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1、大面积大柱网双向无粘结预应力混凝土框架体系的设计与施工珠海市拱北口岸是我国大陆通往澳门的国家一级口岸，也是全国第二大口岸。新建口岸工程总平面部署见图4-9-1。该工程核心建筑一联检大楼是一座大型民族形式的多层建筑，面积约4万平方米。底层专供进出关人员候检、查验、通关使用，其余各层供联检职能机构及与之配套服务的部门使用。由图4-9-2可看出,该建筑平面很大，为186InXlOon1,Q轴为主体部分，长142m。柱网尺寸为18mX1811纵向7跨，横向5跨。除轴间的轴及口。轴为一层外,其余均为3层。屋顶为民族形式的大屋盖，其四周为水平投影宽26m的孤形，其中包括周边悬挑4.8mo从建筑造型及使用功
2、能考虑结构不设伸缩缝。该结构平面尺寸大大超越了规范允许的不设缝的最大限制长度，同时要求结构尽量压缩梁高，降低层高，以到达减少空间体积，节省长期使用能耗的目的。依据上述要求，对多种方案比较后，选定无粘结预应力大面积大柱网陆续多跨(7X18m)X(5X18m)双向框架承重结构体系，楼面为3mX311网格的井字梁楼盖。这是当前国内运用该项新技术楼层面积最大、陆续跨数最多的双向无粘结预应力框架结构工程。虽然无粘结预应力框架已在国内胜利应用，但象该工程这样大面积大柱网的情况尚无先例。诸如计算理论的可靠性、摩擦损失的取值、特长预应力束施工、柱刚度对梁中预应力树立的影响等都是值得研究和探讨的难题。为使该工程
3、结构设计具有可靠的理论依据，也为今后推广该项新技术积累经验，决议结合该工程进行1：5实物结构模拟实验和现场实际工程测验，并开展结构设计和施工工艺等系统研究。从当前取得的数据分析证明，该项新技术可靠、合理，并具有显著的经济效益和社会效益。第1章结构设计该结构体系设计计算的前提条件是对框架施加预应力，在活荷载大的。轴线，要求平均静载和80%的活载；对其余荷载较小的轴线，梁上施加的预应力仅平均静载发生的拉弯应力。经试算，柱截面选用80OnnnX800mm。梁高在荷载特大的部分选用高跨比为1/12,一般荷载情况下选用1/15,即多数大梁截面尺寸为400InmXI20Omnb该工程既是双向预应力混凝土框
4、架结构，又是井式梁板结构，其中主框架内井式梁板为普通钢筋混凝土结构，板厚100mm,内部井式梁截面为3OOmmXlOOOmm,混凝土C35。无粘结预应力筋选用低松弛钢绞线Uj=12.7,ptk=1770Nmm2,Ep=2105Nmm2。考虑到陆续多跨特长束的预应力损失大，采用超张拉回松技术，取。COn=0.75ptk张拉端采用OVm2.71锚具，锚固时预应力筋内缩值取8伽。无粘结钢绞线强度设计值取py=1206Nmm20.9=1085Nmm2.摩擦损失系数取U=O.12,K=O.003。各跨按二次抛物线布放预应力筋，其反弯点取在距柱中心0.151(1为梁跨长)处。将上述条件及各根框架的荷载数据
5、输入计算机进行计算，依据计算结果及1 :5实物结构模型的实验数据进行分析后完成框架设计。其典范的两榻框架梁预应力筋部署见图4-9-3。设计要求在二层楼面施工时，必须进行每向不少于2根框架的实际张拉测验，并依据实测数据，调整和修改预应力张拉力或配筋根数，方可进入下一步施工。预应力束的端部锚固节点大样见图4-9-4（八）,固定端内埋式锚头一挤压锚具，部署见图4-9-4(b)o大面积楼面结构不设伸缩缝，除在框架体系梁施加预应力外，还采用在适当地位增设抵制温度伸缩和混凝土收缩的预应力筋的措施。如在轴间的井字次梁配置预应力筋，这是因为该部分楼面荷载大，并考虑到可弥补中间部分楼面大梁的预应力损失。在屋面上
6、，增设封闭梁的预应力筋，以增强屋顶整体抵制温度伸缩的能力。另外，从图4-9-2可看出，对四角和边跨，设置混凝土筒或剪力墙以增强整体刚度和抵制温度应力的能力。从当前情况看，到达了预定的设计要求。对预应力筋除满足规定的质量要求外，在布束上要求特长束无接头，以免由于接头的可靠性差，造成不可弥补的损失。第2章分段流水施工在大面积大柱网双向元粘结预应力框架和井式梁板结构施工中有不少难题，其一是大面积多层框架施工中如何分段流水的问题。由于工艺部署及建筑要求，该工程142mX100m楼面内不设伸缩缝。为防止施加预应力前在混凝土浇筑硬化进程中出现收缩裂缝，主要采用划分施工段的措施。划分施工段既要考虑混凝土的浇
7、筑能力，又要考虑结构布筋的特征及楼面施工和上下层施工流水的要求。每层楼面沿纵向划分3个施工区段，见图4-9-5。施工区段的界线分别在轴线西与轴东各7.5m处，、轴线间各纵向梁的加强束即在该处张拉锚固。在混凝土配料中加入水泥用量15%的U型膨胀剂，以抵制混凝土收缩变形。在3个施工区段内，先施工第I区段，伸入H、In区段的纵向通长无粘结筋应事先伸出，盘放在脚手架上卢在I区段内，先张拉纵向短束，再张拉横向通长束与短束，纵向通长束需待H、川区段混凝土浇筑后方可张拉。在第11施工区段内，仅张拉横向通长束与短束。在第In施工区段内，宜先张拉纵向通长束，再张拉横向通长束与短束。为取消施工中的二次支撑，在第三
8、层楼面的混凝土施工中，除第I区段内因设计活载取值较大满足施工荷载要求外，对H、【II区段，采用梁板分开浇筑的措施：先浇筑框架梁及各井字梁,待梁混凝土强度到达50%再浇筑板。为减少预应力张拉时受周围结构的约束，采用了以下措施：凡沿预应力筋张拉方向的剪力墙，在预应力筋张拉后再浇筑；楼梯间筒体刚度大，也在预应力筋张拉后再浇筑；对多跨陆续梁由预应力梁及非预应力梁组成的情况，则在预应力梁浇筑并张拉后，再浇筑非预应力梁。此时，普通钢筋应事先伸出梁端。第3章特长预应力束施工第1节特长束的下料工艺特长束的下料长度可按常规方法进行计算。如果严厉控制下料尺寸，则不需额外加长下料O对于9(1130m长的无粘结筋，在
9、现场选择70m长的平整场地，采用曲折定长下料，见图4-9-6。肯定要在预应力筋的正中间做好标志，因为本工程纵向束是由中间第I区段向两边II、In区段延伸，若中点不准，则定长预应力筋会在II、HI区段内出现一端过长另端过短的情况而无法张拉。下料后每根筋卷成直径1.5m的盘，并在其两端作出同颜色标志，以便在张拉时识另h特长束的铺设固定双向特长束的铺设是影响预应力施工质量、人力与速度的关键之一，因此必须作好以下准备：1.首先绘制出各节点无粘结筋穿插详图，定出各种梁无粘结筋的实际坐标及配套的固定支架尺寸。2 .无粘结筋应逐根检讨、编号。内埋式固定端处，应事先在现场采用挤压机将钢套简挤压在钢绞线筋上，以
10、形成挤压头。4 .无粘结筋固定支架的典范作法见图4-9-7。按元粘结筋曲线坐标焊在箍筋上，间距0.6lm具体铺设时，应遵循以下原则：1 .大梁底模铺好后先放置纵横向梁底非预应力钢筋，扎好柱头箍筋，然后放入预应力筋。预应力筋放入后再设架立筋、负弯矩钢筋和箍筋，预应力筋固定后放置拉结筋。2 .无粘结纵向通长束在下，横向通长束在上。低位的无粘结筋先铺设。3 .无粘结筋在梁内按6根成柬捆扎在一起，在梁端分散部署，单根张拉锚固。4.在第I区段内严厉按中点标志放置预应力筋，伸入II、In区段的预应力筋先成卷放在脚手架上。5 .为便于钢筋与无粘结筋铺设，梁的两侧模板均暂不安装，无粘结筋的标高划在箍筋上。无粘
11、结筋控制点的安装误差2矢高方向5mm,水平方向10mm。第3节特长束的张拉管理特长束采用单根两端同步张拉，每根伊12.7张拉力为13.3kN。预应力筋张拉前，应重新确认各筋在两端的正确地位。如有异议，可用万用表对无粘结筋进行辨别。为防止在张拉时出现错位而影响张拉伸长值的统计计算，可先在两端均安装好夹片锚具，在一端先张拉，另一端拉动后装上千斤顶再补拉。具体操作如下：A端由OfO.2。Con（注意固定端B是否拉动，如被拉动，记载下A端的油压表读数，量测初始伸长值）-0.6ocon（量测伸长）-1.Oocon（量伸长，A端锚固），再在B端补拉至张拉力后锚固。孔道摩擦根失值测定特长多波曲线束孔道摩擦损
12、失的测定，对调整张拉力并精确树立预应力及进行伸长值校核都至关重要。本工程在二层楼面纵横向大梁进行了全长二分之一同条件埋设的预应力束摩擦战失实验共4束，同时，对实际结构进行22根特长束的摩擦损失实验。实验时，先在两端装好铺具，在一端先张拉，当固定端拉动后暂停张拉，在固定端装上千斤顶，稍稍张拉以保证工作锚夹片不受力，并关死油门，然后在张拉端张拉到控制应力，观察固定端油压表读数，即可求出该特长束的摩擦损失值。该工程二层楼面22根特长纵向束的实测K=O.003,=0.02790.0794,三层楼面6根特长横向束的实测K=O.003,=0.1O.1932 .张拉伸长值管理该工程二层楼面大梁几百根特长束的
13、张拉伸长值的统计表明，若按常规计算，均超越规范规定的理论伸长值+10%的上限，其实这是失误地将0.2。Con以下的推算伸长值全部考虑进去的缘故。事实上，在特长束的情况下，规范建议的常规推算值已不再适用。以二层楼面X轴为例，该梁18根通长束共进行13根孔道摩擦损失实验，实测K=O.003,=0.0545,一端张拉时固定端应力为0.457Con固定端拉动时张拉端的平均拉力为0.32。CorU由于张拉力不同，摩擦系数也会变化。为更好地反映0.2。Con以下的真实应力变化，取固定端拉动时的应力线作为02。Con的平行线，则0.2Con以下的推算伸长值41.2仅为图4-9-8中阴影部分的伸长。由图4-9
14、-8可知：3 ocon/x=0.32。con/1.x=0.6251.0.6251.con1.=0.625E由上述计算可知，在一端张拉时0.2。COn以下的推算值仅为全部伸长值的6.25%,而非通常的20%。若将6.25%作为实测的推算值，则一切实测伸长值均满足规范要求。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
15、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
16、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
17、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，
18、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,1-10kv6m）.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.
