广州某大型会展中心钢结构预应力施工方案

钢结构预应力施工方案1.概述张弦式屋架是一种新型的大跨度的屋架，上海****国际机场的候机厅及登机廊就采用了这种屋架形式。此屋架的结构特征是下弦为柔性钢丝索，而上弦为有相当抗弯刚度的钢管或桁架，无斜腹杆。要确定张弦屋架的下弦预应力张拉方案、测试方案及选用的张拉设备，须根据设计提供的荷载资料，对张弦屋架在各基本受荷下的内力及变形有一初步计算分析。显然，张拉过程中绝对不允许出现屈曲失稳现象，为此在第四部分对张拉屈曲进行了讨论。计算表明，对于方案预估的预应力值不会出现屈曲现象。计算分析使用了ANSYS程序。文中列出的图及数据均由ANSYS程序直接提供。文内讲述的均为6榀屋架组成BLOCK的内部屋架；BLOCK端部屋架的荷载不同于内部屋架，因此张拉预应力及位移值有所不同，但方法是相同的，不再赘述。2.四种基本荷载的计算计算模型使用了ANSYS程序的管单元PIPE16，局部模型如图1所示。平行钢丝索也采用PIPE16单元（二倍的管壁厚等于管外径）。张弦桁架的竖杆上下端为铰结，上弦桁架各管之间为固结。屋架左端水平位移约束，右端无水平位移约束。正前视时，能见到的单元及其单元号如图2所示。其中上弦桁架的节点号如图3所示。在下面的受荷计算中，将给出张弦桁架的各管元的轴向力、轴向平均应力图和节点位移图。准确的数值可查阅相应的表。图1图2图3张弦式屋架在施工过程中所受的荷载情况如下：1.自重荷载：张弦桁架重量为1.33×105kg；2.单纯平行钢丝索张拉力荷载由施工方案确定；3.钢檩条荷载：钢檩条荷载为5.42×105N，均布于屋架模型上部节点；4.屋面板恒载：屋面恒载为4.0×102N/m2，每跨荷载为7.56×105N，均布于张弦桁架上部节点。3.张拉施工方案在初步计算结果分析基础上制订的预应力张拉施工的步骤如下：上弦桁架在地面胎模上拼装；张拉下弦平行钢丝索，张拉结束时屋架跨中到达按施工方案设定的竖向位移值；屋架上吊柱上就位后，安装檩条；如需要，进行预应力张拉调整；铺设屋面板。施工时6榀屋架为一个BLOCK单元，各单元间施工独立。根据设计施工安排的不同，胎模的形状曲线是最终屋面加荷后目标形状曲线。根据有限元计算结果知，檩条和屋面板荷载作用下，屋架跨中将会产生-217.8mm竖向位移。既然胎模形状为原屋架形状，在胎模上张拉时应使屋架跨中起拱217.8mm，以抵消以后檩条和屋面板荷载产生的竖向位移。按此方案张拉后张弦式桁架的内力如图4，应力如图5，竖向位移如图6。图4图5图6素按此方案张拉配，张弦桁架端盛平行钢丝索的办张拉力池为茄166.76舒×10览4燥N情；张拉端钢丝驼索和桁架的水率平相对位移量烫为竹207mm南，总相对位移弹量估算为御250mm垄（因钢丝索倾蜻斜）。屋架右估端的绝对位移遮量为闲-148.9补mm贯；最大拉应力骤发生在钢丝索适端程为肢127Mp糊a充；最大压应力棉发生在上弦桁男架端起第三竖乞杆处却为缺-87Mp除a腾，如忘图誉7蔽所示。按此方机案张拉时，构笔件的应力均小腊于设计强度。图7看经计算，屋架焰安装檩条后钢浆丝索的张拉力倡为晕231.39取×10朽4毛N俯，此为调整张良拉时，张拉端骨所需张拉力值桐下限。蹦4睛.堆觉屈曲分析焰对于超长跨且凯无侧向支撑的冬张弦屋架下弦茎预应力张拉与脾吊装施工，为棍慎重之，应进乐行屈曲复核验眯算。设定屋架环的二端桁架下圾面搁置点为固款定点（右端可狸沿屋架水平位隙移），张拉桁株架的自重为不虽变荷载，张拉贡力为可变荷载义，想知道张拉辽荷载多大时，适屋架屈曲失稳珠，变形状态如虑何。屈曲计算脏采用特征值刺Eigenv槽alueB厦ucklin荐g估方法。经计算恩，当张拉力达汇到午0.99×1姨0扬7脆N植时，屋架的第脖一屈曲变形见脆图搁8到，为俯视图，做变形在俯视平啄面上呈中心对盗称。当张拉力裹达妙到界1.0×10班7顺N论时，第二屈曲水变形见答图肚9振，为立面图，胡屋架在竖向平册面内屈曲变形页。两个屈曲形厚态的张拉力值怠非常接近。图8图9荣建立屋架有限爹元模型时，一星根杆件为一个盆单元闸PIPE16斜，因此计算结线果力不含杆件咏的局部失稳。嚷特征值屈曲计精算为线性计算尖。相应的静态吗计算表明，屈盈曲时的屋架杆柜件第三主拉应贼力最大值走为伞-3325茎Mpa难，远远大于钢夺材的压屈强度笑，因此张拉力崭在远小淋于敬0.99×1技0舟7浊N溪前，屋架就会醒因钢材达到屈食服强度而率先排破坏。颗在施工方案里头已计算出最大锁拉应力和最大妥压应力值均小勿于材料设计强哈度值，因此，坏在屋架张拉施疤工及吊装过程丑中，既不会发榴生屈曲失稳，蛙也不会发生超雕越材料强度而摄破坏。疲5赢.屿张拉施工方案箩5.1委施工准备技术准备魔施工进场前应抓做好的技术准振备工作：秤1勉)梁桁架施工图交基底工抄作穿;每2对)陈桁架制作、吊悬装及张拉工艺趁流程的交底工毯作竖;京3检)奶施工设备检修视及千斤顶的标遣定工伏作替;技4占)焰张拉反力支撑构体系及专用工锤具的设胆计塌;真设备及工具准匹备兄：挡选用见下表资序号激主要设备名称蚕型号担数量闷单位企备注勺1今支撑反力架柔4真台衰2浮穿心式千斤顶塘YC-400馒5俯台堪广西柳州建筑稀机械厂捏3宪电动高压油泵珠ZB-500辫5辱台蔬广西柳州建筑肝机械总厂厂光4益防震型精密压堡力表定1.应0蛾级途5特只熟上海田林仪表唐厂锦5准电箱堪38送0众伏桌5湿台豪6爬电箱律22念0犯伏猎2猜台茄7俘对讲机厨4沃对膝8豆充电器斧4丹对铜9倚手动葫芦鸦0.5多t阁24有台趋10师高压油管踩6m艺20之根腾11氏照明灯具鞠5站套连12锅专用工具趣5毫套人員准备朗若中标承担本糟工程的预应力侵索张拉施工，耕将抽调精干技闲术人员组成项陪目预应力施工清部。（详见项静目经理及主要屋管理人员简介合）。另外调尼配绿2纳0标名经验丰富的注技术工人参与障本项目施工。绵5.2粪预应力索的选肺用挎按目前设计，祝结构槽沿移1胞轴矛～岗2绩0驾轴，分卵为驳5校个比Block提,旧每抵一秩Bloc装k怕布裙置滋6拣榀钢桁架。整声体结构由下弦次张力索杆和上消部压杆组成，硬跨度为耕126m吩。其中，张力越索杆采用平行府高强钢丝拉索药，下弦配帽置距1净股，规格圾为族33鸽7太Ф闸7终。锚具采榨用齿L茅M冈－吓33鲁7歇冷铸锚体系，筒实行两端张拉醉。敲5.楚3弃预应力索张拉汇总体设想张拉阶段叹按照有限元的呜计算分析结果堂，下弦索杆张壤拉建议分为以绍下方案进行。将1已)税地面胎模制作颜、张拉、吊装杂阶段：学按照设计曲哲线习1布拼装制作；疗考虑结构在全拼部竖向荷载作籍用下的竖向位口移进行预应力遵张拉，结构变充形由曲香线考1钓变化曲国线害4券。杂计算索坛力户KN酸起拱生量离(珠mm)枕跨度位脏移辜(语mm)拳1667.6株217.沫8曾-72.5毫2置)球屋面檩条荷载劳作用、索力调滴整阶段：数险安装檩条及屋给面支撑材料依披按实际变形情交况索力调整园怖结构由曲厚线奔4怕变形为曲趟线度3肯计算索院力舞KN血起拱雪量布(译mm)看跨度位忠移师(医mm)慨2313.9堵118.76到-59.1尿3端)外使用荷载作用齐阶段：只傻安装屋面所有既材料眼燥结构由曲轻线惧3秆变形为曲件线望1咽计算索误力幕KN窜起拱拦量律(叉mm)径跨度位济移文(觉mm)圆3215.3翅0穗-40.4间此方案，可在布地面一次张拉豆完成，胎模无理需在制作过程鸦中按设计最终急曲线进行预拱棍，一次成型。成并同样在荷载在作用过程中保竟持结构变形为求同方向进行。短但相对而言张铺拉力较大。预应力张拉：累1建)慨设备标定：蹲在进场前应进量行设备标定紫,掩千斤顶、油泵疾配套标定采用态误差斩1%街的液压式压力绵试验机进行标娇定。发生下列偿情况时应重新吸标定：曲油压表不归零羊或损坏、失灵郑；述千斤顶严重漏甜油或修理后；油泵修理后；威千斤顶张拉设饭备由上海建筑若工程检测中心铅负责进行标定齐，使用期限成为甜6屑个月。乱2)狼被张拉工艺：抹呀罢张拉采用二端昨同时、同步张末拉。做年张拉过程局按应0服→宣2烂0间％扬σ秤con章→阀6洗0闷％辽σ雄con厕→刺10忆0桌％厚σ栋con毁分段读芹数摘,牙并以同步检测抗的结构位移量荒进行控制。既汤驰张拉时，二端都采用对讲机进代行操作联系。3)张拉设备转姻张拉采用由柳弱州建筑机械厂膏生产燥的娃ZB档500能油泵及私Y逼C出—喂400发躺千斤顶。并配蔬备专用操作扳绣手。寺翻张力支撑反力粗架由本公司自宪行设计加工。衔详见附图。旅5域.4蝇张力支撑反力少架的设计附图1张力支撑反力架轴测图附图1张力支撑反力架轴测图天附版图粘3痒管张拉端支座节皱点量6.先预应力施工检骗测方案盘6话.1拍钢屋架预应力仿张拉施工检测奶项目铅钢屋架节点位雹移、钢屋架杆馋件与钢索内力舰。斩6.2刻钢屋架预应力辫张拉施工检测撤部位骄钢屋架位移控忌制检测节点如迹图方1州所示，图杀中是4忘个节点为代表厅性节点。在钢畜屋架预应力张始拉不同的施工尽阶段，都以殃此互4物个节点的位移秆限量作为钢屋眠架位移检测的胳控制指标。骄图列1滋睁位移控制节点点钢屋架内力检钓测以靠图乳2骤中丈5季根杆件而、诉2灿根钢索为代表呆，在钢屋架预营应力张拉不同赞的施工阶段，陕检测别此全5圣根杆件御、阿2厅根钢索的内力忽。姻图撤2气达内力控制杆件齿6.3搁钢屋架预应力项张拉施工检测未6.矿3形.1古钢屋架预应力技张拉施工检测耗分胎模张拉和判安装张拉两个股阶段妨。译6.吃3需.2遥稠胎模张拉阶段芬主要对张拉前翅和胎模拆除乌后扮2冰个施工状况下犬的钢屋架位移肯及内力进行检找测。太1)僚花张拉前：对布图域1注中四个钢屋架栗节点进行坐标动测量，对滚图夜2绢中五根杆件、彻两钢索段进行昌内力测试，以赢得到张拉前被我测钢屋架结构仪节点初始坐标煮值和被测杆件跟初始内力值（拐调零起始值）载。乞2)红搏胎模拆除后：昼对上述节点和剧杆件再进行一售次坐标和内力荐检测，以检测叫张拉施工是否吧达到预期值。宅测试值和理论敲值进行比较分瓦析，用以调整葡后续测试的预赛期值。累安装张拉阶段果主要对屋架、瞒檩条已安装就辨位后再进行的城调整性张拉前掘后的钢屋架位膝移及内力进行储检测。脊1)恼众屋架、檩条安窝装就位，调整框性张拉前：对趟图泛1辉中四个钢屋架昂节点进行坐标扛测量，对鹰图宰2稍中五根杆件、诱两钢索段进行产内力测试，以厚得到屋架安装外就位且檩条安言装后各榀钢屋饿架节点和杆件陪、钢索初始状增态值。躬2)年聚屋架、檩条安君装就位，调整咐性张拉后：在曾调整性张拉后杜对上述节点和陷杆件、钢索进蹄行坐标和内力吵测试，以检测恋调整性张拉后警的屋架形态是垫否满足设计要搜求出,副穿杆件、钢索内亚力是否符合设较计值。蒙6.躲4楚钢屋架预应力旨张拉施工检测岔方法清6.绣4.1支钢屋架节点位涝移史:威1)秘推胎模张拉阶段来采用全站仪对痕被测节点进行砌三维坐标测量岔。以胎模张拉诱前被测节点的掘三维坐标值作谅为初始值，胎烘模拆除后被测貌节点的三维坐箭标值作为检测共值，检测值与按初始值马间怪X冲、姥Y章、菠Z穗变化量既为节莲点仙在误X贤、左Y牌、棉Z轨三个方向的位幕移量。丛2)惧击安装张拉阶段美采用全站仪对座被测节点进行窜三维坐标测量冒，以得到屋架掠、檩条安装就俯位，调整性张活拉前六榀屋架疑初始状态。通行过计算求出六林榀屋架被测节形点设计坐标值策，设计坐标值虹与初始状态坐延标值间的差值勤既为张拉所须字的调整值。张记拉后通过对被欺测节点坐标的别复测，检查张堤拉是否达到设混计要求。误钢屋架杆件、医钢索内茧力安:章1)倚帝钢屋架杆件：林在被测钢屋架挎杆件同一截面孕表面对称的两哪个方向上遵贴唇4尊片应变片，通附过卷对改4潮片应变片测试蕉，得到被测截迷面的平均（或熟不同方向）的泊应变量，由此劲计算得到钢屋候架杆件的内力缺。眉2)纷霉钢屋架钢索：悔在钢索两端的校支座处与螺母伍间安装电阻式刃压力传感器，捧每榀桁架安装漆两只，当钢索雕张拉后，拧紧谢螺栓