大面積大柱網(wǎng)雙向無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土框架體系的設(shè)計(jì)與施工[詳細(xì)]

1、大 面積大 柱網(wǎng)雙向無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土框架體系的 設(shè)計(jì)與施工珠海市拱北口岸是我國(guó)大 陸通往澳門的 國(guó)家一級(jí)口岸,也是全國(guó)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(lián)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(jìn)出關(guān)人員候檢、查驗(yàn)、通關(guān)使用,其余各層供聯(lián)檢職能機(jī)構(gòu)及與之配套服務(wù)的 部門使用.由圖4-9-2可看出,該建筑平面很大 ,為186米100米, 軸為主體部分,長(zhǎng)142米.柱網(wǎng)尺寸為18米18米.縱向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26米的 孤形,其中包括周邊懸挑4.8米.從

2、建筑造型及使用功能考慮結(jié)構(gòu)不設(shè)伸縮縫.該結(jié)構(gòu)平面尺寸大 大 超過了 規(guī)范允許的 不設(shè)縫的 最大 限制長(zhǎng)度 ,同時(shí)要求結(jié)構(gòu)盡量壓縮梁高,降低層高,以達(dá)到減少空間體積,節(jié)省長(zhǎng)期使用能耗的 目的 .根據(jù)上述要求,對(duì)多種方案 比較后,選定無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力大 面積大 柱網(wǎng)連續(xù)多跨(718米)(518米)雙向框架承重結(jié)構(gòu)體系,樓面為3米3米網(wǎng)格的 井字梁樓蓋.這是目前國(guó)內(nèi)運(yùn)用該項(xiàng)新技術(shù)樓層面積最大 、連續(xù)跨數(shù)最多的 雙向無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)工程.雖然無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力框架已在國(guó)內(nèi)成功應(yīng)用,但象該工程這樣大 面積大 柱網(wǎng)的 情況尚無先例.諸如計(jì)算理論的 可靠性、摩擦損失的 取值、特長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力束施工、柱剛度 對(duì)梁中預(yù)應(yīng)力

3、建立的 影響等都是值得研究和探討的 難題.為使該工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有可靠的 理論依據(jù),也為今后推廣該項(xiàng)新技術(shù)積累經(jīng)驗(yàn),決定結(jié)合該工程進(jìn)行15實(shí)物結(jié)構(gòu)模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程測(cè)試,并開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工工藝等系統(tǒng)研究.從目前取得的 數(shù)據(jù)分析證明,該項(xiàng)新技術(shù)可靠、合理,并具有顯著的 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.第1章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)計(jì)算的 前提條件是對(duì)框架施加預(yù)應(yīng)力,在活荷載大 的 軸線,要求平衡靜載和80%的 活載;對(duì)其余荷載較小 的 軸線,梁上施加的 預(yù)應(yīng)力僅平衡靜載產(chǎn)生的 拉彎應(yīng)力.經(jīng)試算,柱截面選用800米米800米米.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

4、數(shù)大 梁截面尺寸為400米米1200米米,該工程既是雙向預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu),又是井式梁板結(jié)構(gòu),其中主框架內(nèi)井式梁板為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),板厚l00米米,內(nèi)部井式梁截面為300米米1000米米,混凝土C35.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋選用低松弛鋼絞線Uj =l2.7,ptk=1770N/米 米2,Ep=2l05N/米 米2.考慮到連續(xù)多跨特長(zhǎng)束的 預(yù)應(yīng)力損失大 ,采用超張拉回松技術(shù),取con =0.75 ptk張拉端采用OV米12.71錨具,錨固時(shí)預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮值取8米米.無粘結(jié)鋼絞線強(qiáng)度 設(shè)計(jì)值取py=1206N/米 米20.9=1085N/米 米2.摩擦損失系數(shù)取=0.12,K=0.003.各跨按二次拋

5、物線布放預(yù)應(yīng)力筋,其反彎點(diǎn)取在距柱中心0.15l(l為梁跨長(zhǎng))處.將上述條件及各榀框架的 荷載數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果及15實(shí)物結(jié)構(gòu)模型的 試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后完成框架設(shè)計(jì).其典型的 兩榻框架梁預(yù)應(yīng)力筋布置見圖4-9-3.設(shè)計(jì)要求在二層樓面施工時(shí),必須進(jìn)行每向不少于2榀框架的 實(shí)際張拉測(cè)試,并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),調(diào)整和修改預(yù)應(yīng)力張拉力或配筋根數(shù),方可進(jìn)入下一步施工.預(yù)應(yīng)力束的 端部錨固節(jié)點(diǎn)大 樣見圖4-9-4(a),固定端內(nèi)埋式錨頭擠壓錨具,布置見圖4-9-4(b).大 面積樓面結(jié)構(gòu)不設(shè)伸縮縫,除在框架體系梁施加預(yù)應(yīng)力外,還采取在適當(dāng)位置增設(shè)抵抗溫度 伸縮和混凝土收縮的 預(yù)應(yīng)力筋的 辦法.

6、如在軸間的 井字次梁配置預(yù)應(yīng)力筋,這是因?yàn)樵摬糠謽敲婧奢d大 ,并考慮到可彌補(bǔ)中間部分樓面大 梁的 預(yù)應(yīng)力損失.在屋面上,增設(shè)封閉梁的 預(yù)應(yīng)力筋,以增強(qiáng)屋頂整體抵抗溫度 伸縮的 能力.另外,從圖4-9-2可看出,對(duì)四角和邊跨,設(shè)置混凝土筒或剪力墻以增強(qiáng)整體剛度 和抵抗溫度 應(yīng)力的 能力.從目前情況看,達(dá)到了 預(yù)定的 設(shè)計(jì)要求.對(duì)預(yù)應(yīng)力筋除滿足規(guī)定的 質(zhì)量要求外,在布束上要求特長(zhǎng)束無接頭,以免由于接頭的 可靠性差,造成不可彌補(bǔ)的 損失.第2章 分段流水施工在大 面積大 柱網(wǎng)雙向元粘結(jié)預(yù)應(yīng)力框架和井式梁板結(jié)構(gòu)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,

7、該工程142米100米樓面內(nèi)不設(shè)伸縮縫.為防止施加預(yù)應(yīng)力前在混凝土澆筑硬化過程中出現(xiàn)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(jié)構(gòu)布筋的 特點(diǎn)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(gè)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7.5米處,、軸線間各縱向梁的 加強(qiáng)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(gè)施工區(qū)段內(nèi),先施工第區(qū)段,伸入、區(qū)段的 縱向通長(zhǎng)無粘結(jié)筋應(yīng)事先伸出,盤放在腳手架上盧在區(qū)段內(nèi),先張拉縱向短束,再?gòu)埨瓩M向通長(zhǎng)束與短束,縱向通長(zhǎng)束需待、區(qū)段混凝土澆筑

8、后方可張拉.在第施工區(qū)段內(nèi),僅張拉橫向通長(zhǎng)束與短束.在第施工區(qū)段內(nèi),宜先張拉縱向通長(zhǎng)束,再?gòu)埨瓩M向通長(zhǎng)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(nèi)因設(shè)計(jì)活載取值較大 滿足施工荷載要求外,對(duì)、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(qiáng)度 達(dá)到50%再澆筑板.為減少預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)受周圍結(jié)構(gòu)的 約束,采取了 以下措施：凡沿預(yù)應(yīng)力筋張拉方向的 剪力墻,在預(yù)應(yīng)力筋張拉后再澆筑;樓梯間筒體剛度 大 ,也在預(yù)應(yīng)力筋張拉后再澆筑;對(duì)多跨連續(xù)梁由預(yù)應(yīng)力梁及非預(yù)應(yīng)力梁組成的 情況,則在預(yù)應(yīng)力梁澆筑并張拉后,再澆筑非預(yù)應(yīng)力梁.此時(shí),普通鋼筋應(yīng)事先伸出梁端.第3

9、章 特長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力束施工第1節(jié) 特長(zhǎng)束的 下料工藝特長(zhǎng)束的 下料長(zhǎng)度 可按常規(guī)方法進(jìn)行計(jì)算.如果嚴(yán)格控制下料尺寸,則不需額外加長(zhǎng)下料.對(duì)于90130米長(zhǎng)的 無粘結(jié)筋,在現(xiàn)場(chǎng)選擇70米長(zhǎng)的 平整場(chǎng)地,采用彎曲定長(zhǎng)下料,見圖4-9-6.一定要在預(yù)應(yīng)力筋的 正中間做好標(biāo)記,因?yàn)楸竟こ炭v向束是由中間第區(qū)段向兩邊、區(qū)段延伸,若中點(diǎn)不準(zhǔn),則定長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力筋會(huì)在、區(qū)段內(nèi)出現(xiàn)一端過長(zhǎng)另端過短的 情況而無法張拉.下料后每根筋卷成直徑1.5米的 盤,并在其兩端作出同顏色標(biāo)記,以便在張拉時(shí)識(shí)別.第2節(jié) 特長(zhǎng)束的 鋪設(shè)固定雙向特長(zhǎng)束的 鋪設(shè)是影響預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量、人力與速度 的 關(guān)鍵之一,因此必須作好以下準(zhǔn)備：1.首先繪制出各

10、節(jié)點(diǎn)無粘結(jié)筋穿插詳圖,定出各種梁無粘結(jié)筋的 實(shí)際坐標(biāo)及配套的 固定支架尺寸.2.無粘結(jié)筋應(yīng)逐根檢查、編號(hào).內(nèi)埋式固定端處,應(yīng)事先在現(xiàn)場(chǎng)采用擠壓機(jī)將鋼套簡(jiǎn)擠壓在鋼絞線筋上,以形成擠壓頭.4.無粘結(jié)筋固定支架的 典型作法見圖4-9-7.按元粘結(jié)筋曲線坐標(biāo)焊在箍筋上,間距0.61米.具體鋪設(shè)時(shí),應(yīng)遵循以下原則：1.大 梁底模鋪好后先放置縱橫向梁底非預(yù)應(yīng)力鋼筋,扎好柱頭箍筋,然后放入預(yù)應(yīng)力筋.預(yù)應(yīng)力筋放入后再設(shè)架立筋、負(fù)彎矩鋼筋和箍筋,預(yù)應(yīng)力筋固定后放置拉結(jié)筋.2.無粘結(jié)縱向通長(zhǎng)束在下,橫向通長(zhǎng)束在上.低位的 無粘結(jié)筋先鋪設(shè).3.無粘結(jié)筋在梁內(nèi)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

11、第區(qū)段內(nèi)嚴(yán)格按中點(diǎn)標(biāo)志放置預(yù)應(yīng)力筋,伸入、區(qū)段的 預(yù)應(yīng)力筋先成卷放在腳手架上.5.為便于鋼筋與無粘結(jié)筋鋪設(shè),梁的 兩側(cè)模板均暫不安裝,無粘結(jié)筋的 標(biāo)高劃在箍筋上.無粘結(jié)筋控制點(diǎn)的 安裝誤差2矢高方向5米米,水平方向10米米.第3節(jié) 特長(zhǎng)束的 張拉管理特長(zhǎng)束采取單根兩端同步張拉,每根伊12.7張拉力為13.3kN.預(yù)應(yīng)力筋張拉前,應(yīng)重新確認(rèn)各筋在兩端的 正確位置.如有異議,可用萬用表對(duì)無粘結(jié)筋進(jìn)行辨別.為防止在張拉時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)位而影響張拉伸長(zhǎng)值的 統(tǒng)計(jì)計(jì)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(dòng)后裝上千斤頂再補(bǔ)拉.具體操作如下：A端由00.2con (注意固定端B是否拉動(dòng),如被拉動(dòng),記

12、錄下A端的 油壓表讀數(shù),量測(cè)初始伸長(zhǎng)值)0.6con (量測(cè)伸長(zhǎng))1.0con (量伸長(zhǎng),A端錨固),再在B端補(bǔ)拉至張拉力后錨固.孔道摩擦損失值測(cè)定特長(zhǎng)多波曲線束孔道摩擦損失的 測(cè)定,對(duì)調(diào)整張拉力并準(zhǔn)確建立預(yù)應(yīng)力及進(jìn)行伸長(zhǎng)值校核都至關(guān)重要.本工程在二層樓面縱橫向大 梁進(jìn)行了 全長(zhǎng)二分之一同條件埋設(shè)的 預(yù)應(yīng)力束摩擦損失試驗(yàn)共4束,同時(shí),對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行22根特長(zhǎng)束的 摩擦損失試驗(yàn).試驗(yàn)時(shí),先在兩端裝好鋪具,在一端先張拉,當(dāng)固定端拉動(dòng)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(guān)死油門,然后在張拉端張拉到控制應(yīng)力,觀察固定端油壓表讀數(shù),即可求出該特長(zhǎng)束的 摩擦損失值.該工程二層

13、樓面22根特長(zhǎng)縱向束的 實(shí)測(cè)K=0.003,=0.02790.0794,三層樓面6根特長(zhǎng)橫向束的 實(shí)測(cè)K=0.003,=0.1l0.193.2.張拉伸長(zhǎng)值管理該工程二層樓面大 梁幾百根特長(zhǎng)束的 張拉伸長(zhǎng)值的 統(tǒng)計(jì)表明,若按常規(guī)計(jì)算,均超過規(guī)范規(guī)定的 理論伸長(zhǎng)值+l0%的 上限,其實(shí)這是錯(cuò)誤地將0.2con以下的 推算伸長(zhǎng)值全部考慮進(jìn)去的 緣故.事實(shí)上,在特長(zhǎng)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(zhǎng)束共進(jìn)行13根孔道摩擦損失試驗(yàn),實(shí)測(cè)K=0.003,=0.0545,一端張拉時(shí)固定端應(yīng)力為0.457con固定端拉動(dòng)時(shí)張拉端的 平均拉力為0.32con.由于張拉力不同,摩擦系數(shù)也會(huì)變化.為更好地反映0