体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法

体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法由江苏南通六建建设集团有限公司完成的工法01形成原因操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》是江苏南通六建建设集团有限公司完成的建筑类施工工法；作者分别是邹科华、石光明、祝志明、陈书兵、陈小兰；适用范围是大跨度外挑结构的施工，特别适用于建筑主入口上方、大空间外侧、外侧荷载大的外挑结构的施工。《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》主要的工法特点是通过吊拉实现大跨度的多层外挑结构；将预应力筋设置于混凝土结构体外；钢绞线外套钢管；信息化施工手段，动态调整施工方法及施工参数。2008年1月31日，《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2005-2006年度国家二级工法。形成原因形成原因《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》的形成原因是：体外预应力是后张预应力体系的重要分支，在世界上许多国家广泛应用、不断创新，截至2005年，是预应力技术的研究热点之一。其最早也是应用最成熟最广泛的领域是桥梁结构，截至2005年也越来越多地应用在建筑结构中，但在中国的研究和应用非常有限，相对体内有粘结和无粘结预应力研究较少。随着体外预应力结构在桥梁和结构加固中表现出的优越性，中国的专业人士正日益认识到体外预应力结构的重要价值，体外预应力技术开始在中国的一些大型场馆的悬挂、吊拉结构中开始应用，并出现了体外管内预应力技术。体外管内预应力吊拉多层外挑结构（图1），是一种新的结构形式，不同于通常的预应力混凝土结构，其施工技术难度很大，有一些施工技术参数尚需研究，一些技术难题尚需探讨，如施工流程、节点构造、张拉值、张拉时机、施工控制方法等，对于这种结构施工，没有技术规程可循，也没有可借鉴的技术资料。图1体外管内预应力吊拉多层外挑结构为此，江苏南通六建建设集团有限公司成立创新QC小组，在东南大学的指导和设计单位的支持下，获得了“预应力吊拉外挑结构技术创新”QC成果，并总结形成了《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》。

工法特点工法特点《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》的工法特点是：1.通过吊拉可实现大跨度的多层外挑结构有效实现建筑设计意图，使建筑物轻飘、美观。2.将预应力筋设置于混凝土结构体外，更方便于混凝土构件的施工。3.钢绞线外套钢管，能最好地保护钢绞线，防止生锈，同时作为吊拉构件，将多层外挑梁连成整体，使外挑结构整体协调工作。4.合理的施工流程，恰当的张拉时机，最佳的张拉力及控制应力，确保施工顺利和结构安全。5.通过信息化施工手段，可动态调整施工方法及施工参数，确保结构安全。

操作原理适用范围施工工艺工艺原理操作原理适用范围《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》适用于大跨度外挑结构的施工，特别适用于建筑主入口上方、大空间外侧、外侧荷载大的外挑结构的施工。

工艺原理《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》的工艺原理叙述如下：1.利用体外管内预应力，为多层外挑结构提供弹性支点，改变多层外挑结构的受力方式，使外挑结构整体协调工作，提高结构刚度和承载能力，可实现大跨度的外挑结构，也可使外挑结构更轻巧。2.采用大型通用有限元软件ANSYS，建立整体结构有限元模型，确定优化的施工流程、适当的张拉时机、合理的张拉控制应力、理论伸长值，通过优化的关键节点、锚具安装、钢绞线下料、穿索、张拉等环节控制措施，减少预应力损失以及张拉对外挑梁造成的不利影响；将理论分析与现场监测相结合，实现信息化施工，分次加荷，既能建立有效预应力，又不致对结构产生不利影响。

施工工艺《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》的施工工艺流程见图2。

图2施工工艺流程《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》的操作要点如下：一、模板按模板方案进行施工，挑梁下支架要按预应力施工荷载设计。

二、预埋件制作安装1.为保证张拉过程中预埋件牢固、不偏位，必须有足够数量的锚筋（一般为Φ25），锚筋与预埋件锚筋孔间采用穿孔塞焊，焊缝质量等级为二级。2.为振捣方便，保证预埋件下混凝土密实预埋件上表面设一个Φ50振捣（出气）孔。3.预埋件的质量是质量控制的重点：①预埋件的制作力求倾斜角度准确；②先放置预埋件，然后穿梁的钢筋，以确保预埋件位置；③控制预埋件的轴线位置，认真复核，宜用激光束对准下层预埋件孔进行检查。材料设备材料设备一、材料《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》所用的材料明细如下：1.无粘结预应力钢绞线：无粘结筋采用钢绞线按照《无粘结钢绞线预应力筋》技术标准的规定要求制作。对无粘结筋塑料包裹层（高密度聚乙烯）的厚度，涂油的饱满和均匀程度等作外观检查。2.预应力锚具：锚具采用夹片锚，锚具进场时应有生产厂家出厂合格证明。其性能应符合2005年前已执行的国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T的有关规定。硬度检查应满足要求，锚固效率系数：ηa≥0.95，极限拉力时的总应变：εapu.≥2.0%，合格后方可应用。3.预应力施工主要材料（表1）4.钢管主要材料（表2）5.预埋件主要用量（表3）二、机具设备《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》所用的机具设备（表4）。质量控制质量控制《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》的质量控制要求如下：一、材料进场控制（一）总则1.采购物资时，须在确定合格的分供方厂家中进行采购，所采购的材料、设备必须有出厂合格证、材质证明和使用说明书，对材料、设备有疑问的禁止进货，材料进货要对材料质量、规格、性能、服务及价格进行多方面的考察或试验后确定。2.加强质量检测，采购物资要根据国家、地方政府主管部门的规定、标准、规范及合同规定要求，按经批准的质量计划要求进行抽样和试验并做好标记，当对其质量有怀疑时应加倍抽样或全数检验，严把质量关。（二）钢绞线进场验收1.采用1860级低松弛高强钢绞线，钢绞线的质量验收参照国家标准。钢绞线的规格与力学性能应符合国家标准《预应力用钢绞线》GB5224-2003的规定。2.应分批进场，进场后现场储存应架空堆放在有遮盖的棚内，最好堆放在仓库内。安全措施安全措施采用《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》施工时，由于其具有高风险性，操作人员要进行高空、电气作业及使用机械设备等。因此，预应力操作人员除遵守国家、部、省、市等有关安全操作规定、遵守工地的一切安全措施外，还应：1.张拉作业前，各级管理人员应根据安全措施要求和现场实际情况，亲自逐级进行书面交底，要建立各级岗位责任制，分工明确，统一指挥，保证施工安全。2.安全管理人员对作业人员履行安全措施的情况进行逐一检查，合格后方可进行施工。3.每周一组织全体工人进行安全教育，对上一周安全方面存在的问题进行总结，对本周的安全重点和注意事项做必要的交底，使广大工人能心中有数，从意识上时刻绷紧安全施工这根弦。4.每两周要组织一次安全生产检查，对查出的安全隐患必须制定措施，定时间定人员落实整改，并做好安全隐患整改消项记录。5.每季统一组织进行安全考核，增强安全意识。6.现场应有专职的电工负责预应力施工用电。7.环保措施环保措施《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》的环保措施如下：1.防止施工噪声污染在施工现场遵照《中华人民共和国施工场界噪声限值》GB-90要求指定如下降噪措施：切割机、张拉机具白天时噪声限值为60分贝，夜间时为40分贝。2.废弃物管理措施施工现场设立专人负责施工下脚料及废弃物的回收工作，做到不散撒，不混放，不滞留施工操作面，及时清理，临时堆放及时回收。

效益分析效益分析《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》的效益分析如下：1.社会效益截至2005年，随着科技的迅猛发展，体外管内预应力吊拉结构凭着自身独特的优势，在大型场馆建设中发展前景看好，应用空间广阔，该结构易于检查质量，易于预应力筋的更换和维护，具有造型美观、结构自重小、结构变形小、受力性能好、跨越能力大的优势；体外管内预应力吊拉多层外挑结构与多层悬挑结构相比，造型美观轻飘；该工法在结构、关键节点、施工流程的优化，张拉控制应力、张拉时机、测控方法的确定，张拉理论伸长值、预应力损失的计算，钢构件、预埋件的安装，穿索、张拉等环节的控制等方面，为类似工程施工提供借鉴。2.经济效益张拉力与张拉时机的合理确定，关键节点与施工流程的优化，使结构施工一次成功，提高了施工效率，节约工期约12%，节省费用约8%。3.应用实例应用实例《体外管内预应力吊拉多层外挑结构施工工法》的应用实例如下：1.工程概况江苏省科学历史文化中心工程，位于南京河西新区，南邻纬八路，西侧为恒山路，建筑面积平方米，由南京金宸建筑设计有限公司设计，南京工大建设监理咨询有限公司监理，主体结构由江苏南通六建建设集团有限公司进行施工。该工程东西两端均有外挑结构，外挑长度2962~5408毫米，从三层向六层、从中间向两翼递增，设计采用了体外管内预应力吊拉多层外挑结构（图3）。图3江苏省科学历史文化中心工程2.应用情况江苏南通六建建设集团有限公司于2005年9月8日开始，从预应力吊拉外挑结构的方案讨论、钢管制作、预埋件安装开始，到2005年11月30日结束，通过对关键节点和挑梁进行优化设计，确定了准确的张拉力、预应力损失、理论伸长值，采用了正确的施工流程、合理的施工控制方法，有效地建立吊拉结构拉索预应力，有效控制了体外管