南京體院體育館平面呈橢圓形,長短軸尺寸為86m×62m,館內大廳淨高15m,總建築面積8780m2,屋面面積約4547m2(圖6-6-1)。屋蓋採用預應力鋼析網組合結構體系,主桁架2/3外露屋面,體現了現代結構技術與建築藝術有機結合的風格。
根據建築環境特點,為配合建築造型的需要,經多因素綜合分析比較,選用「桁-網架"組合結構體系屋蓋方案,將屋蓋平面沿長軸方向用2榀桁架分成約三等分,並用寬6m,高6.6m,跨度64.68m的空間三角形鋼管桁架,鉸支於8根直徑1.
4m的獨立鋼筋混凝土圓柱頂(圖6-6-2)。由於鉸支大跨桁架跨中桿件內力較大,為改善桁架桿件受力分布不合理性和增強桁架剛度,結合建築造型,在結構方案上將桁架每端外伸6.5m,並在桁架兩端每角點各斜拉1道預應力筋束,即桁架體外施加預應力(圖6-6-3)。
根據不同施工荷載階段分階段外張預應力,以抵抗桁架各荷載狀態下產生的部分撓度,改善桁架受力效能,充分利用各桿件鋼管鋼材的強度。在桁架下弦節點之間和外圍柱頂間,擱置2.3m高正放四角錐平板片式網架,平板片式網架最大跨度24m。
由於桁架的設定,大大減小了屋蓋網架的有效跨度,為大面積應用螺栓球節點平板網架提供了方便。採用預應力「桁-網架」組合結構體系,在結構上發揮了主次結構受力特點;桁架2/3高度外露屋面,降低了建築物高度,滿足了規劃要求,協調了建築環境,並可減小建築體積,節省能耗,為聲學處理帶來方便。
預應力「桁-網架」組合結構屋蓋設計,關鍵在預應力空間三角形鋼管桁架;桁架的關鍵是體外預應力能否在桁架各桿件中有效建立;而預應力有效建立的關鍵又是桁架支座的效能。設計中指架支座採用雙面弧形壓力支座,其作法是在支座板和柱頂間設l塊上下均為弧形的鑄鋼塊,在鑄鋼塊兩側,支座板與柱頂板上分別焊2塊梯形鋼板,用螺栓將三者連繫在一起,這樣桁架支座節點即可繞螺栓沿鑄鋼塊上下弧面作一定的轉動和移動(圖6-6-4)。
桁架設計的另一關鍵是桁架的節點,計算結果表明,桁架桿件最大拉力約2500kn,最大壓力約1600kn,最大管材截面為ф450×25,按傳統空心球節點做法,空心球直徑達l.2m以上,而目前國內空心球模具只能加工800mm球。另據統計,節點所用鋼材一般佔總耗鋼量的20%~35%。
取消空心球節點,採用鋼管直接焊接節點,即相貫連線節點,是本次桁架設計的一大突破。對於鋼管相貫節點的設計計算,現行《鋼結構設計規範》(gbj17一88)只有平面相貫節點的強度計算,對於空間節點尚無完備資料。進行空間相貫節點的試驗,無論在技術上、經費上、時間上都有一定難度。
為保證桁架相貫節點設計安全可靠,將空間受力分解為平面受力,參照平面相貫節點的強度計算,並適當增加相貫節點強度設計的安全儲備,對受力較大的重要節點的主管採取了加強措施(圖6-6-5)。
原設計考慮將平板網架懸掛在桁架下弦,後從美國肯薩斯州體育館屋面倒塌事例中了解到拉力支座採用高強螺栓抗疲勞效能差,為此,本次設計將平板網架拉力支座改為壓力支座。由於網架一端擱置於桁架下弦節點上,另一端擱置在外圍鋼筋混凝土圓柱上,受荷後將架跨中各點撓度不一,平板網架必然產生次生內力,使設計、計算分析複雜化,故採用平板片式網架,鉸支桁架下弦節點在圓柱上,解決了平板網架由於支座變位產生次生內力的問題。為了使平板片式網架支座接近鉸接,網架支座採用板式橡膠支座。
體外預應力筋採用無粘結фj15鋼絞線,每束7根。考慮到斜拉索在長期荷載作用下的鬆弛影響,斜拉索張拉控制應力σcon=0.35,ptk=550n/mm2;考慮到斜拉索的更換,桁架端部每角點斜拉索雙束設定。
固定端採用qml5p擠壓套,張拉端為qml5-7群錨。保護套採用薄壁無縫鋼管,425普通矽酸鹽水泥摻u型膨脹劑灌漿。
由於桁架按不同施工荷載分階段外張預應力,故桁架荷載工況較多。為簡化分析,先求單位力作用下的桿件內力,然後分階段組合,選擇最不利桿件內力,配置鋼管截面。並分別作出端部加單位力的內力圖和下弦節點加單位力的內力圖。
各種荷載工況下內力組合見表6-6-1。
每種荷載工況下,桿件內力ni=p1n1i+p2n2i。
桁架2/3高度外露屋面,1/3高度在室內,由於室內外溫差對大跨度桁架存在溫度應力問題。為此對桁架鋼管採取保溫措施,上弦杆採用80mm厚聚氨酶材料保溫,下弦桿及腹杆採用50mm厚聚氨醋保溫。採用保溫措施後,考慮到室內工作條件及室內外溫度變化,桁架溫度應力計算引數為:
夏季最大溫差△t=10℃,冬季最大溫差△t =20℃。經計算分析,夏季σ上弦=－14n/mm2, σ下弦=8n/mm2,冬季σ上弦=28n/mm2,
σ下弦 =－16n/mm2。
該工程每榀主桁架重88t,利用8根獨立的支承柱作為基點,每根獨立柱內埋4根角鋼組成勁性柱來頂公升就位。
斜拉索安裝基礎外露部分斜拉索預應力筋安裝前,必須把預應力筋的保護套管固定在相應的位置。在鋼管腳手上彈出相應的位置線,然後把保護套管上端加焊於桁架下弦杆,其餘部位和腳手架臨時固定(扣件、點焊、綁紮),保留下部一節大一號的套管約2.3m,向上套接。
然後把預應力筋放盤逐根用人力匯入套管中由下向上穿筋,直至預應力筋伸直為止,下部一節套管復位,上部安上錨具,穿筋即告結束。本工程採用的保護套管為ф102、厚4.5mm的薄壁鋼管,下部一節套管為ф114,厚4.
5mm。
該工程採用分次遞增地施加預應力,以抵抗或平衡逐次施工階段的荷載撓度,預應力分3次完成;第1次在主桁架安裝後,每道張拉值為400kn;第2次在網架和屋面板安裝後,每道張拉至760kn;第3次在馬道、吊頂、燈具、風管等安裝後,每道張拉至1020kn。由於分次張拉間隔時間較長,除初次應注意觀察預應力筋有無鬆弛外,對外露預應力筋的張拉工作長度和錨具應作防鏽蝕保護措施(加套管塗油脂等),以免由於鏽蝕而影響下一次張拉與錨固。
每榀主桁架四角配套預應力張拉裝置同時同步張拉,先拉內束,後拉外束,必要時進行一次補張。
最後一次張拉完成後由下而上灌漿,下設閥門,上設鐵盒保護套和泌水孔。壓力灌漿到位後關閉閥門,卸下灌漿機頭並在上部泌水孔不斷注漿直到無沉陷凝固為止,最後進行鋼套管防鏽處理。
採用預應力鋼「桁-網架」組合結構屋蓋,在國內尚屬首例,它將建築藝術與結構技術相結合,推動了我國大跨度結構體系的發展。
採用勁性柱頂公升法施工工藝安裝桁架和螺栓球拼接片式網架,可方便施工,節省人力物力,且工藝簡單,工期短,***。
桁架經足尺載荷試驗和夏季、冬季考驗,證明體外施加預應力方法成功,相貫連線節點安全,桁架受力合理均勻,並節省了鋼材,達到預期效果。
預應力鋼筒混凝土管產品說明
產品說明 預應力鋼筒混凝土管 pccp 是目前世界上廣泛採用的大口徑 高工壓的優質管材。它是由鋼板 高強鋼絲和混凝土構成的復合管材。根據其管芯結構型式可分為兩種 一種是內襯式預應力鋼筒混凝土管 pccpl 指在鋼筒 厚度1.5 4.0mm 內襯一層混凝土，待管芯混凝土達到一定強度後，在鋼筒外表面纏繞...
1預應力組合箱梁施工監理總結
yrc yz4標西互通立交橋的1 27 孔為後張法30m預應力組合箱梁，箱梁的交角均為0度，該橋第二聯的右幅中跨內邊梁1 樑於2002年4月22日澆築，5月20日張拉，張拉8小時後壓漿，為該標段預應力組合箱梁的首件工程，通過首件的監理總結，本組認為在以後的施工監理中，應注意以下幾方面 一 模板工程 ...
預應力鋼筒混凝土管堵漏搶修方案
現鋪設於歙縣主幹道上的預應力鋼筒混凝土管擔負著大面積的居民供水。此主幹道近期將進行全線施工，道路施工時很有可能出現管道受外力影響而損壞，滲漏。由於此條管線供水覆蓋面積較廣，現考慮如出現上述問題時力求在短時間內搶修，確保管路正常供水。應歙縣自來水公司要求，經現場勘查 此管道為預應力鋼筒混凝土管 pcc...