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大跨空間拱殼結(jié)構(gòu)因其優(yōu)美的造型而受到建筑師和業(yè)主的青睞，近年來發(fā)展十分迅速。拱殼結(jié)構(gòu)體系分析和設(shè)計時，需要解決的一個關(guān)鍵問題就是如何處理拱殼結(jié)構(gòu)在支承處產(chǎn)生的水平推力。本文以河北體育中心項目為案例論述目前工程中常用的預(yù)應(yīng)力水平推力解決方案。
一、工程概況
河北奧林匹克體育中心游泳跳水館100米跨采用拱殼鋼結(jié)構(gòu)，由于拱殼結(jié)構(gòu)本身的特點，在支座處產(chǎn)生較大的水平推力，從而使下部的支承結(jié)構(gòu)處于承受水平力的不利狀態(tài)，為了避免直接傳遞到下部支承結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)就是處理這類問題的好辦法，我們在拱架的兩個支承點之間設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絞線，從而把對支承結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的推力轉(zhuǎn)化為由預(yù)應(yīng)力鋼絞線承擔(dān)的內(nèi)力，減小變形的作用。本工程在游泳跳水館-1m標(biāo)高板部分采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，在2-A/2-M軸中布置8束9孔直線型有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，均采用雙端張拉。
二、預(yù)應(yīng)力張拉施工過程模擬分析
根據(jù)總體施工部署，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工過程模擬分析。計算模型共分成以下5個施工階段，并分析各個施工階段拱桁架下混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場、位移場，為預(yù)應(yīng)力張拉過程提供理論依據(jù)，以確保施工過程的安全可靠。
(一)施工階段
第1階段：下部混凝土主體結(jié)構(gòu)完成,此時預(yù)應(yīng)力筋未張拉;
第2階段：鋼結(jié)構(gòu)拱桁架支撐未拆除之前，進(jìn)行第一次張拉，第一次張拉只張拉50%預(yù)應(yīng)力筋(對角張拉，4個9孔，見附圖);
第3階段：鋼結(jié)構(gòu)大拱支撐開始拆除;
注：拆除大拱支撐必須在2天以內(nèi)完成
第4階段：鋼結(jié)構(gòu)大拱支撐拆除后，進(jìn)行第2批預(yù)應(yīng)力筋張拉，第二批把張拉剩余50%預(yù)應(yīng)力筋(對角張拉，4個9孔，見附圖);
注：考慮到拱桁架拱腳推力主要由自身自重及自身承受的荷載有關(guān)，與拱桁架之外的鋼結(jié)構(gòu)關(guān)系不大，故拱桁架支撐拆除之后，即可進(jìn)行第2批預(yù)應(yīng)力張拉。
第5階段：屋面板安裝完成,各種屋面荷載施加完成
(二)計算結(jié)果
2.1 位移結(jié)果
第1階段拱下結(jié)構(gòu)位移(mm,沿長度方向)
第2階段拱下結(jié)構(gòu)位移(mm,沿長度方向)
第3階段拱下結(jié)構(gòu)位移(mm,沿長度方向)
第4階段拱下結(jié)構(gòu)位移(mm,沿長度方向)
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