預應力張拉施工技術的應用
關鍵詞：預應力,張拉,核心筒,鋼結構
1工程概況
該工程位于北京市朝陽區(qū)金盞鄉(xiāng)，是全國綠色施工示范工程，建筑面積為36659。鋼結構主要由鋼骨柱，桁架、鋼梁及C型檁條組成，穹頂以下用鋼量約650t，E區(qū)中間為直徑28.800米的混凝土核心筒，筒內布置桁架梁，混凝土核心筒外圍有兩排弧形分布的鋼骨柱，分別位于核心筒的東西兩側，每側16根，鋼骨柱和核心筒之間由鋼梁連接，鋼梁的布置圍繞核心筒成放射狀，鋼結構共兩層，分別是第三層和第五層，五層以上是鋼結構穹頂(見圖2)。
2預應力概述及施工流水段劃分
該工程預應力總體施工過程為：將上層網(wǎng)殼主體鋼結構全部安裝結束后，再安裝環(huán)向索、徑向拉索，最后進行預應力張拉。在網(wǎng)殼安裝結束后，腳手架支撐作用下所形成的結構要跟設計圖紙相吻合;施加預應力的方法為張拉徑向拉索，并且分三級張拉完成，分別張拉到設計初張力的30%、70%、100%，第2級張拉完成后拆除支撐腳手架，最后根據(jù)監(jiān)測結果調整徑向拉索;張拉控制采用雙控原則：以控制張拉力為主，監(jiān)測鋼結構變形為輔的控制原則。根據(jù)現(xiàn)場情況和平面布置圖將施工安裝點分三處(見圖1工程分區(qū)圖)，五角星表示塔吊位置，三角形表示安排的汽車吊位置，因為部分構件重量過大或者是距離太遠，超出塔吊起重能力和回轉半徑范圍，主要的起重工具以汽車吊為主。本文主要介紹五層以上即E區(qū)穹頂?shù)匿摻Y構預應力施工。
3屋頂花園鋼結構預應力施工工藝
3.1施工流程
1搭設腳手架一階平臺面→2預應力鋼索及鋼拉索制作→3運至現(xiàn)場→4放索(環(huán)索和徑向拉索)→5將索及鋼拉索吊至操作平臺(撐桿下端)→6搭設臨時支撐塔架→7安裝上層鋼結構網(wǎng)殼→掛索(環(huán)索和徑向鋼拉索)→8拉索分為4批次張拉到到設計初張力的30%→9拉索分為4批次張拉到到設計初張力的70%→10拆除臨時支撐塔架→11拉索分為4批次張拉到到設計初張力的100%→12根據(jù)監(jiān)測結果調整索力→13安裝屋面(其中9→12為施工仿真計算校核，并進行全站儀檢測結構變形和檢測鋼結構結構應力)。主要施工過程見下圖：
3.2施工過程
3.3 腳手架搭設要求
為滿足結構安裝要求，腳手架及操作平臺搭設如下幾個步驟：
(1)搭設滿堂腳手架分為兩部分，一階平臺和二階平臺(臨時支撐腳手架)，一階操作平臺可以為鋼索、鋼拉索、撐桿安裝及預應力張拉提供操作平臺，二階平臺為網(wǎng)殼安裝提供操作及支撐平臺;
(2)網(wǎng)殼安裝過程中進行臨時支撐腳手架的搭設，其主要作用是結構安裝過程中支撐結構自重;
(3)在每根徑向拉索調節(jié)端即支座位置處搭設一個2.5米×1.5米張拉操作平臺。
3.4 預應力鋼索及鋼拉索的吊裝與放索
(1)針對索盤內徑、外徑、高度、重量等參數(shù)提前加工放索盤并運到現(xiàn)場;
(2)為了現(xiàn)場施工方便，在索體制作時，每根索體都單獨成盤，在加工廠內將索體纏繞成盤，到現(xiàn)場后吊裝到事先加工好的放索盤上。
(3)將放有鋼索的放索盤吊至已經(jīng)搭設好的放索操作平臺上;
(4)本工程預應力環(huán)向索較長，考慮到現(xiàn)場搭設滿堂腳手架，所以空間比較小而且放索馬道不是很平整，因此在放索時將索頭置于平板車，并固定，采用2個導鏈通過吊裝帶牽引平板車，2～5個導鏈牽引已放索體，將鋼索慢慢放開置于現(xiàn)有平臺上，為防止索體在移動過程中與腳手板接觸，索頭用布包住，在沿放索方向鋪設一些滾子，以保證索體不與平臺接觸，將鋼索通過吊裝帶綁在焊接后的網(wǎng)殼上，同時將有撐桿的環(huán)向桿下方平臺拆至下方5m處，最后將鋼索慢慢放置放索馬道上。
(5)徑向拉索安裝過程中，根據(jù)實際情況拆除防礙其安裝的腳手架，先安裝固定端，再安裝可調端。
3.5 預應力索張拉工藝
(1)張拉前結構初始狀態(tài)
根據(jù)環(huán)向索所作標記，調整環(huán)向索和徑向拉索，調整完成的狀態(tài)為張拉前初始狀態(tài)。
(2)張拉設備的選用
經(jīng)過仿真計算，徑向索最大張拉力約30T左右，需要兩臺23T千斤頂，6根徑向拉索同時張拉，因此選用12臺23T千斤頂，即同時使用6套張拉設備同時張拉。
(3)預應力鋼索張拉前標定張拉設備
張拉設備采用預應力鋼結構專用千斤頂和配套油泵、油壓傳感器、讀數(shù)儀。根據(jù)設計和預應力工藝要求的實際張拉力對油壓傳感器及讀書儀進行標定。標定書在張拉資料中給出。
(4)張拉順序
第1和3級張拉順序為：1 2 3 4
第2級張拉順序為： 4 3 2 1
(5)具體張拉力值見仿真計算結果。
(6)張拉時采取雙控原則：索力控制為主，網(wǎng)殼變形為輔助。
(7)張拉操作要點
1)張拉設備安裝：由于本工程張拉設備組件較多，因此在進行安裝時必須小心安放，使張拉設備形心與鋼索重合，以保證預應力鋼索在進行張拉時不產生偏心;
2)預應力鋼索張拉：油泵啟動供油正常后，開始加壓，當壓力達到鋼索設計拉力時，超張拉5%左右，然后停止加壓，完成預應力鋼索張拉。張拉時，要控制給油速度，給油時間不應低于0.5min。
(8)張拉過程
施工前用仿真模擬張拉工況，以此作為指導張拉的依據(jù)。張拉逐級張拉，整個張拉過程分成3級，分別為30%設計張拉力、70%設計張拉力、100%設計張拉力。
張拉設備和工具等輔助設備全部準備及加工到位運至現(xiàn)場。張拉時，服從統(tǒng)一指揮，按張拉給定的控制技術參數(shù)進行精確控制張拉。
(9)同步張拉控制措施
每圈6根徑向拉索同時張拉時，共有12個千斤頂同時張拉，因此控制張拉的同步是保證撐竿豎直及結構受力均勻的重要措施�？刂茝埨接袃蓚�步驟。首先在張拉前調整環(huán)向索連接處的螺母，使螺桿露出的長度相同，即初始張拉位置相同。第二在張拉過程中將每級的張拉力(30%、70%、100%)在張拉過程中再次細分為3～7小級，在每小級中盡量使千斤頂給油速度同步，在張拉完成每小級后，所有千斤頂停止給油，測量索體的伸長值。如果同一索體兩側的伸長值不同，則在下一級張拉的時候，伸長值小的一側首先張拉出這個差值，然后另一端再給油。如此通過每一個小級停頓調整的方法來達到整體同步的效果。
(10)預應力鋼索張拉測量記錄
對油壓傳感器測得拉力和監(jiān)測豎向位移值記錄下來，以對結構施工期行為進行監(jiān)測。
(11)張拉質量控制方法和要求
1)張拉時按標定的數(shù)值進行張拉，用伸長值和油壓傳感器數(shù)值進行校核;
2)認真檢查張拉設備和與張拉設備相接的鋼索，以保證張拉安全、有效;
3)張拉嚴格按照操作規(guī)程進行，控制給油速度，給油時間不應低于0.5min;
4)張拉設備形心應與預應力鋼索在同一軸線上;
5)實測伸長值與計算伸長值相差超過允許誤差時，應停止張拉，報告工程師進行處理，待查明原因，并采取措施后，再繼續(xù)張拉。
參考文獻
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