论文部分内容阅读
随着鋼结构产业的迅速发展,在工业建筑中钢结构逐渐替代了钢筋砼的位置,但是也有些特殊要求的厂房仍需要采用钢筋砼结构,比如一些化工企业厂房、特种金属冶炼企业厂房等在生产过程中会排出有腐蚀作用的气体,所以对于这些对那腐蚀要求比较高的厂房我们仍优先考虑采用钢筋砼结构,特别对一些跨度大于18M小于30M的厂房屋架系统应采用预应力钢筋砼屋架。
屋架的制作分为两个阶段进行,第一阶段为屋架制作,第二阶段为预应力筋张拉。
一:屋架制作
屋架一般采用的砼强度等级C40~C50,浇捣一般采用平卧叠浇,且腹杆、上下弦杆同时浇捣。由于屋架杆件截面小,钢筋多,尤其是下弦节点和端部处钢筋与钢筋,钢筋与预留孔道交错,所以妥善处理好节点构造和孔道位置是屋架制作的关键所在。
1.1模板
屋架制作场地(台模)必须坚实、平整。台模在浇筑砼之前先刷隔离剂。模板制作时应保证模板尺寸正确,模板与砼接触面光滑,接头平整,拼缝严密。按GB50204屋架下弦侧模 应起拱1‰~3‰,而对于预应力屋架一般不需要起拱,因为施加预应力后下弦会起拱2‰左右。模板拆除时砼强度应达到2.5Mpa以上,以保证屋架表面完整不缺棱、掉角及损伤构件。一般可浇筑后第二天拆除侧模,当砼强度达到C20时刻继续支模以浇筑上一榀屋架,同时要做好下榀屋架的成品保护和叠层之间的隔离措施,屋架叠浇时叠层不宜超过4榀。
1.2钢筋与埋件
钢筋部分
屋架的端部和节点是主要受力部位,是质量控制重点。屋架两端网片数量、规格、按G415图集中配筋节点大样(一)W—1.2配制(W-2用于4孔),网片必须是电焊网片。节点按G415图集中配筋节点大样(二)~(四),应注意各腹杆与弦杆之间钢筋的相互搭接,保证钢筋起始点位置的准确。钢筋接头宜采用对焊,也可采用双面搭接焊。钢筋焊接前应作抗压强度试验,合格后方可进行焊接,搭接焊焊接前钢筋宜预弯,以保证两钢筋的轴线在同一直线上,焊接长度≥5d。钢筋的焊接接头不应在同一截面内,错开距离为35d并不小于500mm。屋架下弦节点由于钢筋密集,又有孔道,因此对接头的位置要合理排列。
预埋铁部分
屋架端部承压钢板按G415预埋件详图制作,预留孔大小应根据预埋管的外径再放宽1~2mm。预埋钢板是直接承受预应力的部位,其制作要求很高,预应力筋孔道大小及位置必须正确,承压钢筋与侧面钢板(与柱顶相连接处)连接要方正,既要保证承压钢板与预应力孔道垂直,又要保证侧面钢板与柱顶版接触平整。
1.3预留孔道成型
预应力孔道能否正确留设,直接影响预应力筋的位置受力状况以及预应力筋与孔道摩擦力的大小,因此,必须妥善处理。孔道可采用预埋金属波纹管或钢管抽管成孔,预埋金属波纹管在施工操作上比抽管成孔方便,但波纹管强度比钢管低极易破坏,且孔道位置不易控制,给浇筑砼带来不利,另外,波纹管摩擦阻力较大,预应力损失也较大。因此,如措施得当,应优先采用抽管成孔。为保证预埋管位置正确,应沿屋架长度每0.8m设一道井字型网井加以固定。一般每个孔道布置2只Ф25灌注(排气)孔,位置分别设在距离约1.5m处,每个孔道排气孔位置不应在同一截面内,宜错开300mm~500mm。当采用波纹管成孔时,波纹管用套管连接处以及波纹管与排气孔连接处,要用胶带封闭,以防止浇捣砼时水泥浆流入孔道。
1.4砼浇筑
砼浇捣前应进行隐蔽工程验收,要检查模板尺寸是否符合要求,支撑是否牢固。钢筋预埋件检查包括:型号、大小、数量是否正确,安装偏差是否满足要求(特别是节点处),钢筋接头位置及搭接长度是否符合规定,砼保护层是否符合要求,钢筋绑扎有无松动、变形。
砼配合比应先试配后确定。塌落度控制在8cm以内,水泥宜采用42.5级普通硅酸盐水泥,选用5~25mm连续级配碎石,使用前先进行冲洗,含泥量控制在1%以内,选用中粗砂,使用前先进行过筛,含泥量控制3%以内,砼搅拌前原材料必须过磅,计量误差控制在:胶凝材料、外加剂、水±2%,骨料±3%,搅拌时间不少于90s,应对每一台班进行塌落度检测。
现在好多施工单位都习惯采用商品混凝土,商品混凝土的塌落度都相对较大,所以当使用商品混凝土浇筑时必须对塌落度进行控制。
砼浇捣,以插入式振动器为主,但由于屋架杆件截面小,钢筋多,尤其是下弦节点和端部钢筋密集,钢筋、孔道相互交错。因此,节点和端部钢筋密集处应配置刀片式振动器振捣,以防止蜂窝、麻面。砼浇捣时一般从下弦中间向两端至上弦中部合拢,中间腹杆与上下弦同时浇筑。砼振捣完毕后,立即将表面铲平,用铁板压光,待砼表面水分泌出后进行第二次压光,确保砼表面平整不产生收缩裂缝。每一榀屋架按规范要求做好同条件养护试块。
砼养护是一项不可忽视的工作,它对砼强度的增长起到很重要的作用,因此,应有专人负责。构件养护一般在砼终凝压实后,在砼表面覆盖草席或其他有效保水覆盖物,防止表面水份过分蒸发,然后进行浇水养护每天浇水次数以使构件保持湿润状态为宜,养护时间不少14天。
预应力张拉
屋架预应力钢筋采用碳素钢丝(又称高强钢丝),张拉端锚具采用费氏锚,锚固端采用镦头锚。张拉设备一般选用YCW-85顶锚式千斤顶和配套的ZB-500型高压油泵。
2.1张拉准备
为了确保张拉的顺利进行,达到设计的各项要求,在进场前还必须做好以下几项工作:
材料检验,应按证明对钢丝、锚具进行外观检验,特别是钢丝的直径偏差不得超过±0.05mm,过大的偏差在张拉中会引起滑丝。对外观检验合格的材料还应进行钢丝的复检,镦头试验;锚具的硬度试验;钢丝和锚具组装件的静载试验,符合有关要求方可使用。
张拉设备校验;对调换油表或其它零部件而未重新校验的千斤顶以及超过规定校验日期(6个月)的千斤顶均应重新校验。
编束及制作镦头锚:编束时钢丝之间不得交错、扭绞、钢丝镦头采用液压冷作镦头,镦头直径在7~7.5mm之间,厚度4.8~5.3mm之间,镦头外形要求圆整,肉眼不见偏斜,镦头颈部母材断面不削弱,对同一束钢丝宜采用同一卷钢丝,以免尺寸偏差。
2.2张拉
屋架张拉时砼强度必须达到设计强度的100%以上,虽然国家规范对龄期未做强制性规定,且高性能砼外加剂的采用使砼强度在7天以内就达到甚至超过100%。但龄期不宜太短,因为过短的龄期使张拉后砼收缩应变终值和徐变系数终值偏大,从而引起预应力损失偏大。而且龄期过短的砼的弹性模量偏小,有可能导致屋架缩值、下弦起拱偏大,所以除非对工期有特殊要求,一般应在龄期达到28天后再张拉。
2.2.1在钢筋张拉前必须做好如下几项工作
及时清孔,保证预应力筋孔道及排气畅通。
拆除屋架模板,特别是叠浇屋架的底榀,每两节点(特别是端点节点)之间部分与地坪间必须掏空,长度在1.0m以上,以避免在张拉时受到过大的摩擦力,使屋架压缩移动过小,而在屋架起吊时因突然压缩而断裂。
屋架上必须标好轴线及型号,测量屋架轴线之间的长度Lo。
张拉时主要以应力控制为主,但必须随时观测钢筋的延伸率,当延伸率超过理论值+10%或-5%减屋架压缩值过大时应停止张拉,待查明情况并经调整后继续张拉。千斤顶加压前,应先将锚具与孔道位置对准,然后加压至锚具与屋架孔道承压钢板紧固不松动为止,再用榔头敲击销子(钢丝与千斤顶之间靠钢销紧固后传力),加压至0.1δcon测量初级延伸值L0.1δcon。然后按张拉程序张拉至1.03δcon后锚固。测量钢丝延伸值L1.03δcon和屋架张拉后的轴线长度L1。具体的张拉程序为:0.1δcon→0.5δcon→1.03δcon→顶锚。
2.2.2屋架压缩值不应过大
一般屋架压缩值不宜超过理论值得5%,压缩值过大一般是因为砼强度不到或张拉力偏大引起的,应查明引起的原因,并采取措施,防止屋架起拱过大引起断裂。
2.2.3减少预应力损失的措施
屋架张拉预应力损失主要包括:张拉端锚具变形和钢筋内缩、孔道摩擦阻力、应力松弛、砼的收缩和徐变。在这些预应力损失中孔道摩擦阻力是主要的,一般无粘结的损失在3%~5%,屋架钢管成孔在4%~6%,直线波纹管成孔在6%~8%,而曲线波纹管在15%~25%。所以,对直线孔道屋架来说,摩擦损失在4%~8%。GB50010砼结构设计规范6.2.1条预应力损失取值不小于80N/mm,设计中考虑的预应力损失基本能满足屋架张拉中摩擦阻力引起的预应力损失 。而在张拉程序中已考虑3%超张拉也足以克服除孔道摩擦阻力以外所引起的预应力损失,所以3%的超张拉程序一般是可靠的。
但是对于四孔成型的屋架来说,因不能采取同步张拉时,后批张拉的预应力筋对先批张拉的预应力筋会引起压缩预应力损失,为消除该损失可将该项损失在施工时预先加在第一批先张拉预应力筋的控制应力上进行超张拉,或在第二批张拉完毕后再对第一批进行补张。一般常采用前种方法。
灌浆
水泥强度等级不得低于32.5,水灰比不应大于0.45,为了增加流动性及孔道的密实性,一般加1.0/10000的铝粉或8%~12%的膨胀水泥,当砂浆强度达到15N/mm2时方可起吊,砂浆28天强度不得低于30N/mm2。
所以预应力屋架施工时一项专业性较强的工作,从屋架制作到张拉每道环节都必须认真做好,特别一些容易忽略的问题,如屋架节点钢筋绑扎和端部承压钢板位置、砼浇捣、张拉程序和预应力损失措施等都必须引起施工者的重视。
屋架的制作分为两个阶段进行,第一阶段为屋架制作,第二阶段为预应力筋张拉。
一:屋架制作
屋架一般采用的砼强度等级C40~C50,浇捣一般采用平卧叠浇,且腹杆、上下弦杆同时浇捣。由于屋架杆件截面小,钢筋多,尤其是下弦节点和端部处钢筋与钢筋,钢筋与预留孔道交错,所以妥善处理好节点构造和孔道位置是屋架制作的关键所在。
1.1模板
屋架制作场地(台模)必须坚实、平整。台模在浇筑砼之前先刷隔离剂。模板制作时应保证模板尺寸正确,模板与砼接触面光滑,接头平整,拼缝严密。按GB50204屋架下弦侧模 应起拱1‰~3‰,而对于预应力屋架一般不需要起拱,因为施加预应力后下弦会起拱2‰左右。模板拆除时砼强度应达到2.5Mpa以上,以保证屋架表面完整不缺棱、掉角及损伤构件。一般可浇筑后第二天拆除侧模,当砼强度达到C20时刻继续支模以浇筑上一榀屋架,同时要做好下榀屋架的成品保护和叠层之间的隔离措施,屋架叠浇时叠层不宜超过4榀。
1.2钢筋与埋件
钢筋部分
屋架的端部和节点是主要受力部位,是质量控制重点。屋架两端网片数量、规格、按G415图集中配筋节点大样(一)W—1.2配制(W-2用于4孔),网片必须是电焊网片。节点按G415图集中配筋节点大样(二)~(四),应注意各腹杆与弦杆之间钢筋的相互搭接,保证钢筋起始点位置的准确。钢筋接头宜采用对焊,也可采用双面搭接焊。钢筋焊接前应作抗压强度试验,合格后方可进行焊接,搭接焊焊接前钢筋宜预弯,以保证两钢筋的轴线在同一直线上,焊接长度≥5d。钢筋的焊接接头不应在同一截面内,错开距离为35d并不小于500mm。屋架下弦节点由于钢筋密集,又有孔道,因此对接头的位置要合理排列。
预埋铁部分
屋架端部承压钢板按G415预埋件详图制作,预留孔大小应根据预埋管的外径再放宽1~2mm。预埋钢板是直接承受预应力的部位,其制作要求很高,预应力筋孔道大小及位置必须正确,承压钢筋与侧面钢板(与柱顶相连接处)连接要方正,既要保证承压钢板与预应力孔道垂直,又要保证侧面钢板与柱顶版接触平整。
1.3预留孔道成型
预应力孔道能否正确留设,直接影响预应力筋的位置受力状况以及预应力筋与孔道摩擦力的大小,因此,必须妥善处理。孔道可采用预埋金属波纹管或钢管抽管成孔,预埋金属波纹管在施工操作上比抽管成孔方便,但波纹管强度比钢管低极易破坏,且孔道位置不易控制,给浇筑砼带来不利,另外,波纹管摩擦阻力较大,预应力损失也较大。因此,如措施得当,应优先采用抽管成孔。为保证预埋管位置正确,应沿屋架长度每0.8m设一道井字型网井加以固定。一般每个孔道布置2只Ф25灌注(排气)孔,位置分别设在距离约1.5m处,每个孔道排气孔位置不应在同一截面内,宜错开300mm~500mm。当采用波纹管成孔时,波纹管用套管连接处以及波纹管与排气孔连接处,要用胶带封闭,以防止浇捣砼时水泥浆流入孔道。
1.4砼浇筑
砼浇捣前应进行隐蔽工程验收,要检查模板尺寸是否符合要求,支撑是否牢固。钢筋预埋件检查包括:型号、大小、数量是否正确,安装偏差是否满足要求(特别是节点处),钢筋接头位置及搭接长度是否符合规定,砼保护层是否符合要求,钢筋绑扎有无松动、变形。
砼配合比应先试配后确定。塌落度控制在8cm以内,水泥宜采用42.5级普通硅酸盐水泥,选用5~25mm连续级配碎石,使用前先进行冲洗,含泥量控制在1%以内,选用中粗砂,使用前先进行过筛,含泥量控制3%以内,砼搅拌前原材料必须过磅,计量误差控制在:胶凝材料、外加剂、水±2%,骨料±3%,搅拌时间不少于90s,应对每一台班进行塌落度检测。
现在好多施工单位都习惯采用商品混凝土,商品混凝土的塌落度都相对较大,所以当使用商品混凝土浇筑时必须对塌落度进行控制。
砼浇捣,以插入式振动器为主,但由于屋架杆件截面小,钢筋多,尤其是下弦节点和端部钢筋密集,钢筋、孔道相互交错。因此,节点和端部钢筋密集处应配置刀片式振动器振捣,以防止蜂窝、麻面。砼浇捣时一般从下弦中间向两端至上弦中部合拢,中间腹杆与上下弦同时浇筑。砼振捣完毕后,立即将表面铲平,用铁板压光,待砼表面水分泌出后进行第二次压光,确保砼表面平整不产生收缩裂缝。每一榀屋架按规范要求做好同条件养护试块。
砼养护是一项不可忽视的工作,它对砼强度的增长起到很重要的作用,因此,应有专人负责。构件养护一般在砼终凝压实后,在砼表面覆盖草席或其他有效保水覆盖物,防止表面水份过分蒸发,然后进行浇水养护每天浇水次数以使构件保持湿润状态为宜,养护时间不少14天。
预应力张拉
屋架预应力钢筋采用碳素钢丝(又称高强钢丝),张拉端锚具采用费氏锚,锚固端采用镦头锚。张拉设备一般选用YCW-85顶锚式千斤顶和配套的ZB-500型高压油泵。
2.1张拉准备
为了确保张拉的顺利进行,达到设计的各项要求,在进场前还必须做好以下几项工作:
材料检验,应按证明对钢丝、锚具进行外观检验,特别是钢丝的直径偏差不得超过±0.05mm,过大的偏差在张拉中会引起滑丝。对外观检验合格的材料还应进行钢丝的复检,镦头试验;锚具的硬度试验;钢丝和锚具组装件的静载试验,符合有关要求方可使用。
张拉设备校验;对调换油表或其它零部件而未重新校验的千斤顶以及超过规定校验日期(6个月)的千斤顶均应重新校验。
编束及制作镦头锚:编束时钢丝之间不得交错、扭绞、钢丝镦头采用液压冷作镦头,镦头直径在7~7.5mm之间,厚度4.8~5.3mm之间,镦头外形要求圆整,肉眼不见偏斜,镦头颈部母材断面不削弱,对同一束钢丝宜采用同一卷钢丝,以免尺寸偏差。
2.2张拉
屋架张拉时砼强度必须达到设计强度的100%以上,虽然国家规范对龄期未做强制性规定,且高性能砼外加剂的采用使砼强度在7天以内就达到甚至超过100%。但龄期不宜太短,因为过短的龄期使张拉后砼收缩应变终值和徐变系数终值偏大,从而引起预应力损失偏大。而且龄期过短的砼的弹性模量偏小,有可能导致屋架缩值、下弦起拱偏大,所以除非对工期有特殊要求,一般应在龄期达到28天后再张拉。
2.2.1在钢筋张拉前必须做好如下几项工作
及时清孔,保证预应力筋孔道及排气畅通。
拆除屋架模板,特别是叠浇屋架的底榀,每两节点(特别是端点节点)之间部分与地坪间必须掏空,长度在1.0m以上,以避免在张拉时受到过大的摩擦力,使屋架压缩移动过小,而在屋架起吊时因突然压缩而断裂。
屋架上必须标好轴线及型号,测量屋架轴线之间的长度Lo。
张拉时主要以应力控制为主,但必须随时观测钢筋的延伸率,当延伸率超过理论值+10%或-5%减屋架压缩值过大时应停止张拉,待查明情况并经调整后继续张拉。千斤顶加压前,应先将锚具与孔道位置对准,然后加压至锚具与屋架孔道承压钢板紧固不松动为止,再用榔头敲击销子(钢丝与千斤顶之间靠钢销紧固后传力),加压至0.1δcon测量初级延伸值L0.1δcon。然后按张拉程序张拉至1.03δcon后锚固。测量钢丝延伸值L1.03δcon和屋架张拉后的轴线长度L1。具体的张拉程序为:0.1δcon→0.5δcon→1.03δcon→顶锚。
2.2.2屋架压缩值不应过大
一般屋架压缩值不宜超过理论值得5%,压缩值过大一般是因为砼强度不到或张拉力偏大引起的,应查明引起的原因,并采取措施,防止屋架起拱过大引起断裂。
2.2.3减少预应力损失的措施
屋架张拉预应力损失主要包括:张拉端锚具变形和钢筋内缩、孔道摩擦阻力、应力松弛、砼的收缩和徐变。在这些预应力损失中孔道摩擦阻力是主要的,一般无粘结的损失在3%~5%,屋架钢管成孔在4%~6%,直线波纹管成孔在6%~8%,而曲线波纹管在15%~25%。所以,对直线孔道屋架来说,摩擦损失在4%~8%。GB50010砼结构设计规范6.2.1条预应力损失取值不小于80N/mm,设计中考虑的预应力损失基本能满足屋架张拉中摩擦阻力引起的预应力损失 。而在张拉程序中已考虑3%超张拉也足以克服除孔道摩擦阻力以外所引起的预应力损失,所以3%的超张拉程序一般是可靠的。
但是对于四孔成型的屋架来说,因不能采取同步张拉时,后批张拉的预应力筋对先批张拉的预应力筋会引起压缩预应力损失,为消除该损失可将该项损失在施工时预先加在第一批先张拉预应力筋的控制应力上进行超张拉,或在第二批张拉完毕后再对第一批进行补张。一般常采用前种方法。
灌浆
水泥强度等级不得低于32.5,水灰比不应大于0.45,为了增加流动性及孔道的密实性,一般加1.0/10000的铝粉或8%~12%的膨胀水泥,当砂浆强度达到15N/mm2时方可起吊,砂浆28天强度不得低于30N/mm2。
所以预应力屋架施工时一项专业性较强的工作,从屋架制作到张拉每道环节都必须认真做好,特别一些容易忽略的问题,如屋架节点钢筋绑扎和端部承压钢板位置、砼浇捣、张拉程序和预应力损失措施等都必须引起施工者的重视。