大跨度预应力钢筋混凝土拱板屋架空中制作安装技术应用

任玲华，杜向明

（1.浙江广厦建设职业技术学院，浙江 金华 322100；2.浙江恒道建设有限公司，浙江 金华 322100）

1 工程概况

某市一国家粮仓项目，共9幢平房仓,1-1～1-6布置样式：仓长96m，宽24m，平面尺寸为2廒间2×48×24，1-7～1-9布置样式：仓长108m，宽24m，平面尺寸为3廒间3×36×24。仓房均为单层钢筋混凝土框排架结构，采用预应力钢筋混凝土拱板屋盖，该粮仓屋架体系由预制隔板、上下弦薄壳板、肋梁、斜拉筋等部分组成。该屋面拱板为24m跨，单榀宽1.2m，板厚45mm，下弦肋高180mm，肋宽100mm，拱板屋面工期控制在80d内。

2 施工方案比选

该粮仓屋面为板架合一构件，鉴于屋架杆件数量多，项目质量要求高、工期紧、施工难度大，因此在方案选择上进行了以下三种方案的比选。

2.1 地面预制吊装

该方案需设大型预制及堆码场地，配备大型吊装机械，施工时只能一栋一栋的施工，根据该工程的实际情况，工期方面保障不了，因此该方案不可行。

2.2 满堂脚手架现浇

该方案需要大量的辅助材料，若要缩短工期二栋同时生产，则需用大量的上弦、模板、锚板及机器设备，一次性投入费用大，造成不必要的浪费。因所有拱板都是通过一次性现浇，施工质量虽当时可以控制，但经过后期地基沉陷或混凝土收缩不匀等原因，拱板与拱板之间会出现微小缝隙，肉眼很难发现，导致粮仓密闭性漏气（因为太高）不易处理，从而达不到粮食储备条件的效果。

2.3 空中制作安装

该方案只需在地面进行隔板预制，不需要大型的材料堆场及吊装机械，也不需搭设满堂脚手架，重点在高空经过一系列的加固改造、张拉、放张、制作、起顶、安装等工序将拱板放置到设计位置上，该方案可以三栋仓同时生产，不耽误生产时间，可以保证施工工期。因此该工程经过比选，采用空中制作安装技术施工屋面拱板屋架。

3 空中制作安装技术流程

屋面拱板采用空中制作安装技术主要分两个环节进行施工：第一环节，隔板预制；第二环节，拱板屋架施工。

3.1 隔板预制

采用重叠生产法在室外提前15d 预制隔板，该项目按照每个台座每批生产8榀隔板计算，须设置8个作业台座。按照以下工序进行：测量放线→制作张拉台座→安放钢筋→支模板→浇筑混凝土→拆除模板→刷脱模剂等工序重叠生产。

3.2 拱板屋架

待隔板完成后进行拱板屋架施工，具体作业流程：测量放线→张拉台座搭设→下弦预应力筋张拉敷设→隔板安装→支上下弦模板→绑扎下弦板的非预应力筋和上弦板钢筋，同时埋设预埋件→安装保温块→浇下上弦混凝土→拆除模板和剪预应力筋放张→焊斜拉钢筋→拱板运输安装→校正、固定。

3.3 施工步骤

该项目共9栋粮仓，屋面大跨度预应力钢筋混凝土拱板屋架采用空中制作安装技术可三栋仓同时施工。具体步骤如下：第一、二栋搭设好10榀内架时马上生产拱板，第三栋搭设内架，等待一、二栋生产完时，接着生产第三栋，第一栋养护，立即生产第二栋，待第二栋生产完时，第一栋养护期混凝土到达80%时，开始剪筋、焊接斜位筋，待此工续完成后，立即开始运输第一栋拱板，同时生产第三栋拱板，待第三栋拱板生产完后，第一栋拱板运输完成，接着生产第一栋拱板，第二栋养护，到达强度后，马上剪筋、焊接、运输。如此循环作业，直到每栋仓拱板生产完毕后，最后拆除仓内内架。

4 空中制作安装技术要点

4.1 隔板制作安装要点

该项目的所有隔板均需在各栋仓施工前完成，制作隔板时须保证混凝土表面的光滑度和内部的密实度，因此隔板的定型模板须用角钢焊制，焊缝要打磨光滑，隔板混凝土采用小型平板振动器均匀振捣。预制隔板在安装时须采用C40混凝土垫块(规格30mm×30mm×50mm)垫起，再将隔板锚固钢筋绑扎在拱板钢筋网片上。

4.2 拱板张拉台座搭设

在每栋仓中央各搭设一个张拉台座,注意仓顶圈梁的混凝土浇捣时须事先埋设张拉台座所需构件，混凝土强度等级提高一级，浇捣完混凝土后顶圈梁顶面要求平整，预埋位置准确。

4.3 台座脚手架搭设

该项目台座采用满堂脚手架施工，脚手架的搭设须经过严密计算，以保证承载拱板全部荷载的要求。满堂脚手架框架支撑体系设计由立杆（8m）、横杆（4m、m）、扣件组成，框架单元尺寸为1.35m×1.35m×1.54m，通过计算立杆纵横间距设计为1.35m，步距为1.54m。在顶部立杆与立杆之间中部设置1根中48×3.5钢管顶撑，然后用40×100木楞间隔100mm铺设，底模采用20厚复合模板。

计算参数：La=1.35m，横距Lb＝1.35m，步距h=1.54m；立杆截面积A=489mm2；立杆截面抵抗矩W＝（5.08×103）mm2；立杆回转半径i＝15.8mm；钢材抗压强度设计值fc＝205kN/mm2。

4.4 钢筋工程

预应力拱板屋架钢筋分为三种：Φ-Ι 级Ф-Ⅱ级和ФR钢筋，ФR 钢筋作为拱板的预应力筋。单根张拉应力平均8.93kN,预应力钢筋严禁接头，并且应严格按照国家现行施工规程张拉并控制好混凝土的保护层厚度。拱板隔板预应力筋为CRB550级ФR4冷轧带肋钢筋，其应力值150N/mm2。单根张拉力为1.8kN。预应力筋张拉采用单根对称张拉张拉控制行程为65mm,锚具回缩值a≤4mm。混凝土强度达到80%及以上时预应力筋才能放松，先放松肋梁钢筋，再放松板面钢筋，预应力筋应从两侧逐根交错放松。

4.5 拱板高空就位

每栋仓屋面拱板就位均须按五步流程进行保障拱板安装精确。

①起顶：起顶时间需要在拱板混凝土强度达到设计强度的80%以上时方可起顶，起顶前须在每榀拱板的两端各设2台千斤顶、2块规格为120mm×120mm×10mm钢板垫块。

②放滑轮车：液压千斤顶将拱板顶至一定高度后放置滑轮车，将2块规格为300mm×2500mm×10mm的钢板垫置滑轮车下两端，在拱板移动过程中，2块钢板垫块替换使用。

③运输：准备工作，事先须在山墙圈梁纵横轴上预埋2根中18锚拉钢筋环，在拱板中心埋设中10的拉环，将手动葫芦固定在中18锚拉钢筋环上，然后沿横轴线拉动拱板，直到就位位置。用力均匀地拉动电动葫芦，保证速度均匀，拱板拉至设计位置后，用液压千斤顶顶起拱板，此时将滑轮车及钢板撤离，落下拱板。控制拱板中心线是运输工作前的一项必备工作，可用墨线弹于墙上，当拱板预制中心线与控制中心线完全吻合时，然后将拱板临时固定。

④校正、固定：屋面拱板运输安装就位后需要用经纬仪或线垂检查校正拱板的垂直偏差，若校正无误立即将支座处预埋件与顶圈梁预埋件焊牢，至此拱板固定完毕。

5 空中制作安装技术效应

5.1 材料使用

该技术不需要整栋仓搭设内架，只需每栋仓失搭设10榀台座，即可把整栋仓拱板生产完成，使这10榀台座架可重复利用，直到整栋仓生产完成后拆除，节省了大量辅材。

5.2 拱板质量

每批次生产拱板通过运输、安装，每榀拱板都分离，便于检查每块拱板的质量是否合格，可通过荷载试验证明。若采用搭设满堂架，每块拱板不能独立分开，如果发现哪一块拱板出现质量问题，不能及时纠正，如果要纠正，也会造成相邻两块拱板不必要的伤害，同时，荷载实验也很难完成，所以也不清楚该批次拱板是否合格。

5.3 仓内密封度

生产拱板时，专门留下拱板与拱板的间隙，通过专业人员处理，即塞缝、灌浆、防水油膏等，使每条板缝与整体仓库相结合，从而达到不漏任何气体，使整体仓内达到完全密封，从而达到应有的效果。若采用搭设满堂架，所有拱板都是通过一次性现浇，除收缩缝外，当时是还可以，但时间稍长，由于地基深陷或混凝土收缩不匀，拱板与拱板之间露出小缝隙，肉眼很难发现，导致漏气（因为太高）不易处理，从而达不到粮食储备条件的效果。

5.4 工期

该项目采用空中制作技术准备投入2个班组，每个班组同时生产3栋仓拱板，二个班组同时生产6栋仓拱板，最终工期180d，比预计工期缩短20d。

实践证明大跨度预应力钢筋混凝土拱板空中制作安装技术在工程项目中的应用取得了预期的效果。

[1]GB50204－2002,混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2002.

[2]GBJ107－87,混凝土强度检验评定标准[S].北京:中国计划出版社，1988.

[3]JGJ95-2003,冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2003.