无锡锡山实业

屋面预应力拱板施工方法创新发布人：唐伟明无锡锡山建筑实业有限公司一.工程概况本工程为地方粮食储备库，有6幢拱板平房仓库，其中2幢平面轴线尺寸为48m×21m，4幢平面轴线尺寸为66m×21m，建筑面积7795㎡，为单层砖混结构。屋面采用预应力钢筋砼拱板结构，尺寸为21.72m×1.19m×2.10m（长×宽×高）。

图一：拱板体系实物图二.小组概况根据现场观察，室外场地有限，不能提供预应力拱板预制场地，考虑创新施工方法，我们成立了QC小组。小组成员共9人，由项目经理、项目副经理、质量员、技术人员等组成。小组成员情况见（表一）。二.小组概况小组名称港下粮食储备库改造工程QC小组小组类型创新型课题名称屋面预应力拱板施工方法创新活动时间2009.05-2009.10小组注册号XJ-QCT-05-2009注册日期2009.05课题注册号XJ-QC-05-2009注册日期2009.10序号小组职务姓名性别年龄职称职务组内分工1组长余尚飞男40工程师项目经理组织协调2副组长唐伟明男40工程师技术负责人审批、落实方案3副组长顾志义男46助工项目副经理现场组织实施4组员胡小阳男27技术员施工员技术管理5组员华志杰男30技术员质量员质量监督6组员顾瑞刚男54技术员材料员材料、器具检验7组员朱进华男45技工操作工具体实施8组员赵阿福男42技工操作工具体实施9组员刘军男51技工操作工具体实施制表人:顾志义复核人：唐伟明日期:2009.05.18

三.选择课题

提出问题本工程地处原港下粮库内，施工场地狭小，库内原有建筑物及道路正使用中，没有预制场地，传统的屋面预应力拱板现场预制、吊装作业无法实施。如何制定、实施屋面预应力拱板的施工方法是我们必须解决的问题。三.选择课题

分析问题

按照传统的施工方法，屋面拱板采用现场预制，待砼达到设计强度后，吊装至屋面圈梁固定安装。此种方法存在2种不可行因素：①、现场没有足够的室外场地用于拱板预制。②、如采用现场预制，工序反复，砼保养时间长，不能满足工期要求。三.选择课题

确定课题由于现场施工条件不能满足传统的施工方法要求，且按传统的施工方法亦不能满足工期要求，我们必须创出新的屋面拱板施工方法，适应现场施工条件，满足业主工期要求。为此，我们把课题确定为:

屋面预应力拱板施工方法创新三.选择课题

四.设定目标及可行性论证①、确保屋面预应力拱板的施工不受现场条件的约束。②、缩短拱板施工时间，在70天内完成屋面拱板施工作业。

设定目标可行性论证不利条件有利条件1、本QC小组成员均有过QC技术攻关活动的经验,技术能力及素质修养方面实力雄厚，创新能力可以得到保障。2、建设单位及设计单位给予了很大的支持，帮助我们一起对有关数据进行验算论证，增强了我们创新的信心。2、按创新方法施工后的工程质量能否满足设计及规范要求。

1、以前没有过类似施工方法的经验，没有有关资料、数据可供参考。

四.设定目标及可行性论证综合以上有利和不利条件，我们不仅在方案设计上得到设计人员的大力支持而且大家齐心协办、目标明确，积极性很高。小组成员一致认为我们有能力创新出屋面拱板的施工方法。四.设定目标及可行性论证五.提出方案确定方案围绕提出的课题，经过各方面的共同研究和讨论，QC小组成员的认真思考、反复验算，得出如下几种方案(见表二):

方案提出表

表二

方案方案详细说明建议人方案一：加工厂预制在距施工地点较近的预制厂预制拱板，然后进行运输吊装华志杰方案二：现场室内预制

在建筑物室内对拱板进行现场预制并吊装

顾志义方案三：空中现浇

搭设支撑系统将屋面拱板进行空中张拉和现浇

唐伟明胡小阳制表人:顾志义复核人：唐伟明制表日期:2009.06.10方案的分析、评估、选定表三方案实施构想分析方案优（缺）点方案选择（一）加工厂预制屋面拱板在加工厂预制完成并保养到期后，运到施工现场进行吊装。1、能节约大量的周转材料；2、不受施工工序限制，可以独立施工；3、拱板上下板厚均为40mm，长度达到21.72m，路途运输困难、极易损坏；4、较近的预制厂均不生产此类构件；5、加工厂预制成本较高。不选五.提出方案确定方案方案的分析、评估、选定表三方案实施构想分析方案优（缺）点方案选择（二）现场室内预制利用室内施工场地，将屋面拱板现场预制，保养到期后进行吊装。1、室内预制不受室外场地狭小的影响；2、现场预制比加工厂预制节约成本；3、房屋占地面积小，室内场地可同时施工的拱板榀数较少，施工速度缓慢，吊装次数增加，相应增加成本。不选五.提出方案确定方案方案的分析、评估、选定表三方案实施构想分析方案优（缺）点方案选择（三）空中现浇在室内搭设支撑系统，作为预应力拱板的施工平台。以屋面圈梁作为张拉台座进行空中张拉。1、空中现浇不受现有条件约束，但张拉不便；2、满足活动目标，具备可行性；3、可以成批施工，减少工序及人工并缩短工期；4、增加了室内满堂脚手等费用，但减少了吊装费用。选定五.提出方案确定方案通过以上对比和分析，方案三在设计合理性、技术可行性、操作难易性、工序简化性、经济节约性、效果显著性等方面更具有优势，因此我们把第三种方案——空中现浇确定为最佳方案。五.提出方案确定方案六.问题假想预测确定方案后，制定预应力拱板空中现浇流程（图二）。返工返工返工返工返工返工1、方案初步设计2、问题预测4、确定施工方法3、方案分解5、屋面圈梁加固6、拱板平台支撑系统搭设7、拱板钢筋模板作业8、预应力钢筋空中张拉9、拱板砼浇筑10、预应力钢筋放张11、拱板拆模成型综合验收NO不满足要求六.问题假想预测我们对预应力拱板空中现浇实施过程中可能出现的问题进行了分析，认为必须解决如下问题，才能确保方案实施：序号必须解决的问题1屋面圈梁加固措施2拱板平台支撑系统搭设3预应力钢筋空中张拉操作方案（具体内容）分析评价结论圈梁外侧预埋槽钢，张拉方向用工字钢对撑加固施工方便，速度快；成本高，不经济；增加支撑系统荷载；槽钢及工字钢重量大，高空作业安全隐患大。不采用改变圈梁自身结构及利用支撑系统加固操作简单，速度较快；经济合理；减少高空负重作业的安全隐患。采用1、屋面圈梁加固措施七.确定各种方案并确定最佳方案方案（具体内容）分析评价结论用速接架搭设支撑系统施工方便，速度快；租用速接架成本高。不采用用钢管扣件搭设支撑系统较速接架慢，但体系简单，能满足支撑系统要求；钢管扣件为自有周材，降低成本，经济合理。采用2、拱板平台支撑系统搭设七.确定各种方案并确定最佳方案七.确定各种方案并确定最佳方案方案（具体内容）分析评价结论搭设牢固的张拉平台，用传统预应力张拉机空中张拉张拉机移动困难，张拉速度慢；增加张拉成本。不采用用屋面圈梁作为张拉台座，利用挑檐板作为操作平台，用专用张拉机空中张拉操作简单，张拉速度快；降低成本，经济合理。采用3、预应力钢筋空中张拉操作确定最佳分解方案空中现浇屋面圈梁加固拱板平台支撑系统搭设预应力钢筋空中张拉改变圈梁自身结构及利用支撑系统加固用钢管扣件搭设支撑系统用屋面圈梁作为张拉台座，用挑檐板作为操作平台，用专用张拉机空中张拉序号须解决的问题对策目标措施地点执行人时间1屋面圈梁加固措施通过设计验算，对屋面圈梁进行加固处理确保屋面圈梁在预应力张拉的水平力作用下不发生破坏变形1、改变圈梁自身结构进行加固处理；2、在脚手架上安装传力丝杆，传递钢筋张拉时产生的水平力。工地现场顾志义唐伟明2009.07八.确定对策根据最佳分解方案，我们制定对策表序号须解决的问题对策目标措施地点执行人时间2拱板平台支撑系统搭设用钢管扣件搭设平台支撑系统确保支撑系统在拱板屋面出现规定限值荷载情况下不发生变形，平台模板标高偏差控制在±5mm以内，表面平整度偏差控制在5mm以内1、编制支撑系统搭设方案并经总工批准后实施；2、根据建筑物标高控制平台模板的标高、表面平整度、起拱高度；工地现场顾志义2009.08八.确定对策序号须解决的问题对策目标措施地点执行人时间3预应力钢筋空中张拉操作用屋面圈梁作为张拉台座，用挑檐板作为操作平台，用专用张拉机空中张拉张拉应力满足设计要求，张拉程序符合操作规程要求1、编制预应力钢筋空中张拉施工方案经总工批准后实施；2、增设钢筋拉杆，避免挑檐受较大弯矩；

3、严格按操作规程要求对张拉位置、机具选用、张拉程序、应力控制及监测进行控制。工地现场顾志义2009.08八.确定对策1、改变圈梁自身结构进行加固处理，如图三、图四。实施一:通过设计验算，对屋面圈梁加固处理①、圈梁强度由C25提高到C35，提高圈梁抗压能力②、圈梁内箍筋由ø8﹫200加密至ø8﹫100，圈梁两侧各增2Ф12钢筋，提高圈梁抗扭能力③、圈梁外侧上角增埋40×4角钢，防止圈梁角部砼压碎

九.实施对策根据对策，经过可行性研究和分析，采取有效的措施及落实到位，并进行了现场实施。图四：屋面圈梁加固图九.实施对策预埋角钢外侧上角增埋40*4角钢箍筋由ø8@200加密至ø8@100两侧各增2ø12图三：屋面圈梁加固示意图强度等级由C25提高至C352、在脚手架上安装传力丝杆，传递钢筋张拉时产生的水平力。丝杆的安装间距为200mm，安装时必须先插水平钢管，然后两边同时与圈梁顶紧。丝杆与圈梁之间增加垫铁，加大与圈梁之间的受力面积。丝杆的作用是传递预应力钢筋张拉时产生的水平力，使搭设的整体脚手架共同受力，防止由于圈梁受较大的水平力而发生破坏变形，如图五。实施一:通过设计验算，对屋面圈梁进行加固处理九.实施对策图五：传力丝杆安装图九.实施对策传力丝杆＠200阶段效果检查：

屋面圈梁加固满足设计要求及使用功能要求，未发现砼变形及破坏现象，达到目标要求，措施有效。

九.实施对策1、编制脚手架支撑系统搭设方案，经公司总工批准后实施。方案中必须有脚手架支撑系统的受力验算数据，由于是高空作业，在搭设方案中还应明确安全措施及应急预案，并对操作人员进行专项安全交底。脚手架搭设完毕，由项目部质量员按搭设方案要求进行验收，验收合格方能进行平台板的铺设。如图六、图七、图八、图九实施二:用钢管扣件搭设平台支撑系统

九.实施对策九.实施对策图六：平台脚手架下部平面构造图七：平台脚手架上部平面构造九.实施对策图八：钢管扣件脚手架支撑系统图（下部）图九：钢管扣件脚手架支撑系统图（上部）2、根据建筑物标高，控制平台模板的标高、表面平整度、起拱高度。脚手架搭设完毕，挑选材质符合要求的木方及竹夹板。木方规格为60mm×100mm，竹夹板厚度为18mm。平台的标高为8m，平台模板标高偏差控制在±5mm以内，表面平整度偏差控制在5mm以内，板跨中起拱25mm。平台铺设完毕，按要求进行验收，验收合格才能进行拱板位置放线，如图十、图十一、图十二。实施二:用钢管扣件搭设脚手架及木方、竹夹板铺设平台作为拱板平台支撑系统

九.实施对策九.实施对策60×100木楞@50060×100木楞@50018厚胶合板图十：平台横向剖面图图十一:平台纵向剖面图九.实施对策图十二：拱板制作平台阶段效果检查：拱板平台支撑系统搭设规范，间距和强度满足要求，平台模板的标高、表面平整度、起拱高度满足要求，达到目标要求，措施有效，如图十三

。九.实施对策九.实施对策图十三：拱板板底砼平面图1、编制预应力钢筋空中张拉施工方案，经总工批准后实施。方案中应包括张拉位置，机具选用，张拉的程序，张拉应力的控制及监测等，还应包括高空张拉作业的安全防护措施，并对操作人员进行专项的安全、技术交底

。实施三:用屋面圈梁作为张拉台座，用挑檐板作为操作平台，用专用张拉机空中张拉九.实施对策2、增加钢筋拉杆，使檐沟免受较大弯矩。

①、在构造柱＋4.60m处埋设ø14钢筋拉钩，此拉钩与挑檐拉钩之间顺次用ø14钢筋拉杆连接。②、将挑檐拉钩与拱板张拉锚板的肋顶部间顺次用ø14钢筋拉杆连接。通过设置钢筋拉杆，抵消拉力，使挑檐免受较大的弯矩，如图十四，图十五，图十六。九.实施对策实施三:用屋面圈梁作为张拉台座，用挑檐板作为操作平台，用专用张拉机空中张拉九.实施对策图十四：钢筋拉杆连接立面示意图图十五：挑檐与张拉锚板的肋顶部钢筋拉杆连接图九.实施对策图十六：构造柱与挑檐钢筋拉杆连接图3、严格按操作规程要求对张拉位置、机具选用、张拉程序、应力控制及监测进行控制

。①、预应力钢筋砼拱板的张拉位置在纵向圈梁外侧，如图十七。在圈梁向外的砼挑檐底预埋螺栓，以固定张拉用的垂直锚板，如图十八，图十九，图二十。固定预应力钢筋采用厚度为20mm的垂直锚板，下底板处高度为280mm，垂直锚板背部加10mm厚梯形加劲肋板，锚板用挑檐底预埋螺栓固定。如图二十一，图二十二。九.实施对策实施三:用屋面圈梁作为张拉台座，用挑檐板作为操作平台，用专用张拉机空中张拉九.实施对策图十七：拱板张拉位置示意图屋面拱板拱板张拉位置（纵向圈梁外侧）张拉机位置挑檐板屋面纵向圈梁拱板制作平台脚手架支撑系统九.实施对策图十八：螺栓在圈梁上预埋尺寸布置图九.实施对策图十九：预埋螺栓图Ø22锚入QL内650丝长70mm九.实施对策图二十：圈梁底部螺栓预埋图九.实施对策δ=10加劲板6-Ø716-Ø7均布δ=206-Ø712-Ø7均布数量：每榀拱板两块材料：Q235钢技术要求：焊条E42型，钢板Ø7钻孔成形图二十一：拱板端头锚板示意图九.实施对策图二十二：拱板预应力钢筋及张拉锚板安装图九.实施对策②、张拉采用专用的空中预应力张拉机，机上有刻度尺，以便于应力控制。预应力钢筋张拉施工工艺及操作程序按设计要求及规范、操作规程要求执行。拱板使用的预应力筋进场前必须经原材料逐盘抽样检验，合格后方可投入使用。冷轧带肋钢筋要实行使用认证制度，未领取“使用认可书”的冷轧带肋钢筋不得使用。张拉应力检测采用“智能型钢丝测力仪”，逐根检测。如图二十三，图二十四。实施三:用屋面圈梁作为张拉台座，用挑檐板作为操作平台，用专用张拉机空中张拉图二十三：预应力空中张拉机九.实施对策图二十四：预应力钢丝测力仪九.实施对策九.实施对策③、为了使预应力拱板系统整体受力均匀，张拉时每2根分组进行对称张拉，先张拉底板钢筋后张拉两肋钢筋。张拉钢筋分两次进行，第一次应力控制在40~50%，第二次一次性按设计强度超张拉到5%。考虑到所采用的锚具为锥销锚，张拉后应力损失略大，采用超张拉程序为：0→1.03δcon锚固。单根Φ5冷轧带肋钢丝的张力为：Ncon=1.03×As×fptk=1.03×19.6×0.7×800=10976N=11.305KN。每块板张拉完成后，其实际张拉应力检测采用“智能型钢丝测力仪”，逐根检测，发现应力损失大时及时补张，在钢筋检测应力控制时，应最大限度地控制上限，即超张拉5%的应力值。如图二十五，图二十六。实施三:用屋面圈梁作为张拉支墩，用挑檐板作为操作平台，用专用张拉机空中张拉九.实施对策图二十五：张拉后砼浇筑完成图图二十六：放张后实物图阶段效果检查：通过实施，预应力钢筋张拉满足设计及规范要求，达到目标要求，措施有效，如图二十七。九.实施对策九.实施对策图二十七：张拉锚板拆除后实物图

十.效果检查屋面拱板砼浇筑完毕后，QC小组会同业主、监理对整个平房仓屋面结构进行了检查，施工质量满足要求，拱板外形相当美观。（如图二十八）1、质量效果

十.效果检查图二十九：屋面拱板砼浇筑成型图

十.效果检查屋面预应力拱板空中现浇施工方法不仅克服了现场施工条件的约束，而且缩短了拱板施工时间，实际仅用了65天，为按期完成整个工程打下了坚实的基础，得到了业主、监理和设计的一致肯定。与传统的拱板现场预制、吊装施工方法相比，空中现浇施工方法虽然增加了脚手架支撑系统费用73067.48元，圈梁加固费用38885.15元，但减少了吊装费用145215.04元，预制张拉台座、胎模等费用53276.87元，同时减少了工序的反复，节约