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首都滑冰馆大面积椭圆形整体预应力板柱施工方案

大面积椭圆形整体预应力板柱施工

首都滑冰馆位于北京首都体育馆北侧，是亚运会重要配套工程，该馆建筑面积约3.8万m2，是世界上最大的室内滑冰馆。室内设有2条符合国际标准的400m速滑冰道和1条练习用冰道。环形跑道内设有2个冰球场。地下室为汽车库、运动员健身娱乐用房。

由于整层面积特别大，因而对东、西2个半圆形和中段矩形分别进行预应力施工。板柱结构建筑的预应力施工主要程序为：钢丝束制作→穿钢丝束→张拉锚固→压折固定→柱孔灌浆→切去余料。按设计要求，柱轴线配置6束12Φs5钢丝束(分为上、中、下3排)，拼缝轴线配置2束12Φs5钢丝束，总计506束。东、西2个半圆，各轴线长度不一，长度规格多，共21种。因此下料时必须严格按各轴线计算长度制作钢丝束。在穿柱轴线6束钢丝束时，一般自下而上进行，穿束时应特别注意上下左右不能交叉穿错。由于钢丝束长，若发现穿错，必须立即纠正，钢丝束穿完后应及时将上2束用细铁丝吊挂，以利预应力张拉施工。

当板柱接缝砂浆强度达到设计强度的75%(C30)后，即可进行张拉。张拉分东、西半圆及中段3部分进行，原则上按如下张拉顺序：

先张拉边轴线上6束中的中间2束储灰场加四级、五级、六级子坝工程施工组织设计，将整个楼层初步住。

张拉向心轴线(半圆部分)或纵、横轴线(中间矩形部分)上的中间2束钢丝束及拼缝上的2束钢丝束。

最后对称张拉其余钢丝束。

按照这样的顺序张拉时，还须注意向心轴线(或横轴线)的上2束必须在拼缝轴线张拉完成后进行，否则拼缝的钢丝束将因向心轴线或横轴线的上2束挤住而造成张拉困难，甚至发生意外。

半圆曲线的预应力钢丝张拉时产生的摩阻损失较大，当通过19根柱子的半圆曲线采取一端张拉时，另一端的预应力几乎为零。当通过11根柱子时，另一端的预应力约为张拉端的40%。因此，采取两端张拉的办法以减少折点带来的摩阻损失。

钢质锥形锚具的两端张拉工艺已成功地应用于预应力构件的曲线预应力筋张拉，由于长度较短，大多以一端张拉为主，另一端补足预应力即可。较长轴线的两端张拉一般也是两端的千斤顶各拉一次即可。本工程的钢丝束最长为l26m，多数为80~92m，其理论伸长值大都在400~504mm之间，大大超过了千斤顶的行程。在板柱结构中钢丝束穿入明槽中往往比较松，当两端张拉到钢丝束稍有预应力时，千斤顶的行程已用尽，此时需要“倒缸"后再张拉。当每束钢丝张拉到所需应力时，往往需要经过2~3次的“倒缸”和锚固。锥形锚具结构简单，便于加工，经济性好，但滑丝、断丝难免，尤其是特长轴线反复张拉时更容易发生这种现象。滑丝、断丝处理相当困难(尤其是6束中的中束和下束)，需将断丝放松、抽除、换丝、更换锚具、重新张拉，不仅消耗大量人力和物力，而且严重影响工程进度，延误工期，因此要求张拉施工时不得出现滑丝、断丝。为此，首先要求锚具质量全优，该工程使用的近1000套锚具中未发生过因锚具质量问题而产生的事故，也未因质量问题更换锚具。

为确保张拉过程中不滑丝、断丝DB37／ 5052-2015 建筑岩土工程勘察设计规范，还需要操作者具有丰富的张拉经验，在两端张拉的操作中密切配合。操作者要尽量减少“倒缸”次数，这样既可保证预应力施工质量.又可加快施工速度。

半圆曲线和特长轴线张拉时，还须特别注意调整钢丝松紧程度，否则会造成同束中各钢丝建立的预应力值相差较大，从而发生断丝现象。因此在张拉前要认真检查，待各钢丝束松紧程度调整到相近时方可进行张拉。

严冬季节预应力张拉一般不宜在室外施工，其原因一是钢丝冷脆，易发生质量事故；二是操作困难，易发生安全事故。该工程矩形中段预应力张拉时，室外最低气温在－l0~－14℃之间，最高气温也在0℃以下(－1~－6℃)，且气候条件恶劣。由于气温太低，液压油的粘度大，千斤顶伸缸慢，尤其是上午张拉时，千斤顶伸缸特别慢。针对这种情况，可采取如下简便实用的措施。首先对机具进行了全面检修并重新标定，其次是施工时精心操作，一丝不苟。下班时用草袋等保温材料将油泵、千斤顶严密覆盖，第2天上午提前lh打开油泵空运转预热。施工时间安排在上午9时至下午4时之间连续进行。在施工中，除有1片千斤顶模块已有伤痕，又因气温低发生脆裂外，未发生任何质量、安全事故。仅用了7d时间便顺利完成了中段总计210束的预应力张拉。其中有174束(包括92m的96束，80m的78束)为两端张拉。

位于结构楼层中沿柱轴线和楼板拼缝布置的双向预应力束为多跨连续折线配筋，因此在楼层平面预应力筋张拉完毕后，还要在垂直于楼层的平面上压成折线。先张拉后压折是整体预应力板柱结构中特有的工艺技术。

压折应力的传递规律很复杂，但其基本特点是先压折跨的应力增长小，后压折跨的应力增长大。由于压折后钢丝回弹作用的影响，压折跨的应力低于其相邻的应力。

该工程半圆曲线设置的预应力束，有84束为l8跨，长度效应和孔道摩擦引起的应力损失使中间跨的应力最小。因此压折顺序确定为先压折两端跨(张拉端)，然后向中间方向顺序压折。通过这种压折顺序来调整预应力分布，最后使中间跨建立的预应力值达到两端的75%左右，与压折前相比，其应力和不均匀性得到了较大的改善。

由于矩形中段面积很大，每根轴线有8~12跨，按以往规定的压折顺序施工很麻烦。鉴于两端张拉的实际情况，将它们对称地分成两半，再按4~6跨的压折顺序进行施工。这样做既简化了压折工作GB／T 50114-2010 暖通空调制图标准(完整正版、清晰无水印)，又达到了压折后预应力趋向均匀的目的。

孔道灌浆预应力张拉、压折工作完成后，随即进行孔道灌浆。即在柱孔、垫块的钢丝束孔道内灌注水泥浆，以保护孔道内钢丝不锈蚀，并进一步起锚固作用。

首都滑冰馆板柱结构的预应力施工因受工程进度制约，先后经历了夏、秋、冬3个季节。但实际施工时间仅24d〈包括张拉和压折〉，在整个预应力施工中未发生质量、安全事故。