大跨度穹頂鋼結(jié)構(gòu)環(huán)向管內(nèi)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)匯報(bào)

施工技術(shù)名稱

大跨度穹頂鋼結(jié)構(gòu)環(huán)向管內(nèi)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

技術(shù)形成流程圖

QC小組項(xiàng)目經(jīng)理部資料準(zhǔn)備分析、查新申報(bào)申報(bào)準(zhǔn)備公司經(jīng)營(yíng)部現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、總結(jié)領(lǐng)導(dǎo)審核技術(shù)申報(bào)小組介入大跨度穹頂鋼結(jié)構(gòu)環(huán)向管內(nèi)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)一、完成單位、成員江蘇省建安建設(shè)有限公司合作完成二、技術(shù)使用范圍

廣泛適用于各類大跨度公共建筑鋼結(jié)構(gòu)環(huán)向管內(nèi)預(yù)應(yīng)力施工。

三、關(guān)鍵技術(shù)1、大跨度穹頂環(huán)向桁架管內(nèi)鋼絲束預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)機(jī)和張拉力2、大跨度穹頂環(huán)向桁架管內(nèi)鋼絲束預(yù)應(yīng)力拉索張拉端鋼絞線回縮和摩擦損失3、大跨度穹頂環(huán)向桁架管內(nèi)鋼絲束預(yù)應(yīng)力施工監(jiān)控

大跨度穹頂環(huán)向桁架管內(nèi)鋼絲束預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)機(jī)和張拉力可選擇在支撐胎架還未落架下進(jìn)行張拉，也可在拆除支撐胎架后進(jìn)行張拉。采取哪種方法需根據(jù)支架拆除前后索力、結(jié)構(gòu)豎向位移、支座反力以及鋼構(gòu)應(yīng)力等的變化量來綜合考慮。若變化大，則選擇在支撐胎架上張拉，這樣較為安全；若前后變化較小，則選擇在支撐胎架拆除后進(jìn)行張拉，這樣可獲得較為準(zhǔn)確的有效預(yù)應(yīng)力值。由于拉索依次一次張拉到位，應(yīng)分析相鄰拉索張拉相互影響的程度。若相互影響較大，則須考慮后張拉索對(duì)先張拉索的內(nèi)力的影響，因此須進(jìn)行詳盡的分析，保證拉索張拉完畢、支架拆除后，索力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本工藝首選在支撐架卸載后進(jìn)行張拉。大跨度穹頂環(huán)向桁架管內(nèi)鋼絲束預(yù)應(yīng)力拉索張拉端鋼絞線回縮和摩擦損失

預(yù)應(yīng)力拉索一般采用高強(qiáng)度無粘結(jié)鋼絞線束，類似預(yù)應(yīng)力混凝土中無粘結(jié)鋼絞線的張拉施工。由于預(yù)應(yīng)力張拉過程中鋼絞線與鋼管之間存在摩擦損失，且預(yù)應(yīng)力張拉達(dá)到設(shè)計(jì)索力后，千斤頂回油，鋼絞線帶著夾片回縮，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，須進(jìn)行超張拉，克服由于鋼絞線摩擦和回縮導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失。因此應(yīng)根據(jù)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析計(jì)算確定預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)指標(biāo)。大跨度穹頂環(huán)向桁架管內(nèi)鋼絲束預(yù)應(yīng)力施工監(jiān)控

施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控。預(yù)應(yīng)力索張拉實(shí)行雙控，即控制桁架變形和索力，其中以控制索力為主，對(duì)結(jié)構(gòu)的變形在索張拉時(shí)必須作同步監(jiān)控，保結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)和外形滿足設(shè)計(jì)要求。若出現(xiàn)異常情況，立即停止施工，采取有效措施并及時(shí)通報(bào)，查明原因，解決問題后方可繼續(xù)施工。四、技術(shù)特點(diǎn)1、針對(duì)國(guó)內(nèi)首次采用的環(huán)向管穿預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)新設(shè)計(jì)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真分析、工程實(shí)驗(yàn)、施工過程監(jiān)測(cè)等科學(xué)有效的先進(jìn)技術(shù)手段，確定環(huán)向分段、多束預(yù)應(yīng)力張拉工藝和技術(shù)參數(shù)，彌補(bǔ)了預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)規(guī)范中未明確的要求，如預(yù)應(yīng)力損失確定等；2、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合深化設(shè)計(jì)、工藝制作等技術(shù)環(huán)節(jié)，有效合理地解決了環(huán)向管穿多束預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)向、固定、安裝等關(guān)鍵技術(shù)問題；3、采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉過程中鋼索張拉力、主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)控，有效保證了鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量和施工安全。五、施工工藝原理及流程圖

1、施工工藝原理依據(jù)《預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和設(shè)計(jì)要求，合理設(shè)置管內(nèi)環(huán)向預(yù)應(yīng)力索的布置、轉(zhuǎn)向、固定方法；通過計(jì)算分析和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，確定預(yù)應(yīng)力索分段、同步張拉的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。如超張拉系數(shù)、預(yù)應(yīng)力損失，多束預(yù)應(yīng)力先后張拉的互相影響等，保證預(yù)應(yīng)力效果，達(dá)到質(zhì)量技術(shù)要求。

2、施工工藝流程圖張拉機(jī)具儀器效驗(yàn)、施工準(zhǔn)備鋼絞線下料搭設(shè)張拉平臺(tái)在鋼管節(jié)點(diǎn)段內(nèi)安放轉(zhuǎn)向器，并焊接牢固編制預(yù)應(yīng)力張拉工藝深化設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)滿足預(yù)應(yīng)力索布置的專用轉(zhuǎn)向器、錨固座、鋼節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)拉索按工藝要求分批穿索安裝端部錨具對(duì)稱張拉結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)、驗(yàn)證六、施工操作要點(diǎn)預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)機(jī)預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)機(jī)選擇在鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架拆除后進(jìn)行。可以保證索力、結(jié)構(gòu)位移、支座反力及鋼構(gòu)體系應(yīng)力等與設(shè)計(jì)狀態(tài)相同，保證拉索張拉達(dá)到設(shè)計(jì)要求。預(yù)應(yīng)力張拉損失計(jì)算管內(nèi)環(huán)向預(yù)應(yīng)力張拉過程中鋼絞線與鋼管內(nèi)轉(zhuǎn)向器存在摩擦損失及鋼絞線收縮、千斤頂回油等，須進(jìn)行超張拉，克服預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力超張拉系數(shù)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定主動(dòng)張拉力。確定有效張拉力施工張拉力預(yù)應(yīng)力張拉的原則環(huán)向管內(nèi)預(yù)應(yīng)力索，受空間位置和鋼結(jié)構(gòu)受力要求限制，一般分段布置，圖為花都體育館預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的示例。在第五道環(huán)桁架（三角截面）上下弦處分別設(shè)置12根Φ15.2和24根Φ15.2共兩圈預(yù)應(yīng)力拉索（1860級(jí)高強(qiáng)鋼絲拉索）。每圈分八段。采用張拉力和變形雙控，以張拉力控制為主。監(jiān)測(cè)張拉過程中預(yù)應(yīng)力索拉力的變化，當(dāng)拉力實(shí)測(cè)值與計(jì)算值相差超過10%時(shí)，暫停張拉，待找出原因并采取措施調(diào)整后,才能繼續(xù)張拉。進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失測(cè)試，反饋給設(shè)計(jì)院對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核。通過多次張拉、超張拉等技術(shù)措施對(duì)預(yù)應(yīng)力損失予以補(bǔ)償。預(yù)應(yīng)力張拉前主體鋼結(jié)構(gòu)全部安裝完成，形成整體且支座固定。預(yù)應(yīng)力張拉要點(diǎn)張拉方法①鋼絞線束拉索分兩批、逐根張拉。②將上、下弦環(huán)管內(nèi)的拉索分為兩批。下弦管內(nèi)拉索為第一張拉批，上弦管內(nèi)拉索為第二張拉批。③同批內(nèi)的拉索同步張拉。④同束內(nèi)的鋼絞線依照對(duì)稱的原則逐根張拉。⑤單根鋼絞線一端張拉，另一端補(bǔ)足。待張拉完成后，切除多余鋼絞線，外露長(zhǎng)度不小于30mm；安裝防松夾板，端部錨具用密封罩，密封罩安裝前內(nèi)涂建筑1＃油脂防腐。記錄張拉數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析對(duì)比，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。主要張拉點(diǎn)上下弦管內(nèi)共有16束鋼絞線，且兩端都要張拉，因此共有32個(gè)張拉點(diǎn)。根據(jù)張拉方案，單次張拉時(shí)有8個(gè)張拉點(diǎn)。張拉力法上弦管內(nèi)拉鎖拉點(diǎn)下弦管內(nèi)拉鎖拉點(diǎn)分配同步、逐根張拉88施工監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)內(nèi)容和監(jiān)測(cè)點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工監(jiān)測(cè)包括：索力和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)應(yīng)力、位移。①索力監(jiān)測(cè)點(diǎn)為各主動(dòng)張拉點(diǎn)。②關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位移（水平和豎直）、應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)包括徑向桁架和環(huán)向桁架的主要受力節(jié)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)設(shè)備，索力監(jiān)測(cè)—采用標(biāo)定的千斤頂；位移監(jiān)測(cè)采用—全站儀、應(yīng)力應(yīng)變儀。七、材料與設(shè)備材料潤(rùn)滑劑、塑料膠帶、塑料護(hù)套、環(huán)氧樹脂、Q345B、Q235B、GS-20Mn5N鋼材，各種焊接材料，各種角鋼、工字鋼，[10槽鋼等。實(shí)際材料根據(jù)具體施工情況確定。設(shè)備（見下圖）序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注1280T履帶吊CC2000臺(tái)1用于環(huán)向分段吊裝225T汽車吊CC2000臺(tái)4用于現(xiàn)場(chǎng)拼裝3全站儀GTS-332臺(tái)4用于定位測(cè)量4全站儀TCR702R臺(tái)2用于定位測(cè)量5超聲波控傷儀EPOC1-3-2300臺(tái)2用于焊縫檢測(cè)6CO2焊機(jī)CPX-350臺(tái)60用于分段焊接7交直流兩用焊機(jī)ZXE1-3*500/400組30用于高空焊接8碳弧氣刨ZX5-630臺(tái)10用于焊透焊縫清根出白9空壓機(jī)DW-9/7、ZW-6/7臺(tái)6液壓提升10焊條烘箱HY704-3臺(tái)2液壓提升11張拉千斤頂YDC240QX240KN8套預(yù)應(yīng)力張拉12對(duì)講機(jī)9臺(tái)13砂輪鋸預(yù)應(yīng)力筋切割八、一控制、兩措施1、質(zhì)量控制

安裝控制精度要求節(jié)點(diǎn)軸線就位偏差≤±3mm，節(jié)點(diǎn)標(biāo)高就位偏差≤±4mm；水平環(huán)構(gòu)件水平度＜L/1000，且不超過4mm。鋼結(jié)構(gòu)安裝和焊接應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205—2001）要求結(jié)構(gòu)一級(jí)焊縫100%探傷，二級(jí)焊縫20%探傷，并達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。拆除臨時(shí)鋼支撐后，鋼屋蓋中點(diǎn)撓度值不大于其跨度的1/250。預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值，誤差小于3%。預(yù)應(yīng)力索出錨端方向指向結(jié)構(gòu)承力桿件，角度偏差小于5%。預(yù)應(yīng)力張拉值對(duì)號(hào)記錄，超過標(biāo)準(zhǔn)要求，分析原因，采取措施后可繼續(xù)張拉。2、安全措施（1）組織落實(shí)施工組織設(shè)計(jì)中的安全技術(shù)措施，組織并監(jiān)督項(xiàng)目施工安全技術(shù)交底和施工設(shè)備、設(shè)施的驗(yàn)收。特別是大件吊裝專題方案的制定、審批和過程監(jiān)控。（2）特種工種操作人員必須經(jīng)專門培訓(xùn)，持證上崗。起重吊裝人員嚴(yán)格按操作規(guī)程和工藝施工。（3）高空作業(yè)人員要佩帶工具袋，工具要放在工具袋中，不得放在鋼梁或易失落的地方，所有手工工具要穿上繩子套在安全帶上或手碗上，防止失落傷人。（4）對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)要采取不同的安全措施：高空設(shè)腳手架、圍欄，設(shè)置安全行走繩保證安全帶懸掛、移動(dòng)。（5）所有鋼絲繩、吊具等在吊裝作業(yè)前要經(jīng)起重工檢查合格，發(fā)現(xiàn)磨損、扭結(jié)、斷絲等可能降低受力性能的情況，應(yīng)立即更換。安全管理人員要確保有缺陷的吊裝器具不再使用。（6）施工現(xiàn)場(chǎng)焊接或切割的動(dòng)火操作，要采取防火措施，安排專人監(jiān)護(hù)。（7）吊裝時(shí)風(fēng)力超過6級(jí)或雷雨天氣應(yīng)禁止吊裝，夜間吊裝必須保證足夠的照明，構(gòu)件不得懸空過夜。（8）鋼結(jié)構(gòu)件之間接頭連接和安裝就位等高空作業(yè)，要搭設(shè)穩(wěn)固可靠的臨時(shí)工作平臺(tái)和圍欄，防止高空墜落。高空作業(yè)點(diǎn)下，嚴(yán)禁站人。（9）吊裝作業(yè)必須由專人指揮,吊裝機(jī)具,必須有足夠的安全系數(shù),一般不得小于5-6倍。3、環(huán)境措施除按照?qǐng)?zhí)行國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB50325-2001；《建筑施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》JGJ145-2004；《建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)安全、防護(hù)、場(chǎng)容、環(huán)境保護(hù)及保衛(wèi)消防標(biāo)準(zhǔn)》DBJ01-83-2003等環(huán)境保護(hù)規(guī)范中有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：防止大氣污染的控制措施施工生產(chǎn)的建筑垃圾，采用臨時(shí)專用垃圾坑或采用容器裝運(yùn)，嚴(yán)禁隨意凌高拋撒垃圾。施工垃圾及時(shí)清運(yùn)，做到當(dāng)天的垃圾當(dāng)天清運(yùn)，并適量灑水，減少揚(yáng)塵。工地施工場(chǎng)地道路進(jìn)行硬化和綠化，并設(shè)置專人灑水清掃，減少粉塵污染，保持潔凈。防止噪聲污染的控制措施施工現(xiàn)場(chǎng)按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定制定降噪的相應(yīng)制度和措施，嚴(yán)禁在施工區(qū)內(nèi)高聲喧叫、猛烈敲擊鐵器，增強(qiáng)全體施工人員防噪擾民的自覺意識(shí)；施工現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)噪音機(jī)械施工作業(yè)盡量放在封閉的機(jī)械棚內(nèi)或安排在白天施工，最大限度的降低其噪音，以致不影響工人與居民的休息時(shí)間；各項(xiàng)施工均選用低噪聲的機(jī)械設(shè)備和施工工藝，盡量減少施工對(duì)居民生活的影響，減少噪聲強(qiáng)度和敏感點(diǎn)受噪聲干擾時(shí)間，晚上10點(diǎn)以后及午休時(shí)不允許施工。防止對(duì)光污染的控制措施探照燈選用滿足照明要求但不刺眼的新型燈具，施工照明燈的懸掛高度和方向要考慮不影響居民夜間休息，在施工現(xiàn)場(chǎng)周圍種植或布置移動(dòng)綠化，清潔環(huán)境、美化生活。焊接時(shí)應(yīng)采取有效措施，避免弧光對(duì)其施工人員及周邊環(huán)境影響，焊條、焊絲頭以及焊渣等設(shè)置專用容器并隨時(shí)清理，以免污染環(huán)境油泵操作手應(yīng)時(shí)刻注意油泵和千斤頂，若出現(xiàn)滲漏油，應(yīng)停止作業(yè)并及時(shí)清理干凈，防止污染其他物品物品。成立施工環(huán)境衛(wèi)生管理機(jī)構(gòu)，在工程施工過程中嚴(yán)格遵守國(guó)家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)和規(guī)章。成品、半成品材料嚴(yán)格按照施工總平面圖擺放，并設(shè)安全文明施工標(biāo)識(shí)牌。施工作業(yè)面保持整潔，嚴(yán)禁將建筑施工垃圾隨意拋棄，做到文明施工。施工用料應(yīng)做到長(zhǎng)材不短用，加強(qiáng)材料回收利用，節(jié)約材料。鋼材加工產(chǎn)生的鋼材皮、屑廢料及時(shí)清理。九、技術(shù)效益分析顯著節(jié)約工程材料預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)使大型鋼結(jié)構(gòu)工程用材小于100kg/m2,比常規(guī)工程節(jié)約50～70%鋼材。鋼構(gòu)件的工廠加工制作，全部采用計(jì)算機(jī)輔助加工和大量先進(jìn)加工設(shè)備的應(yīng)用（如數(shù)據(jù)切割、自動(dòng)組裝等），極大地提高加工制作的質(zhì)量和工期。張拉工藝采用分段單根張拉，有效減少了張拉機(jī)具和施工胎架材料，節(jié)約施工費(fèi)用13萬元。施工工期比計(jì)劃縮短2個(gè)月，經(jīng)濟(jì)效益明顯。確保質(zhì)量?jī)?yōu)良，符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)完善張拉方案，最大限度的確保工程質(zhì)量；設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向器和錨固座解決環(huán)向管內(nèi)預(yù)應(yīng)力的布置固定難題，確保預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果。采用有效的焊接工藝確保焊接質(zhì)量以及先進(jìn)的施工測(cè)量技術(shù)，保證大型復(fù)雜空間預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量。

十、應(yīng)用實(shí)例

本施工技術(shù)成功在廣州市花都區(qū)亞運(yùn)新體育館鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用。該工程由24榀徑向桁架和5榀環(huán)向桁架及中心鑄鋼壓力環(huán)構(gòu)成球面網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)體系。圖3為結(jié)構(gòu)的軸側(cè)圖?？缍戎苯?jīng)為116m，高度為27.6m，在第5道（最外圈）三角形環(huán)桁架上下弦處分別設(shè)置Φ15.2×12和Φ15.2×24預(yù)應(yīng)力拉索（1860級(jí)高強(qiáng)鋼絲拉索），以提高屋蓋結(jié)構(gòu)的整體剛度。整體鋼結(jié)構(gòu)由第5道環(huán)桁架下弦處設(shè)置的24個(gè)V型豎直圓鋼管作為主支撐，并由沿第5道環(huán)桁架周邊設(shè)置的40個(gè)鉸支座作為輔助支撐。采用本工法施工，工程質(zhì)量好，一次通過質(zhì)量驗(yàn)收。工程各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)要求，安裝質(zhì)量經(jīng)第三方實(shí)際檢測(cè)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。為同類工程提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。通過本技術(shù)的應(yīng)用，節(jié)約施工費(fèi)用13萬元。