78m跨度预应力混凝土刚架结构设计与施工模板.docx

78m跨度预应力混凝土刚架结构设计与施工玉溪体育馆是集练习、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26.2In,总建筑面积910Om2。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根，沿体育馆纵向部署，间距8m。两刚架之间用混凝土横梁连接，其间部署天窗，以增加场馆中心的自然采光。柱为等宽变高度斜柱，从刚架横梁上翼缘（即标高+25.0OnI）向下向外倾斜，逐渐分开至12m。图4-6-1、4-6-2为体育馆屋盖平面与结构方案简图。第1章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1.2mX3.5m,柱顶截面1.2mX4.5m。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依据现场施工条件，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（刚接和较接）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，横梁跨中最大弯矩50115kN-m,梁端最大负弯矩50485kNm,柱脚最大弯矩15280kN-m,柱脚最大剪力2750kN,最大轴力9875kN.第2章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。依据截面计算及当时的预应力钢材市场供应情况，预应力筋采用157。级4j15钢绞线。刚架横梁预应力筋为140中j15钢绞线，分为20束，每束7j15,分3组按二次抛物线和直线部署。刚架柱预应力筋为140中j15钢绞线，分为2组，各10束以直线和曲线部署O锚具采用OVM体系群错。预应力张拉控制应力。con=0.7/ptko刚架混凝土设计强度C40o图4-6-3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发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，比较不同预应力筋部署曲线引起的次应力，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发生的不利影响，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较支座，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。该连接处同时也就作为预应力刚架下端的张拉锚固地位，避免了预应力筋张拉操作的困苦。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级的C45混凝土形成刚性连接。第3章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。通过方案比较，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。通过现场采用多种方法反复测定校核得以解决。预应力大梁金属波纹管直径70Innb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。先穿束法应特殊注意波纹管的固定、管口及外露钢绞线的防水、防锈保护，确保混凝土浇筑进程中波纹管不破裂、不漏浆，钢绞线在管内能牵引移动。预应力筋张拉在混凝土到达设计强度后进行。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。经取现场原料实验比较，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。第4章工程测验预应力张拉时，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，以测验预应力刚架的受力情况。实测结果表明，预应力筋张拉效果显著，满足预期要求。特殊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皎接支座的处置，放松了刚架的多余约束,对刚架预应力的树立取得良好效果。施工现场安全施工注意事项1、施工人员进入施工现场前，必须要进行施工安全、消防知识的教育和考核工作，对考核不合格的职工，禁止进入施工现场参加施工。2、进入施工现场必须戴好安全帽，系好帽带，并正确使用个人劳动防护用品.3、严格执行操作规程，不得违章指挥和违章作业，对违章作业的指令有权拒绝并有责任制止他人违章作业。4、施工作业时必须正确穿戴个人防护用品，进入施工现场必须戴安全帽。不许私自用火，严禁酒后操作。5、穿拖鞋、高跟鞋、赤脚或赤膊不准进入施工现场。6、穿硬底鞋不得进行登高作业。7、在高空、钢筋、结构上作业时，一定要穿防滑鞋.8、现场用电,一定要有专人管理，同时设专用配电箱，严禁乱接乱拉，采取用电挂牌制度,尤其杜绝违章作业，防止人身、线路，设备事故的发生。9、电钻、电锤、电焊机等电动机具用电、配电箱必须要有漏电保护装置和良好的接地保护地线，所有电动机具和线缆必须定期检查,保证绝缘良好，使用电动机具时应穿绝缘鞋，戴绝缘手套。10、工地施工照明用电，必须使用36伏以下安全电压,所有电器机具在不使用时，必须随时切断电源,防止烧坏设备.11、在用喷灯、电焊机以及必要生火的地方，要填写用火申请登记和设专人看管，随带消防器材等，保证消防措施的落实。施焊时，特别注意检查下方有无易燃物，并做好相应的防护，用完后要检查，确认无火后再离开.12、未经安全教育培训合格不得上岗，非操作者严禁进入危险区域；特种作业必须持特种作业资格证上岗。13、凡2m以上的高处作业无安全设施,必须系好安全带；安全带必须先挂牢后再作业。14、高处作业材料和工具等物件不得上抛下掷.15、从事高空作业人员要定期体验。凡患有高血压、心脏病、贫血症、癫痫病以及不适于高空作业的人员，不得从事高空作业。16、机械设备、机具使用,必须做到“定人、定机”制度;未经有关人员同意，非操作人员不得使用。17、电动机械设备，必须有漏电保护装置和可靠保护接零，方可启动使用.18、未经有关人员批准，不得随意拆除安全设施和安全装置；因作业需要拆除的，作业完毕后，必须立即恢复。19、井字架吊篮、料斗不准乘人。20、酒后不准上班作业.21、作业前应对相关的作业人员进行安全技术交底。22、在高空以及施工现场作业，如配管放配线，设备安装及开通调试中,必须要严格执行安全技术规程，顺利进行作业严禁违章操作，造成不应发生的事故。23、在整个施工过程中，必须严格执行国家、省市、各部委关于工程消防法规和有关条款。24、经常配齐、保养消防器材，做到会保养、会使用。认真贯彻逐级消防责任制，做好消防工作。25、现场人工断料，所用工具必须牢固,掌塞子和打锤要站成斜角，注意扔锤区域内的人和物体。切断小于30Cm的短钢筋,应用钳子夹牢,禁止用手把扶，并在外侧设置防护箱笼罩或朝向无人区。26、多人合运钢筋，起、落、转、停动作要一致，人工上下传送不得在同一直线上.钢筋堆放要分散、稳当、防止倾倒和塌落。27、在高空、深坑绑扎钢筋和安装骨架,须搭设脚手架和马道。28、绑扎立柱、墙体钢筋，不得站在钢筋骨架上和攀登骨架上下。柱筋在4m以内,重量不大，可在地面或楼面上绑扎，整体竖起；柱筋在4m以上，应搭设工作台。柱梁骨架应用临时支撑拉牢，以防倾倒。29、绑扎基础钢筋时,应按施工设计规定摆放钢筋支架或马凳架起上部钢筋,不得任意减少支架或马凳。30、绑扎高层建筑的圈梁、挑檐、外墙、边柱钢筋，应搭设外架或安全网。绑扎时挂好安全带。31、起吊钢筋骨架，下方禁止站人，必须待骨架降落到离地Im以下始准靠近,就位支撑好方可摘钩。32、吊运短钢筋应使用吊笼，吊运超长钢筋应加横担,捆绑钢筋应使用钢丝绳千斤头,双条绑扎，禁止用单条千斤头或绳索绑吊。33、吊运在楼层搬运、绑扎钢筋，应注意不要靠近和碰撞电线。并注意与裸体电线的安全距离(IkV以下4m,1IOkV6m).34、夜间施工灯光要充足，不准把灯具挂在竖起的钢筋上或其他金属构件上，导线应架空.