體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法

體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法由江蘇南通六建建設集團有限公司完成的工法01形成原因操作原理質量控制工法特點材料設備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》是江蘇南通六建建設集團有限公司完成的建筑類施工工法；作者分別是鄒科華、石光明、祝志明、陳書兵、陳小蘭；適用范圍是大跨度外挑結構的施工，特別適用于建筑主入口上方、大空間外側、外側荷載大的外挑結構的施工。《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》主要的工法特點是通過吊拉實現大跨度的多層外挑結構；將預應力筋設置于混凝土結構體外；鋼絞線外套鋼管；信息化施工手段，動態(tài)調整施工方法及施工參數。2008年1月31日，《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。形成原因形成原因《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》的形成原因是：體外預應力是后張預應力體系的重要分支，在世界上許多國家廣泛應用、不斷創(chuàng)新，截至2005年，是預應力技術的研究熱點之一。其最早也是應用最成熟最廣泛的領域是橋梁結構，截至2005年也越來越多地應用在建筑結構中，但在中國的研究和應用非常有限，相對體內有粘結和無粘結預應力研究較少。隨著體外預應力結構在橋梁和結構加固中表現出的優(yōu)越性，中國的專業(yè)人士正日益認識到體外預應力結構的重要價值，體外預應力技術開始在中國的一些大型場館的懸掛、吊拉結構中開始應用，并出現了體外管內預應力技術。體外管內預應力吊拉多層外挑結構（圖1），是一種新的結構形式，不同于通常的預應力混凝土結構，其施工技術難度很大，有一些施工技術參數尚需研究，一些技術難題尚需探討，如施工流程、節(jié)點構造、張拉值、張拉時機、施工控制方法等，對于這種結構施工，沒有技術規(guī)程可循，也沒有可借鑒的技術資料。圖1體外管內預應力吊拉多層外挑結構為此，江蘇南通六建建設集團有限公司成立創(chuàng)新QC小組，在東南大學的指導和設計單位的支持下，獲得了“預應力吊拉外挑結構技術創(chuàng)新”QC成果，并總結形成了《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》。

工法特點工法特點《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》的工法特點是：1.通過吊拉可實現大跨度的多層外挑結構有效實現建筑設計意圖，使建筑物輕飄、美觀。2.將預應力筋設置于混凝土結構體外，更方便于混凝土構件的施工。3.鋼絞線外套鋼管，能最好地保護鋼絞線，防止生銹，同時作為吊拉構件，將多層外挑梁連成整體，使外挑結構整體協(xié)調工作。4.合理的施工流程，恰當的張拉時機，最佳的張拉力及控制應力，確保施工順利和結構安全。5.通過信息化施工手段，可動態(tài)調整施工方法及施工參數，確保結構安全。

操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》適用于大跨度外挑結構的施工，特別適用于建筑主入口上方、大空間外側、外側荷載大的外挑結構的施工。

工藝原理《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》的工藝原理敘述如下：1.利用體外管內預應力，為多層外挑結構提供彈性支點，改變多層外挑結構的受力方式，使外挑結構整體協(xié)調工作，提高結構剛度和承載能力，可實現大跨度的外挑結構，也可使外挑結構更輕巧。2.采用大型通用有限元軟件ANSYS，建立整體結構有限元模型，確定優(yōu)化的施工流程、適當的張拉時機、合理的張拉控制應力、理論伸長值，通過優(yōu)化的關鍵節(jié)點、錨具安裝、鋼絞線下料、穿索、張拉等環(huán)節(jié)控制措施，減少預應力損失以及張拉對外挑梁造成的不利影響；將理論分析與現場監(jiān)測相結合，實現信息化施工，分次加荷，既能建立有效預應力，又不致對結構產生不利影響。

施工工藝《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》的施工工藝流程見圖2。

圖2施工工藝流程《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》的操作要點如下：一、模板按模板方案進行施工，挑梁下支架要按預應力施工荷載設計。

二、預埋件制作安裝1.為保證張拉過程中預埋件牢固、不偏位，必須有足夠數量的錨筋（一般為Φ25），錨筋與預埋件錨筋孔間采用穿孔塞焊，焊縫質量等級為二級。2.為振搗方便，保證預埋件下混凝土密實預埋件上表面設一個Φ50振搗（出氣）孔。3.預埋件的質量是質量控制的重點：①預埋件的制作力求傾斜角度準確；②先放置預埋件，然后穿梁的鋼筋，以確保預埋件位置；③控制預埋件的軸線位置，認真復核，宜用激光束對準下層預埋件孔進行檢查。材料設備材料設備一、材料《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》所用的材料明細如下：1.無粘結預應力鋼絞線：無粘結筋采用鋼絞線按照《無粘結鋼絞線預應力筋》技術標準的規(guī)定要求制作。對無粘結筋塑料包裹層（高密度聚乙烯）的厚度，涂油的飽滿和均勻程度等作外觀檢查。2.預應力錨具：錨具采用夾片錨，錨具進場時應有生產廠家出廠合格證明。其性能應符合2005年前已執(zhí)行的國家標準《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T的有關規(guī)定。硬度檢查應滿足要求，錨固效率系數：ηa≥0.95，極限拉力時的總應變：εapu.≥2.0%，合格后方可應用。3.預應力施工主要材料（表1）4.鋼管主要材料（表2）5.預埋件主要用量（表3）二、機具設備《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》所用的機具設備（表4）。質量控制質量控制《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》的質量控制要求如下：一、材料進場控制（一）總則1.采購物資時，須在確定合格的分供方廠家中進行采購，所采購的材料、設備必須有出廠合格證、材質證明和使用說明書，對材料、設備有疑問的禁止進貨，材料進貨要對材料質量、規(guī)格、性能、服務及價格進行多方面的考察或試驗后確定。2.加強質量檢測，采購物資要根據國家、地方政府主管部門的規(guī)定、標準、規(guī)范及合同規(guī)定要求，按經批準的質量計劃要求進行抽樣和試驗并做好標記，當對其質量有懷疑時應加倍抽樣或全數檢驗，嚴把質量關。（二）鋼絞線進場驗收1.采用1860級低松弛高強鋼絞線，鋼絞線的質量驗收參照國家標準。鋼絞線的規(guī)格與力學性能應符合國家標準《預應力用鋼絞線》GB5224-2003的規(guī)定。2.應分批進場，進場后現場儲存應架空堆放在有遮蓋的棚內，最好堆放在倉庫內。安全措施安全措施采用《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》施工時，由于其具有高風險性，操作人員要進行高空、電氣作業(yè)及使用機械設備等。因此，預應力操作人員除遵守國家、部、省、市等有關安全操作規(guī)定、遵守工地的一切安全措施外，還應：1.張拉作業(yè)前，各級管理人員應根據安全措施要求和現場實際情況，親自逐級進行書面交底，要建立各級崗位責任制，分工明確，統(tǒng)一指揮，保證施工安全。2.安全管理人員對作業(yè)人員履行安全措施的情況進行逐一檢查，合格后方可進行施工。3.每周一組織全體工人進行安全教育，對上一周安全方面存在的問題進行總結，對本周的安全重點和注意事項做必要的交底，使廣大工人能心中有數，從意識上時刻繃緊安全施工這根弦。4.每兩周要組織一次安全生產檢查，對查出的安全隱患必須制定措施，定時間定人員落實整改，并做好安全隱患整改消項記錄。5.每季統(tǒng)一組織進行安全考核，增強安全意識。6.現場應有專職的電工負責預應力施工用電。7.環(huán)保措施環(huán)保措施《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》的環(huán)保措施如下：1.防止施工噪聲污染在施工現場遵照《中華人民共和國施工場界噪聲限值》GB-90要求指定如下降噪措施：切割機、張拉機具白天時噪聲限值為60分貝，夜間時為40分貝。2.廢棄物管理措施施工現場設立專人負責施工下腳料及廢棄物的回收工作，做到不散撒，不混放，不滯留施工操作面，及時清理，臨時堆放及時回收。

效益分析效益分析《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》的效益分析如下：1.社會效益截至2005年，隨著科技的迅猛發(fā)展，體外管內預應力吊拉結構憑著自身獨特的優(yōu)勢，在大型場館建設中發(fā)展前景看好，應用空間廣闊，該結構易于檢查質量，易于預應力筋的更換和維護，具有造型美觀、結構自重小、結構變形小、受力性能好、跨越能力大的優(yōu)勢；體外管內預應力吊拉多層外挑結構與多層懸挑結構相比，造型美觀輕飄；該工法在結構、關鍵節(jié)點、施工流程的優(yōu)化，張拉控制應力、張拉時機、測控方法的確定，張拉理論伸長值、預應力損失的計算，鋼構件、預埋件的安裝，穿索、張拉等環(huán)節(jié)的控制等方面，為類似工程施工提供借鑒。2.經濟效益張拉力與張拉時機的合理確定，關鍵節(jié)點與施工流程的優(yōu)化，使結構施工一次成功，提高了施工效率，節(jié)約工期約12%，節(jié)省費用約8%。3.應用實例應用實例《體外管內預應力吊拉多層外挑結構施工工法》的應用實例如下：1.工程概況江蘇省科學歷史文化中心工程，位于南京河西新區(qū)，南鄰緯八路，西側為恒山路，建筑面積平方米，由南京金宸建筑設計有限公司設計，南京工大建設監(jiān)理咨詢有限公司監(jiān)理，主體結構由江蘇南通六建建設集團有限公司進行施工。該工程東西兩端均有外挑結構，外挑長度2962~5408毫米，從三層向六層、從中間向兩翼遞增，設計采用了體外管內預應力吊拉多層外挑結構（圖3）。圖3江蘇省科學歷史文化中心工程2.應用情況江蘇南通六建建設集團有限公司于2005年9月8日開始，從預應力吊拉外挑結構的方案討論、鋼管制作、預埋件安裝開始，到2005年11月30日結束，通過對關鍵節(jié)點和挑梁進行優(yōu)化設計，確定了準確的張拉力、預應力損失、理論伸長值，采用了正確的施工流程、合理的施工控制方法，有效地建立吊拉結構拉索預應力，有效控制了體外管