè)計(jì)提供的荷載資料，對(duì)張弦屋架在各基本受荷下的內(nèi)力及變形有一初步計(jì)算分析。顯然，張拉過(guò)程中絕對(duì)不允許出現(xiàn)屈曲失穩(wěn)現(xiàn)象，為此在第四部分對(duì)張拉屈曲進(jìn)行了討論。計(jì)算表明，對(duì)于方案預(yù)估的預(yù)應(yīng)力值不會(huì)出現(xiàn)屈曲現(xiàn)象。計(jì)算分析使用了ANSYS程序。文中列出的圖及數(shù)據(jù)均由ANSYS程序直接提供。文內(nèi)講述的均為6榀屋架組成BLOCK的內(nèi)部屋架；BLOCK端部屋架的荷載不同于內(nèi)部屋架，因此張拉預(yù)應(yīng)力及位移值有所不同，但方法是相同的，不再贅述。2.四種基本荷載的計(jì)算計(jì)算模型使用了ANSYS程序的管單元PIPE16，局部模型如圖1所示。平行鋼絲索也采用PIPE16單元（二倍的管壁厚等于管外徑）。張弦桁架的豎桿上下端為鉸結(jié)，上弦桁架各管之間為固結(jié)。屋架左端水平位移約束，右端無(wú)水平位移約束。正前視時(shí)，能見(jiàn)到的單元及其單元號(hào)如圖2所示。其中上弦桁架的節(jié)點(diǎn)號(hào)如圖3所示。在下面的受荷計(jì)算中，將給出張弦桁架的各管元的軸向力、軸向平均應(yīng)力圖和節(jié)點(diǎn)位移圖。準(zhǔn)確的數(shù)值可查閱相應(yīng)的表。圖1圖2圖3張弦式屋架在施工過(guò)程中所受的荷載情況如下：1.自重荷載：張弦桁架重量為1.33×105kg；2.單純平行鋼絲索張拉力荷載由施工方案確定；3.鋼檁條荷載：鋼檁條荷載為5.42×105N，均布于屋架模型上部節(jié)點(diǎn)；4.屋面板恒載：屋面恒載為4.0×102N/m2，每跨荷載為7.56×105N，均布于張弦桁架上部節(jié)點(diǎn)。3.張拉施工方案在初步計(jì)算結(jié)果分析基礎(chǔ)上制訂的預(yù)應(yīng)力張拉施工的步驟如下：上弦桁架在地面胎模上拼裝；張拉下弦平行鋼絲索，張拉結(jié)束時(shí)屋架跨中到達(dá)按施工方案設(shè)定的豎向位移值；屋架上吊柱上就位后，安裝檁條；如需要，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉調(diào)整；鋪設(shè)屋面板。施工時(shí)6榀屋架為一個(gè)BLOCK單元，各單元間施工獨(dú)立。根據(jù)設(shè)計(jì)施工安排的不同，胎模的形狀曲線是最終屋面加荷后目標(biāo)形狀曲線。根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果知，檁條和屋面板荷載作用下，屋架跨中將會(huì)產(chǎn)生-217.8mm豎向位移。既然胎模形狀為原屋架形狀，在胎模上張拉時(shí)應(yīng)使屋架跨中起拱217.8mm，以抵消以后檁條和屋面板荷載產(chǎn)生的豎向位移。按此方案張拉后張弦式桁架的內(nèi)力如圖4，應(yīng)力如圖5，豎向位移如圖6。圖4圖5圖6素按此方案張拉配，張弦桁架端盛平行鋼絲索的辦張拉力池為茄166.76舒×10覽4燥N情；張拉端鋼絲駝索和桁架的水率平相對(duì)位移量燙為竹207mm南，總相對(duì)位移彈量估算為御250mm壟（因鋼絲索傾蜻斜）。屋架右估端的絕對(duì)位移遮量為閑-148.9補(bǔ)mm貫；最大拉應(yīng)力驟發(fā)生在鋼絲索適端程為肢127Mp糊a充；最大壓應(yīng)力棉發(fā)生在上弦桁男架端起第三豎乞桿處卻為缺-87Mp除a騰，如忘圖譽(yù)7蔽所示。按此方機(jī)案張拉時(shí)，構(gòu)筆件的應(yīng)力均小臘于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。圖7看經(jīng)計(jì)算，屋架焰安裝檁條后鋼漿絲索的張拉力倡為暈231.39取×10朽4毛N俯，此為調(diào)整張良拉時(shí)，張拉端骨所需張拉力值桐下限。蹦4睛.堆覺(jué)屈曲分析焰對(duì)于超長(zhǎng)跨且凱無(wú)側(cè)向支撐的冬張弦屋架下弦莖預(yù)應(yīng)力張拉與脾吊裝施工，為棍慎重之，應(yīng)進(jìn)樂(lè)行屈曲復(fù)核驗(yàn)瞇算。設(shè)定屋架環(huán)的二端桁架下圾面擱置點(diǎn)為固款定點(diǎn)（右端可貍沿屋架水平位隙移），張拉桁株架的自重為不雖變荷載，張拉貢力為可變荷載義，想知道張拉遼荷載多大時(shí)，適屋架屈曲失穩(wěn)珠，變形狀態(tài)如慮何。屈曲計(jì)算臟采用特征值刺Eigenv槽alueB廈ucklin薦g估方法。經(jīng)計(jì)算恩，當(dāng)張拉力達(dá)匯到午0.99×1姨0揚(yáng)7脆N植時(shí)，屋架的第脖一屈曲變形見(jiàn)脆圖擱8到，為俯視圖，做變形在俯視平啄面上呈中心對(duì)盜稱。當(dāng)張拉力裹達(dá)妙到界1.0×10班7順N論時(shí)，第二屈曲水變形見(jiàn)答圖肚9振，為立面圖，胡屋架在豎向平冊(cè)面內(nèi)屈曲變形頁(yè)。兩個(gè)屈曲形厚態(tài)的張拉力值怠非常接近。圖8圖9榮建立屋架有限爹元模型時(shí)，一星根桿件為一個(gè)盆單元閘PIPE16斜，因此計(jì)算結(jié)線果力不含桿件詠的局部失穩(wěn)。嚷特征值屈曲計(jì)精算為線性計(jì)算尖。相應(yīng)的靜態(tài)嗎計(jì)算表明，屈盈曲時(shí)的屋架桿柜件第三主拉應(yīng)賊力最大值走為傘-3325莖Mpa難，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼奪材的壓屈強(qiáng)度笑，因此張拉力嶄在遠(yuǎn)小淋于敬0.99×1技0舟7濁N溪前，屋架就會(huì)醒因鋼材達(dá)到屈食服強(qiáng)度而率先排破壞。顆在施工方案里頭已計(jì)算出最大鎖拉應(yīng)力和最大妥壓應(yīng)力值均小勿于材料設(shè)計(jì)強(qiáng)哈度值，因此，壞在屋架張拉施疤工及吊裝過(guò)程丑中，既不會(huì)發(fā)榴生屈曲失穩(wěn)，蛙也不會(huì)發(fā)生超雕越材料強(qiáng)度而攝破壞。疲5贏.嶼張拉施工方案籮5.1委施工準(zhǔn)備技術(shù)準(zhǔn)備魔施工進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)抓做好的技術(shù)準(zhǔn)振備工作：秤1勉)梁桁架施工圖交基底工抄作穿;每2對(duì))陳桁架制作、吊懸裝及張拉工藝趁流程的交底工毯作豎;京3檢)奶施工設(shè)備檢修視及千斤頂?shù)臉?biāo)遣定工伏作替;技4占)焰張拉反力支撐構(gòu)體系及專用工錘具的設(shè)膽計(jì)塌;真設(shè)備及工具準(zhǔn)匹備兄：擋選用見(jiàn)下表資序號(hào)激主要設(shè)備名稱蠶型號(hào)擔(dān)數(shù)量悶單位企備注勺1今支撐反力架柔4真臺(tái)衰2浮穿心式千斤頂塘YC-400饅5俯臺(tái)堪廣西柳州建筑稀機(jī)械廠捏3憲電動(dòng)高壓油泵珠ZB-500辮5辱臺(tái)蔬廣西柳州建筑肝機(jī)械總廠廠光4益防震型精密壓堡力表定1.應(yīng)0蛾級(jí)途5特只熟上海田林儀表唐廠錦5準(zhǔn)電箱堪38送0眾伏桌5濕臺(tái)豪6爬電箱律22念0犯伏獵2猜臺(tái)茄7俘對(duì)講機(jī)廚4沃對(duì)膝8豆充電器斧4丹對(duì)銅9倚手動(dòng)葫蘆鴉0.5多t閣24有臺(tái)趨10師高壓油管踩6m藝20之根騰11氏照明燈具鞠5站套連12鍋專用工具趣5毫套人員準(zhǔn)備朗若中標(biāo)承擔(dān)本糟工程的預(yù)應(yīng)力侵索張拉施工，耕將抽調(diào)精干技閑術(shù)人員組成項(xiàng)陪目預(yù)應(yīng)力施工清部。（詳見(jiàn)項(xiàng)靜目經(jīng)理及主要屋管理人員簡(jiǎn)介合）。另外調(diào)尼配綠2納0標(biāo)名經(jīng)驗(yàn)豐富的注技術(shù)工人參與障本項(xiàng)目施工。綿5.2糞預(yù)應(yīng)力索的選肺用挎按目前設(shè)計(jì)，祝結(jié)構(gòu)槽沿移1胞軸矛～崗2績(jī)0駕軸，分卵為駁5校個(gè)比Block提,舊每抵一秩Bloc裝k怕布裙置滋6揀榀鋼桁架。整聲體結(jié)構(gòu)由下弦次張力索桿和上消部壓桿組成，硬跨度為耕126m吩。其中，張力越索桿采用平行府高強(qiáng)鋼絲拉索藥，下弦配帽置距1凈股，規(guī)格圾為族33鴿7太Ф閘7終。錨具采榨用齒L茅M岡－嚇33魯7歇冷鑄錨體系，筒實(shí)行兩端張拉醉。敲5.楚3棄預(yù)應(yīng)力索張拉匯總體設(shè)想張拉階段嘆按照有限元的嗚計(jì)算分析結(jié)果堂，下弦索桿張壤拉建議分為以紹下方案進(jìn)行。將1已)稅地面胎模制作顏、張拉、吊裝雜階段：學(xué)按照設(shè)計(jì)曲哲線習(xí)1布拼裝制作；療考慮結(jié)構(gòu)在全拼部豎向荷載作籍用下的豎向位口移進(jìn)行預(yù)應(yīng)力遵張拉，結(jié)構(gòu)變充形由曲香線考1釣變化曲國(guó)線害4券。雜計(jì)算索壇力戶KN酸起拱生量離(珠mm)枕跨度位臟移辜(語(yǔ)mm)拳1667.6株217.沫8曾-72.5毫2置)球屋面檁條荷載勞作用、索力調(diào)滴整階段：數(shù)險(xiǎn)安裝檁條及屋給面支撐材料依披按實(shí)際變形情交況索力調(diào)整園怖結(jié)構(gòu)由曲厚線奔4怕變形為曲趟線度3肯計(jì)算索院力舞KN血起拱雪量布(譯mm)看跨度位忠移師(醫(yī)mm)慨2313.9堵118.76到-59.1尿3端)外使用荷載作用齊階段：只傻安裝屋面所有既材料眼燥結(jié)構(gòu)由曲輕線懼3稈變形為曲件線望1咽計(jì)算索誤力幕KN竄起拱攔量律(叉mm)徑跨度位濟(jì)移文(覺(jué)mm)圓3215.3翅0穗-40.4間此方案，可在布地面一次張拉豆完成，胎模無(wú)理需在制作過(guò)程鴉中按設(shè)計(jì)最終急曲線進(jìn)行預(yù)拱棍，一次成型。成并同樣在荷載在作用過(guò)程中保竟持結(jié)構(gòu)變形為求同方向進(jìn)行。短但相對(duì)而言張鋪拉力較大。預(yù)應(yīng)力張拉：累1建)慨設(shè)備標(biāo)定：蹲在進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)進(jìn)量行設(shè)備標(biāo)定紫,掩千斤頂、油泵疾配套標(biāo)定采用態(tài)誤差斬1%街的液壓式壓力綿試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行標(biāo)嬌定。發(fā)生下列償情況時(shí)應(yīng)重新吸標(biāo)定：曲油壓表不歸零羊或損壞、失靈鄭；述千斤頂嚴(yán)重漏甜油或修理后；油泵修理后；威千斤頂張拉設(shè)飯備由上海建筑若工程檢測(cè)中心鉛負(fù)責(zé)進(jìn)行標(biāo)定齊，使用期限成為甜6屑個(gè)月。亂2)狼被張拉工藝：抹呀罷張拉采用二端昨同時(shí)、同步張末拉。做年張拉過(guò)程局按應(yīng)0服→宣2爛0間％揚(yáng)σ秤con章→閥6洗0悶％遼σ雄con廁→刺10憶0桌％厚σ棟con毀分段讀芹數(shù)摘,牙并以同步檢測(cè)抗的結(jié)構(gòu)位移量荒進(jìn)行控制。既湯馳張拉時(shí)，二端都采用對(duì)講機(jī)進(jìn)代行操作聯(lián)系。3)張拉設(shè)備轉(zhuǎn)姻張拉采用由柳弱州建筑機(jī)械廠膏生產(chǎn)燥的娃ZB檔500能油泵及私Y(jié)逼C出—喂400發(fā)躺千斤頂。并配蔬備專用操作扳繡手。寺翻張力支撐反力粗架由本公司自憲行設(shè)計(jì)加工。銜詳見(jiàn)附圖。旅5域.4蠅張力支撐反力少架的設(shè)計(jì)附圖1張力支撐反力架軸測(cè)圖附圖1張力支撐反力架軸測(cè)圖天附版圖粘3癢管張拉端支座節(jié)皺點(diǎn)量6.先預(yù)應(yīng)力施工檢騙測(cè)方案盤6話.1拍鋼屋架預(yù)應(yīng)力仿張拉施工檢測(cè)奶項(xiàng)目鉛鋼屋架節(jié)點(diǎn)位雹移、鋼屋架桿饞件與鋼索內(nèi)力艦。斬6.2刻鋼屋架預(yù)應(yīng)力辮張拉施工檢測(cè)撤部位驕鋼屋架位移控忌制檢測(cè)節(jié)點(diǎn)如跡圖方1州所示，圖殺中是4忘個(gè)節(jié)點(diǎn)為代表廳性節(jié)點(diǎn)。在鋼畜屋架預(yù)應(yīng)力張始拉不同的施工盡階段，都以殃此互4物個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移稈限量作為鋼屋眠架位移檢測(cè)的胳控制指標(biāo)。驕圖列1滋睜位移控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)鋼屋架內(nèi)力檢釣測(cè)以靠圖乳2驟中丈5季根桿件而、訴2燦根鋼索為代表呆，在鋼屋架預(yù)營(yíng)應(yīng)力張拉不同贊的施工階段，陜檢測(cè)別此全5圣根桿件御、阿2廳根鋼索的內(nèi)力忽。姻圖撤2氣達(dá)內(nèi)力控制桿件齒6.3擱鋼屋架預(yù)應(yīng)力項(xiàng)張拉施工檢測(cè)未6.礦3形.1古鋼屋架預(yù)應(yīng)力技張拉施工檢測(cè)耗分胎模張拉和判安裝張拉兩個(gè)股階段妨。譯6.吃3需.2遙稠胎模張拉階段芬主要對(duì)張拉前翅和胎模拆除烏后扮2冰個(gè)施工狀況下犬的鋼屋架位移肯及內(nèi)力進(jìn)行檢找測(cè)。太1)僚花張拉前：對(duì)布圖域1注中四個(gè)鋼屋架栗節(jié)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)動(dòng)測(cè)量，對(duì)滾圖夜2絹中五根桿件、徹兩鋼索段進(jìn)行昌內(nèi)力測(cè)試，以贏得到張拉前被我測(cè)鋼屋架結(jié)構(gòu)儀節(jié)點(diǎn)初始坐標(biāo)煮值和被測(cè)桿件跟初始內(nèi)力值（拐調(diào)零起始值）載。乞2)紅搏胎模拆除后：晝對(duì)上述節(jié)點(diǎn)和劇桿件再進(jìn)行一售次坐標(biāo)和內(nèi)力薦檢測(cè)，以檢測(cè)叫張拉施工是否吧達(dá)到預(yù)期值。宅測(cè)試值和理論敲值進(jìn)行比較分瓦析，用以調(diào)整葡后續(xù)測(cè)試的預(yù)賽期值。累安裝張拉階段果主要對(duì)屋架、瞞檁條已安裝就辨位后再進(jìn)行的城調(diào)整性張拉前掘后的鋼屋架位膝移及內(nèi)力進(jìn)行儲(chǔ)檢測(cè)。脊1)惱眾屋架、檁條安窩裝就位，調(diào)整框性張拉前：對(duì)趟圖泛1輝中四個(gè)鋼屋架昂節(jié)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)扛測(cè)量，對(duì)鷹圖宰2稍中五根桿件、誘兩鋼索段進(jìn)行產(chǎn)內(nèi)力測(cè)試，以厚得到屋架安裝外就位且檁條安言裝后各榀鋼屋餓架節(jié)點(diǎn)和桿件陪、鋼索初始狀增態(tài)值。躬2)年聚屋架、檁條安君裝就位，調(diào)整咐性張拉后：在曾調(diào)整性張拉后杜對(duì)上述節(jié)點(diǎn)和陷桿件、鋼索進(jìn)蹄行坐標(biāo)和內(nèi)力吵測(cè)試，以檢測(cè)戀調(diào)整性張拉后警的屋架形態(tài)是墊否滿足設(shè)計(jì)要搜求出,副穿桿件、鋼索內(nèi)亞力是否符合設(shè)較計(jì)值。蒙6.躲4楚鋼屋架預(yù)應(yīng)力旨張拉施工檢測(cè)岔方法清6.繡4.1支鋼屋架節(jié)點(diǎn)位澇移史:威1)秘推胎模張拉階段來(lái)采用全站儀對(duì)痕被測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行砌三維坐標(biāo)測(cè)量岔。以胎模張拉誘前被測(cè)節(jié)點(diǎn)的掘三維坐標(biāo)值作諒為初始值，胎烘模拆除后被測(cè)貌節(jié)點(diǎn)的三維坐箭標(biāo)值作為檢測(cè)共值，檢測(cè)值與按初始值馬間怪X沖、姥Y章、菠Z穗變化量既為節(jié)蓮點(diǎn)仙在誤X賢、左Y牌、棉Z軌三個(gè)方向的位幕移量。叢2)懼擊安裝張拉階段美采用全站儀對(duì)座被測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行竄三維坐標(biāo)測(cè)量冒，以得到屋架掠、檁條安裝就俯位，調(diào)整性張活拉前六榀屋架疑初始狀態(tài)。通行過(guò)計(jì)算求出六林榀屋架被測(cè)節(jié)形點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)值策，設(shè)計(jì)坐標(biāo)值虹與初始狀態(tài)坐延標(biāo)值間的差值勤既為張拉所須字的調(diào)整值。張記拉后通過(guò)對(duì)被欺測(cè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的別復(fù)測(cè)，檢查張堤拉是否達(dá)到設(shè)混計(jì)要求。誤鋼屋架桿件、醫(yī)鋼索內(nèi)繭力安:章1)倚帝鋼屋架桿件：林在被測(cè)鋼屋架挎桿件同一截面孕表面對(duì)稱的兩哪個(gè)方向上遵貼唇4尊片應(yīng)變片，通附過(guò)卷對(duì)改4潮片應(yīng)變片測(cè)試蕉，得到被測(cè)截迷面的平均（或熟不同方向）的泊應(yīng)變量，由此勁計(jì)算得到鋼屋候架桿件的內(nèi)力缺。眉2)紛霉鋼屋架鋼索：悔在鋼索兩端的校支座處與螺母伍間安裝電阻式刃壓力傳感器，捧每榀桁架安裝漆兩只，當(dāng)鋼索雕張拉后，擰緊謝螺栓