78m跨度预应力混凝土刚架结构设计与施工、混凝土浇筑施工范本

1、78m跨度预应力混凝土刚架结构设计与施工_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72.6m，建筑总高度26.2m，总建筑面积9100m2。体育馆屋盖结构采用跨度为78m的大型预应力混凝土刚架承重，以悬吊8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2榀，沿体育馆纵向布置，间距8m。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+25.00m)向下向外倾斜，逐渐分开至12m。图4-6-1、4-6-

2、2为体育馆屋盖平面与结构方案简图。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78.392m，按8度抗震设防。刚架横梁采用工字形截面，大梁高度5m，上下翼缘宽度为1.2m，腹板厚0.4m。刚架柱为等宽度变高度斜柱，截面为矩形，柱脚截面1.2m3.5m，柱顶截面1.2m4.5m。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2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2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

3、大弯矩50115kNm，梁端最大负弯矩50485kNm，柱脚最大弯矩15280kNm，柱脚最大剪力2750kN，最大轴力9875kN。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XX市场供应情况，预应力筋采用1570级j 15钢绞线。刚架横梁预应力筋为l40j 15钢绞线，分为20束，每束7j 15，分3组按二次抛物线和直线布置。刚架柱预应力筋为l40j 15钢绞线，分为2组，各l0束以直线和曲线布置。锚具采用OVM体系群错。预应力张拉控制应力con=0.7ptk。刚架混凝土设计强度C40。图4-6-

4、3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

5、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C45混凝土形成刚性连接。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20m高空进行60m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

6、金属波纹管直径70mm，在绑扎钢筋骨架时就位，采用U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4束为1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

7、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525号水泥，加入30%的砂，水灰比0.45。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。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12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。 技 术 交 底 记 录表A-5编 号工程名称XXX工程交底日期XXX年XX

8、月XX日施工单位XX建设集团有限公司分项工程名称混凝土工程交底提要混凝土浇筑施工施工技术交底PAGE 审核人总工交底人接受交底人1. 本表由施工单位填写，交底单位与接受交底单位各存一份。2. 当做分项工程施工技术交底时，应填写“分项工程名称”栏，其他技术交底可不填写。工程概况结构形式例如:框架/剪力墙/框架核心筒/框架-剪力墙备注层高非标准层m m标准层m墙厚(主要截面尺寸)例如:400mm、450mm柱截面尺寸(主要截面尺寸)例如:400mm*400mm、450mm*600mm板厚(主要截面尺寸)例如:100mm、120_梁截面尺寸(主要截面尺寸)例如:400mm*800mm、500mm*1

9、200mm概况说明事项:(按实际需要填写)二、施工准备2.1人员准备序号工种计划施工人数/人备注1混凝土工下料、振捣2架子工安装泵管、搭拆架子3瓦工混凝土收面4木工浇筑砼时看模板5钢筋工浇筑砼时看钢筋6试验员砼现场试验、试块制作、测温7砼工长现场总指挥8电工保证现场用电9其他养护、清理等按实际情况增加9合计2.2施工机具准备;序号名称型号功率(KW)单位数量备注1塔式起重机台3天泵/地泵台4混凝土搅拌运输车/台5铁锹/把6插入式振捣器台7插入式振捣器台8平板式振捣器台9串筒/m10溜槽/m11铁抹子、木抹子/把12磨光机台13布料机/台14空压机台15强力吸尘器台16刮杠/把17泵管/m按实际

10、情况增加备注其它小型工具及消耗材料由主体劳务分包单位自备。2.3技术准备2.3.1钢筋工程施工完毕，项目质量检查员进行钢筋分项工程质量评定，填写隐蔽工程检查记录；2.3.2模板支撑、加固完毕，模板内垃圾、积水、泥土等及钢筋表面的油污、砼浆清除干净，并检查钢筋垫块是否垫好，模板的缝隙和孔洞是否堵严，施工缝的留设位置准确与否及施工缝栏板固定牢固情况。水暖、电气相关的预留预埋，项目部专业质检检查验收到位并填写相关的质量检查验收纪录及隐检纪录；2.3.3向监理报验，经监理检查合格；2.3.4填写浇灌申请单；2.3.5搅拌站各种技术资料齐备，并做好开盘鉴定工作；2.3.6现场搅拌混凝土各种资料齐全，同时

11、做好开盘鉴定；2.3.7现场水、电到位、劳力组织配备齐全；2.3.8根据施工方案对施工班组进行全面交底，并对振捣手进行培训。2.4材料准备2.4.1混凝土供应方式本工程所有结构混凝土均采用预拌商品混凝土。2.4.2 混凝土适配 商品混凝土由搅拌站根据所选用的水泥品种、砂石级配、含泥量和外加剂、矿物掺合料等进行混凝土试配，得出优化配合比，并把试配结果报送到项目经理部，由项目总工程师审核，报监理审查认可。混凝土外加剂的性能或种类，必须符合混凝土外加剂应用技术规范，并报监理工程师认可后方准使用。泵送混凝土除了满足设计规定的强度及耐久性外，还应有良好的可泵性，使混凝土拌合物能顺利通过泵管，不离析、不泌

12、水、不阻塞。三、施工安排3.1混凝土浇筑方案选择:混凝土工程因场地条件、地域及质量条件所限，全部使用预拌混凝土。考虑采用混凝土泵送施工技术，以保证高层建筑施工混凝土的垂直运输。地下部分混凝土的运输采用汽车式混凝土输送泵及天泵施工。地上部分，采用拖式混凝土输送泵及塔式起重机配合布料杆施工。3.2施工流水段划分:3.2.1底板混凝土根据地下室分区示意图划分的区域，每个区域采用分流水段施工。3.2.2地下部分结构施工根据地下室分区示意图划分的区域大小分为一个或两个施工区域。3.2.30.000以上部分结构施工根据面积大小划分为一个或两个施工区域。(浇筑混凝土布料机分布图、浇筑方向示意图以及竖向泵管位

13、置分布图)3.3施工进度:(进度计划表)四、施工工艺混凝土浇筑前应将钢筋、模板清理干净。混凝土输送到作业面以后，应快铺料、快振捣、快抹平，并及时覆盖。混凝土浇筑顺序为:垫层混凝土浇注基础板、梁混凝土浇筑柱、外墙混凝土浇筑顶板、梁混凝土浇筑。4.1基础垫层施工4.1.1施工流程:垫层周圈模板安装模板支撑安装、坡面挂钢丝网模板验收混凝土浇筑4.1.2基础垫层厚度*，混凝土标号*。先验收基础垫层控制线及标高线的准确性，确认无误后按垫层边线摆放*宽模板。4.1.3高低差处坡面的素混凝土同垫层一同施工。施工前在依靠坡面方向上砌砖，形成砖砌体面，然后再在砖砌体表面抹灰找平。4.1.4浇筑混凝土工作面应保持

14、形状规矩，指挥人员应按浇注方向安排浇筑点，以免个别部位浇筑间隔过长出现冷缝。4.1.5在混凝土浇筑开始部位的混凝土浇筑完成，基本初凝后开始上人压光，直接作为防水找平层。4.1.6混凝土表面压光完成之后就不得随意踩踏混凝土，以免影响平整度和混凝土硬化成型。4.2基础板、梁混凝土施工4.2.1本工程混凝土泵送采用汽车泵施工,各区施工顺序按“由远至近、一个 45 度坡度、薄层浇筑、一次到顶”的原则。每作业面分前、中、后三排振捣混凝土。4.2.2每作业面分前、中、后三排振捣砼，在出料口、坡角、坡中各配备*根振捣棒振捣，边浇筑边成型及抹平底板表面，标高、厚度采用水准仪定点测平，用小白线严格控制板面标高和

15、表面平整，顶板砼振捣见下图；砼浇筑使用 *振捣棒，振捣时要做到 “快插慢拔”，振捣延续时间以砼表面呈现浮浆和不再沉落、气泡不再上浮来控制，避免振捣时间过短和过长。 *振捣棒有效半径 R 按 *cm 考虑(此数据为经验数据)，则振捣棒插点的移动距离不能大于其作用半径的 1.5 倍，即 *cm；插点方式选用行列式或边格式，振捣时注意振捣棒与模板的距离，不准大于 0.5R，即 *cm，并避免碰撞钢筋、 模板、预埋管；为使分层浇筑的上下层砼结合为整体，振捣时振捣棒要求插入下一层砼不少于 5cm；砼浇筑过程中表面的泌水及时排入电梯井坑或集水坑内，用潜水泵抽走； 砼浇筑过程中，钢筋工经常检查钢筋位置，如有

16、移位，必须立即调整到位。混凝土振捣示意图4.2.3板表面标高控制:依据底板标高50控制线，拉小白线进行标高控制，小白线必须拉紧；当间距超过 8m 时，中间加焊钢筋棍，将标高控制点用水准仪反到钢筋棍上，保证小白线不下垂。抹平时，依据底板标高控制线，先用 *m 靠尺进行刮杠，然后进行粗略抹平，再用 *m 靠尺进行找平，最后用木抹子搓毛。4.3墙体、柱混凝土浇筑4.3.1柱混凝土在浇筑混凝土前，在底部接槎处先铺一层 3-5cm 厚同配比砂浆，用铁锹均匀入模，不应用料斗直接灌入模内。分层浇筑、振捣，每层浇筑高度用标尺杆或以 捣棒上每500mm 作标计为参照严格控制，使其不应超过 500mm。混凝土下料

17、点应分散布置。插入式振捣器移动间距为400mm。振捣时必须插入下层混凝土50mm 以消除两层混凝土的接缝，要振捣密实，不得漏振。每一振点的延续时间，以表面呈现浮浆和不再沉落为标准。应避免碰撞钢筋、模板、预埋件、预埋管等，如发现有变形、位移， 应及时处理。浇筑混凝土时，各有关工种应相互协调、配合。墙体应连续进行浇筑， 间隔时间不能超过混凝土初凝时间。墙体混凝土的竖向施工缝设在分区位置处，水平施工缝设置在将在地下室地面以上 300mm 或梁底一下 300mm 处。施工缝接槎处应振捣密实。浇筑时随时清理落地灰。4.3.2施工缝处理:墙、柱水平施工缝，在模板拆除后，墙柱上口使用云石机沿高于板底(或梁底

18、)20mm 切割一道 5mm 深线，然后将墙柱上口混凝土薄弱层剔除、凿毛，直至漏出混凝土石子，最后将施工缝位置松动石子及混凝土渣子清理干净。墙体竖向施工缝在模板拆除后，使用云石机沿施工缝向内 50mm 处切割一道 5mm 深线，将混凝土薄弱层剔除、凿毛，直至漏出混凝土石子(如下图)，然后将施工缝位置松动石子及混凝土渣子清理干净。墙体软弱层或松散石子剔除掉，并清理干净，用水湿润。墙、柱水平施工缝剔凿示意图剔凿效果图4.3.3洞口浇筑时，从洞口两侧同时下料，使洞口两侧浇筑高度对称均匀，振捣棒距洞边 300mm 以上，从两侧同时振捣，防止洞口变形。大洞口下部模板应开口，作为 出气孔及补充混凝土用。4

19、.3.4上口找平:混凝土浇筑振捣完毕，将上口柱子甩出的钢筋加以整理，依据墙体 50cm 标高线拉线用木抹子按预定标高线，将表面找平；有高低差时，高低差部分混凝土必须振捣密实。4.3.5浇筑高度为:层高-板(梁)厚+(30mm 到 50mm)，顶板施工时，将 30-50mm 的超高部分剔除，最后墙体的高度为:层高-板(梁)厚+(3mm 到 5mm)。4.3.6地下室每个分区内墙体同时浇筑，外墙为抗渗混凝土，内墙为非抗渗混凝土，为保证抗渗要求，先浇筑外墙抗渗砼，后浇筑内墙非抗渗砼，抗渗混凝土浇筑时要向内墙延伸 40cm(上口)，斜面 45留茬，用钢丝网收口。4.4楼板、顶板、梁混凝土浇筑4.4.1

20、施工混凝土前将各施工区域立筋上的 500mm 线用小白线拉紧(小白线不得有松弛下垂现象)，下返 500mm 即为板表面的标高。本工程板顶标高较复杂，检查时应特别注意。浇筑前先处理好墙头的施工缝，剔除软弱层，露出密实混凝土。浇筑方法由一端开始用“赶浆法”，即先浇筑梁，根据梁高分两层浇筑成阶梯形，当达到板底位置时再与板的混凝土一起浇筑，随着阶梯形不断延伸，梁板混凝土浇筑连续向前进行。4.4.2浇筑板混凝土的虚铺厚度应大于板厚 3-5mm，用插入式振捣棒振捣梁混凝土，用 平板振捣器顺浇筑方向拖拉振捣顶板混凝土，并用铁插尺检查混凝土厚度，振捣 完毕后用 4 米长靠尺靠平，然后用长木抹子搓麻。施工缝处或

21、预埋件及插筋处用木抹子找平。楼板与墙体交界处，墙体根部两侧 10cm 用抹子抹平，保持一定的毛面以便下一步装饰施工，平整度保证在 2mm 之内，以利于下步支模，保证墙体底部不漏浆，不致发生烂根现象。施工缝处须待已浇筑的混凝土强度不小于1.2Mpa 时才可继续浇筑。在继续浇筑前，施工缝混凝土表面应凿毛，剔除浮动石子，并用水冲干净后，先浇一层水泥浆，才可继续浇筑。4.4.3墙体暗柱节点钢筋较密，浇筑此处混凝土时宜用小粒径石子同强度等级的混凝土浇筑，并用30小直径振捣棒振捣。4.4.4施工缝留置:顶板混凝土浇注后强度达到 1.2Mpa 后，沿板(梁)施工缝向内 50mm 处切割一道 5mm 深线，将

22、混凝土薄弱层剔除、凿毛，直至漏出混凝土石子，然后将施工缝位置松动石子及混凝土渣子清理干净。施工缝的切割及剔凿必须保证在一条直线上。施工缝用梳子板挡牢或快易收网挡牢，如下图所示:顶板施工缝做法图4.4.5对楼板浇筑混凝土时，当板厚大于 150mm 时，采用插入式振动器；棒要斜插，将混凝土整平；当板厚小于 150mm 时，拟采用平板式振动器振捣。4.5楼梯混凝土浇筑4.5.1楼梯段混凝土自下而上浇筑，先振实平台板混凝土，达到踏步位置时再与踏步混凝土一起浇捣，不断连续向上推进，并随时用木抹子将踏步上表面抹平；楼梯施工缝留在楼梯平台 1/3 处。4.6混凝土拆模4.6.1墙、柱混凝土在浇筑完毕后在混凝

23、土强度能保证其表面及棱角不因拆模而受损 坏方可拆模，墙体拆模强度一般要大于 1.2MPa。4.6.2顶板混凝土必须达规范规定所需拆模强度方可拆模，提前拆模必须按要求回 顶。顶板拆模强度要求如下:板的结构跨度2 米时，拆模强度不低于设计强度的 50%；板的结构跨度大于 2米且8 米时，拆模强度不低于设计强度的 75%。梁的结构跨度8 米时，拆模强度不低于设计强度的 75%。 板、梁跨度大于 8 米及悬臂构件的拆模强度为设计强度的 100%。4.6.3混凝土拆模强度的确定必须做同条件的混凝土试块来确定，等到试块强度试压 后满足拆模条件方可通知拆模，同时要做好拆模记录。4.7混凝土收面及养护4.7.

24、1收面(1)混凝土收面应控制好时间，保证收面拉毛的效果，防止裸露混凝土表面产生塑性收缩裂缝，在混凝土初凝前和终凝前，分别对混凝土裸露表面进行抹面处理。(2)每次抹面可采用铁抹子压光磨平两遍或木抹子磨平搓毛两遍的工艺方法。(3)对于易产生裂缝的结构部位，应适当增加抹面次数。(4)为防止上部墙柱模板支设底部不平，缝隙过大，造成混凝土浇筑时烂根，在顶板(或基础底板)混凝土浇筑后，要加强顶板在墙柱根部200mm范围内的混凝土二次压面，用木抹子将墙柱根部拉线找平压光，墙体两边及柱四角高度保持一致。4.7.2养护(1)养护方法:基础不宜洒水以防止水泡基坑，内侧指派专人负责采用洒水养护， 定时定段定人，确保

25、竖向结构的养护效果；基础底板采用浇水养护，保证混凝土表面湿润，24 小时测温监控，混凝土内外温差控制在 25内；梁板采用浇水养护，表面覆盖薄膜保水，保证砼润湿。(2)在已浇筑的混凝土强度达到 1.2N/mm2 以前，不得在其上踩踏及安模板及支架。(3)护时间:普通混凝土养护时间不少于 7 天，抗渗混凝土养护时间不少于 14天。4.8混凝土施工缝与后浇带4.8.1施工缝和后浇带的留设位置应在混凝土浇筑前确定。施工缝和后浇带宜留设在结构受剪力较小且便于施工的位置。受力复杂的结构构件或有防水抗渗要求的结构构件，施工缝留设位置应经设计单位确认。4.8.2水平施工缝的留设位置应符合下列规定: (1)柱、

26、墙施工缝可留设在基础、楼层结构顶面，柱施工缝与结构上表面的距离宜为0mm100mm，墙施工缝与结构上表面的距离宜为0mm300mm； (2)柱、墙施工缝也可留设在楼层结构底面，施工缝与结构下表面的距离宜为0mm50mm；当板下有梁托时，可留设在梁托下0mm20mm； (3)高度较大的柱、墙、梁以及厚度较大的基础，可根据施工需要在其中部留设水平施工缝；当因施工缝留设改变受力状态而需要调整构件配筋时，应经设计单位确认；(4)特殊结构部位留设水平施工缝应经设计单位确认。 4.8.3竖向施工缝和后浇带的留设位置应符合下列规定:(1)有主次梁的楼板施工缝应留设在次梁跨度中间的1/3范围内；(2)单向板施

27、工缝应留设在与跨度方向平行的任何位置；(3)楼梯梯段施工缝宜设置在梯段板跨度端部的1/3范围内；(4)墙的施工缝宜设置在门洞口过梁跨中1/3范围内，也可留设在纵横墙交接处；(5)后浇带留设位置应符合设计要求； (6)特殊结构部位留设竖向施工缝应经设计单位确认。 4.8.4设备基础施工缝留设位置应符合下列规定: (1)水平施工缝应低于地脚螺栓底端，与地脚螺栓底端的距离应大于150mm；当地脚螺栓直径小于30mm时，水平施工缝可留设在深度不小于地脚螺栓埋入混凝土部分总长度的3/4处。(2)向施工缝与地脚螺栓中心线的距离不应小于250mm，且不应小于螺栓直径的5倍。 4.8.5承受动力作用的设备基础

28、施工缝留设位置，应符合下列规定: (1)标高不同的两个水平施工缝，其高低接合处应留设成台阶形，台阶的高宽比不应大于1.0；(2)竖向施工缝或台阶形施工缝的断面处应加插钢筋，插筋数量和规格应由设计确定；(3)施工缝的留设应经设计单位确认。 4.8.6施工缝、后浇带留设界面，应垂直于结构构件和纵向受力钢筋。结构构件厚度或高度较大时，施工缝或后浇带界面宜采用专用材料封挡。 4.8.7混凝土浇筑过程中，因特殊原因需临时设置施工缝时，施工缝留设应规整，并宜垂直于构件表面，必要时可采取增加插筋、事后修凿等技术措施。 4.8.8施工缝和后浇带应采取钢筋防锈或阻锈等保护措施。五、质量要求5.1现浇混凝土的偏差应符合表的规定:现浇混凝土允许偏差表六、成品保护6.1夏季高温季节进行混凝土泵送时，泵送的料斗和输送管宜用湿麻袋或草袋包裹、覆盖，并经常喷洒冷水降温;浇筑前模板应浇水湿润，避免因吸水影响混凝土质量。冬季做好混凝土罐车的保温覆盖。6.2夜间施工必须保证足够的照明度，配备齐碘钨灯