大跨度预应力钢绗架设计与施工

标准规范下载简介和部分内容预览：

在设计阶段，首先需要根据建筑功能和使用需求确定桁架的跨度、高度及节点形式。预应力技术通过在钢桁架中施加初始拉力，可以减少结构变形、提高刚度并降低自重对承载能力的影响。设计时需综合考虑荷载分布、抗震性能、稳定性以及材料选择等因素，并借助有限元分析软件进行精确计算，确保结构的安全性和可靠性。

施工过程中，大跨度钢桁架通常采用分段制作、现场拼装的方式。为保证安装精度，需严格控制构件加工质量和焊接工艺。吊装环节是施工的关键，常采用多点同步提升技术或滑移法，以减少对地基的压力和施工风险。此外，预应力张拉需按照设计要求逐步实施，确保各杆件受力均匀。在整个施工过程中，还需做好监测工作，及时调整偏差，确保最终成型符合设计预期。

总之，大跨度预应力钢桁架的设计与施工体现了现代钢结构技术的先进水平，既满足了功能性需求唐山冀唐老年公寓卸料工程施工组织设计，又展现了建筑艺术的魅力。

王龙，1975年11月生，河南开封人，广州五羊 建设机械有限公司技术部，副经理，硕士， 510620

建 筑 ArchitectureTechnology

第34卷（2003年）第1 Vol.34 No.12

施加预应力。次桁架为与主桁架等高 的平面桁架。次梁(擦条)由于跨度较 小，采用实腹型钢梁制作。屋面板采用 压型钢板和混凝土组合楼板。从结构 平面布置图看，荷载主要通过次桁架 传递给主桁架，传力方式明确。故本次 计算模型不考虑主次桁架的空间协同 作用，仅取一主桁架进行结构计算 分析。本次计算分析采用钢结构设计 软件STAAD/Pro，并采用SAP2000进 行校核。主桁架构件未施加预应力与 施加预应力的内力变化见图2。

kN/m²，平面长宽比为1.5，采用普通平 板网架不经济。故屋盖结构形式采用 相贯钢管制作的正交主次桁架结构 (图1)。主桁架截面为倒三角形空间桁 架。为控制在重载下的结构变形，减少 用钢量，在轴线B~G处的主桁架下弦

根据施加预应力后桁架主要杆件 的内力情况，桁架主要杆件截面选用 如下：主桁架上弦杆截面采用300× 300x14(mm)的方管，材质为Q345，主 桁架下弦杆截面采用0299x15mm的

图2 施加预应力前后主桁架杆件的内力变化 (a)未施加预应力：(b）施加预应力

京方宾馆会展中心大跨度预应力钢桁架设计与施

力要求。考虑该处应力水平较低，并根 据工艺上的要求，对其构造作了简化 处理，不设置加劲肋。 同时，为保证张拉端支座节点在 预应力张拉过程中及张拉前后的稳定 性，采取了加强措施，于第一批预应力 筋张拉的次日在张拉端支座节点内外 套管间灌M60高强水泥浆

本工程对主桁架吊装过程、第一 批张拉、第二批张拉等不同工况下主 要构件内力、桁架变形(反拱挠度值、 下弦压缩值）进行了电算分析，并在主 桁架的吊装以及预应力张拉过程中对 主桁架的变形进行了跟踪测试。现场 观测表明，除预应力张拉过程中出现 滑动支座因克服摩擦作用而产生的响 声外，整个施工过程比较顺利，未发生 其他情况。理论分析结果与现场实测 数据的对比见表1。理论计算与实际比 较吻合，基本满足了设计要求。

由于主桁架预应力钢绞线直接锚 固在桁架支座处，故主桁架张拉端支 座节点除承受支座反力及腹杆传来的 内力外，还要承受由预应力钢绞线传 来的巨大轴力(4500kN)。张拉端支座 节点的具体构造见图3（图中未标出斜 腹杆相贯线处的加劲板)。 支座节点处由0299x15mm与 0450x20mm内外两个套管通过加劲 肋、加劲隔板连接成为一个整体，节点 处斜腹杆与内外套管焊接整体中的外 管直接相贯，形成一个空间KK型节 点。支座节点的验算过程如下。

P 4500×103 (Am+A)1.0(13376+27000)

=111.45<315N/mm²（安全）。

KK型节点的验算参照欧标关于 圆管多平面接头承载力的计算公式 KK型节点的验算可偏安全地不考虑 内外套管的共同作用，而仅考虑外套 管参与计算。根据弦杆塑性失效破坏 机理和冲剪破坏机理的计算结果，张 拉端支座相贯节点不失效的条件是： KK型节点两斜腹杆轴力满足以下条 件：N*≤1737kN,N*≤1963kN。根据 主桁架的内力分布结果：N=388kN， N2=1802kN，故KK型节点满足承载 力要求。

主桁架在工厂分3段制作，现场 倒置竖向拼装成整体。翻身吊装就位 后，随荷载增加分两次施加预应力。

1.3.3支座节点至第一节间的过渡验算

表1 施工过程各工况结构变形与内力计算值与实测值

注：1、2、4项反拱值采用百分表读数；3项挠度值采用水准仪读数。 *张拉D~B轴线桁架时，轴线桁架反拱增加值

保护层施工→预应力钢绞线第二批张 拉→预应力筋孔道灌浆与封锚

预应力筋孔道选用0140×2.75 mm钢套管，沿主桁架下弦钢管内通长 居中布置。主桁架在工厂分3段制作 时预先安装孔道套管。主桁架分段运 到现场后，在拼装台上先施焊分段套 管接头，然后再焊接下弦管接头。孔道 套管焊接要求为接头应对齐满焊，不 渗漏。通长钢管的一端应与锚固端焊 牢，另端不焊，可自由滑动。 为使预应力套管在下弦钢管内居 中固定，预应力套管外表面上下左右 各焊1根圆钢作为定位支架。该支架 沿套管通长布置，间距2m。 通长套管的灌浆孔位于主桁架两 端受力较小的第三节间，采用带内螺 纹的接头管焊在套管上，并在主桁架 下弦钢管表面的相应位置开椭圆孔， 以免预应力筋张拉时下弦钢管压缩而 破坏灌浆孔接头管

2.3预应力筋穿束与张拉

抗压强度为59MPa

2.5预应力筋孔道灌浆

第二批钢绞线张拉完毕并检查张 拉伸长值合格后，切去多余钢绞线，焊 钢帽。钢帽顶部开有020排气（补浆）孔 （见图3)。 灌浆用水泥同上1768.建设项目环境保护管理条例，水灰比为1：0.45 (不掺减水剂)。灌浆作业从通长钢管的 中部灌浆孔灌人。钢帽内的水泥浆是 从夹片缝隙中流出充填的。灌浆后检 查发现钢帽内的水泥浆不饱满，并有 积水。次日用水灰比较小的水泥浆轮 流多次填实。 水泥浆试件为6d时实测抗压强 度33MPa

预应力钢绞线张拉顾序

(1）对典型的重载大跨结构，尤 其是当恒载在荷载组合占主导地位 （≥50%）时，采用预应力钢桁架，可优 化结构的内力分布，提高钢材利用率， 并能有效地提高结构刚度，控制结构 的变形，减小挠度，还能有效地平衡桁 架在支座处产生的水平外推力。 (2）张拉端支座的承载力巨大 (4500kN)，采用内外钢套管并通过加劲 肋、隔板等连接成整体，并在内外套管 之间灌注高强水泥浆等措施是成功的。 (3）预应力筋采用有粘结作法， 可有效地满足防腐防火要求。 (4）施工过程中对主桁架部分关 键点的挠度、反拱及下弦压缩值的监 测表明，本工艺可基本满足设计要求。

2.4端支座内外钢管之间的灌浆

2003年第12期 要 目

db15／t 535-2013 流动沙地沙障设置技术规范施工后浇带应用问题 灰质量的控制 混凝土抹面新工艺 剪力墙结构清水混 大型屋面板质量通病的 的质量控制 防治 轻钢龙骨纸面石膏板 用压力灌浆法加固混凝土 裂缝原因及控制措 几种合理的钢筋配料方法 粉刷石膏墙面修补 加气混凝土砌块砌体抹 量通病及防治措放

灰质量的控制 剪力墙结构清水混凝土 的质量控制 轻钢龙骨纸面石膏板吊顶 裂缝原因及控制措施 粉刷石膏墙面修补的质 量通病及防治措施

施工后浇带应用问题 混凝土抹面新工艺 大型屋面板质量通病的 防治 用压力灌浆法加固混凝土 几种合理的钢筋配料方法 加气混凝土砌块砌体抹