丘華生，李常樂(lè)，景 雪

（中國(guó)建筑第四工程局有限公司廈門分公司，福建 福州 350000）

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁在大跨度商業(yè)樓結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

丘華生，李常樂(lè)，景 雪

（中國(guó)建筑第四工程局有限公司廈門分公司，福建 福州 350000）

文章結(jié)合工程實(shí)例，介紹有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁在大跨度商業(yè)樓結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)及施工應(yīng)用情況，通過(guò)應(yīng)用說(shuō)明有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁在大跨度結(jié)構(gòu)中的經(jīng)濟(jì)性。

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁；大跨度結(jié)構(gòu)；商業(yè)樓

1 預(yù)應(yīng)力梁概述

預(yù)應(yīng)力梁是在梁承受外荷載前，預(yù)先在其受拉區(qū)域布設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，并進(jìn)行張拉、錨固、放松，建立起內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到抵消或減少梁所受的部分荷載的目的。預(yù)應(yīng)力梁主要用于：①混凝土裂縫控制等級(jí)要求較高的結(jié)構(gòu)；②大跨度或受力較大的混凝土構(gòu)件；③對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度和變形控制要求較高的構(gòu)件。

2 工程概況

工程由C-a3、C-a4兩個(gè)地塊組成，總建筑面積約31.7萬(wàn)m2。其中C-a3地塊由一棟39F的超高層辦公樓和地下三層、地上四層的商業(yè)綜合體組成，綜合體主要為主力店、零售商鋪、溜冰場(chǎng)、KTV、影院。C-a4地塊由一棟56F的超高層辦公樓和地下三層、地上五層的商業(yè)綜合體組成。該商業(yè)綜合體內(nèi)設(shè)有中庭，地上均采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。由于建筑上對(duì)大空間的要求及設(shè)備功能的布置，兩棟商業(yè)樓地上各層結(jié)構(gòu)中大跨度梁和懸挑梁大部分采用預(yù)應(yīng)力梁，均沿著X方向分布。

3 預(yù)應(yīng)力梁設(shè)計(jì)

以C-a4地塊商業(yè)樓某層預(yù)應(yīng)力梁為例，預(yù)應(yīng)力梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，預(yù)應(yīng)力筋采用1860級(jí)高強(qiáng)低松弛鋼絞線。鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1860MPa，直徑d=15.2mm，單根截面面積為140mm2，符號(hào)As，預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力為0.7fptk=1302MPa，并進(jìn)行3%的超張拉。張拉端錨具采用夾片錨，固定端錨具采用擠壓錨，屬于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁。預(yù)應(yīng)力筋曲線布置有三種方式（見圖1、圖2、圖3），表示方法分別為（f1，f2，f3）、（L，f2，f1）和（Xt，f1，f2），其中f1、f3表示支座高點(diǎn)離梁頂?shù)氖父?，f2表示跨中低點(diǎn)離梁底的矢高。

圖1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線曲線布置統(tǒng)一做法1

圖2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線曲線布置統(tǒng)一做法2

圖3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線曲線布置統(tǒng)一做法3

本工程最大跨度預(yù)應(yīng)力梁長(zhǎng)為47.00m，最長(zhǎng)懸挑預(yù)應(yīng)力梁長(zhǎng)度為8.58m，（見圖4、圖5）

圖4 最大跨度預(yù)應(yīng)力梁設(shè)計(jì)圖

圖5 最長(zhǎng)懸挑預(yù)應(yīng)力梁設(shè)計(jì)圖

4 施工工藝流程及施工方法

4.1 預(yù)應(yīng)力梁施工工藝流程

工藝流程：施工圖紙深化→定位安裝→檢查及隱蔽驗(yàn)收→混凝土澆搗→預(yù)應(yīng)力張拉→波紋管注漿→張拉端封錨處理。

4.2 施工方法

（1）施工圖紙深化。定位放線前先按照設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)每條梁中的預(yù)應(yīng)力鋼絞絲曲線布置進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，即計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼絞絲曲線方程。統(tǒng)一以波紋管上部高度距梁面為控制高度，每隔1m設(shè)置一個(gè)定位控制點(diǎn)。利用excel軟件編輯曲線方程公式計(jì)算得出每1m間隔所對(duì)應(yīng)的y值，標(biāo)記在相應(yīng)圖紙中每條預(yù)應(yīng)力梁位置作為控制點(diǎn)（見圖6），圖中d值表示波紋管直徑。

（2）定位安裝。預(yù)應(yīng)力梁中穿有預(yù)應(yīng)力筋波紋管的位置直接決定了預(yù)應(yīng)力筋的受力狀態(tài)，所以必須按已深化后的圖紙施工。在已綁扎好的梁鋼筋籠箍筋上采用A10鋼筋加工，焊接鋼筋托架作為固定控制點(diǎn)（見圖7），鋼筋托架對(duì)波紋管及預(yù)應(yīng)力筋起到支撐架設(shè)、定位及保證高度的作用。逐個(gè)焊接好后，將預(yù)應(yīng)力筋穿入波紋管中并安裝在有鋼筋托架的梁中，同時(shí)采用鐵絲將波紋管與鋼筋托架綁扎牢固。

波紋管接頭采用接頭管連接，接頭管長(zhǎng)度為300mm（見圖8），連接處用防水膠布包扎好，以防混凝土澆筑時(shí)水泥漿進(jìn)入管中。

本工程為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁，采用水泥漿壓力注漿，所以需要在每條梁端支座位置設(shè)置注漿管。注漿管必須伸入波紋管，向上外露引出梁頂面不小于400mm，端頭用防水膠帶包裹嚴(yán)實(shí)。

圖6 波紋管曲線方程圖

圖7 鋼筋托架加工示意圖

圖8 波紋管接頭連接示意圖

（3）檢查及隱蔽驗(yàn)收。主要內(nèi)容有：①根據(jù)深化后的圖紙復(fù)核波紋管的位置以固定程度，防止?jié)矒v混凝土?xí)r波紋管位置變動(dòng)引起質(zhì)量事故；②檢查波紋管注漿管、固定端錨及張拉端錨是否預(yù)埋到位；③檢查波紋管和錨具連接處和波紋管預(yù)留孔連接處是否封閉嚴(yán)密，防止?jié)矒v砼時(shí)水泥漿流入管內(nèi)；④做好預(yù)應(yīng)力梁混凝土澆搗前的相關(guān)隱蔽驗(yàn)收書面及影像資料記錄，經(jīng)甲方和監(jiān)理檢查合格后方可封閉模板和澆搗混凝土。

（4）混凝土澆搗。本工程預(yù)應(yīng)力梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，其余梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。澆搗混凝土?xí)r為保證預(yù)應(yīng)力梁的結(jié)構(gòu)特性，需按要求在交接部位用鋼絲網(wǎng)進(jìn)行綁扎封堵，有效保證預(yù)應(yīng)力梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)。待預(yù)應(yīng)力梁混凝土澆筑完成后2h內(nèi)（不得超過(guò)2h）及時(shí)將其余梁板混凝土澆筑完成。澆筑梁板混凝土振搗時(shí)必須分別振搗鋼絲網(wǎng)兩邊混凝土，確保先后澆筑的混凝土有效密實(shí)連接，達(dá)到整體效果。對(duì)于節(jié)點(diǎn)鋼筋稠密部位重點(diǎn)振搗，并配合φ30振搗棒振搗，防止出現(xiàn)漏振，同時(shí)澆搗混凝土?xí)r嚴(yán)禁碰觸波紋管、注漿管及端部錨固件。澆搗混凝土?xí)r應(yīng)按混凝土試塊制作及留置規(guī)范要求留制混凝土試塊，做好標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)及同條件養(yǎng)護(hù)，以便于為后期張拉工序做準(zhǔn)備。

（5）預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力筋張拉是產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的關(guān)鍵過(guò)程。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的90%以上（圖紙要求），且有甲方提供混凝土強(qiáng)度檢測(cè)報(bào)告，經(jīng)監(jiān)理工程師下達(dá)張拉通知單后方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉。張拉順序應(yīng)遵循對(duì)稱張拉的原則，張拉程序?yàn)椋?→0.1σcom→1.03σcom→張拉端預(yù)應(yīng)力筋切割。

預(yù)應(yīng)力張拉采用張拉力控制為主，伸長(zhǎng)值校核為輔的方法，實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與理論計(jì)算值的偏差應(yīng)在-6%～+6%，當(dāng)不在此范圍內(nèi)時(shí)應(yīng)停止張拉，查明原因后方可張拉。預(yù)應(yīng)力筋理論伸長(zhǎng)值ΔL按下式計(jì)算：

ΔL為預(yù)應(yīng)力筋張拉伸值；LT為預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際長(zhǎng)度；Es為預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)測(cè)彈性模量；Ap為預(yù)應(yīng)力筋截面面積；P為預(yù)應(yīng)力的平均拉力。

對(duì)于張拉端群錨（見圖9），將錨固后外露長(zhǎng)度大于30mm多余部分的預(yù)應(yīng)力筋采用砂輪鋸切割掉，清理干凈錨具、錨墊板及預(yù)應(yīng)力筋上的雜物，并涂上環(huán)氧樹脂作防銹處理。

圖9 張拉端群錨大樣圖

（6）波紋管注漿。波紋管注漿能夠起到保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋、防護(hù)銹蝕的作用，同時(shí)能使預(yù)應(yīng)力筋與梁混凝土有效的粘結(jié)，以此控制裂縫的的開展并減輕錨具的負(fù)荷。所以必須重視波紋管的注漿。由于在高應(yīng)力狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力筋容易生銹，所以張拉后應(yīng)盡快注漿保護(hù)。注漿設(shè)備采用灰漿泵，注漿材料用42.5普通硅酸鹽水泥參0.5‰鋁粉和1%高效減水劑，水灰比控制在0.4左右，水泥漿的3h的泌水率宜控制在2%，最大不得超過(guò)3%。

（7）張拉端封錨處理。錨具應(yīng)采用細(xì)石混凝土封頭保護(hù)。封頭細(xì)石混凝土的尺寸必須大于預(yù)埋鋼板尺寸，厚度不小于100mm。將封頭四周原有混凝土鑿毛清除干凈，配鋼筋網(wǎng)片分層采用強(qiáng)度等級(jí)為C40的細(xì)石混凝土密實(shí)填補(bǔ)。

5 施工質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力梁施工需由具備相應(yīng)資質(zhì)的單位實(shí)施，并且施工單位具備完備的質(zhì)量保證體系和一定的加固工程經(jīng)驗(yàn)。施工前應(yīng)編制預(yù)應(yīng)力專項(xiàng)施工方案并報(bào)設(shè)計(jì)單位確認(rèn)后方可進(jìn)行施工。按《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》GB/ T5224—2014規(guī)范要求選擇質(zhì)量有保證、公司有信譽(yù)的廠家購(gòu)買預(yù)應(yīng)力筋材料，并按程序要求，在監(jiān)理工程師的見證下對(duì)材料抽樣送檢。施工各道工序需嚴(yán)格按照要求。對(duì)預(yù)應(yīng)力圖紙的深化尤為重要，特別是對(duì)預(yù)應(yīng)力筋數(shù)據(jù)化控制的定位，直接決定了預(yù)應(yīng)力筋的受力狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力梁混凝土澆搗時(shí)，嚴(yán)禁振動(dòng)棒碰觸波紋管、注漿管及端部錨固件，以防波紋管偏位、構(gòu)件破壞等引起質(zhì)量事故。

6 經(jīng)濟(jì)效益性

本工程兩個(gè)地塊商業(yè)樓共計(jì)136條預(yù)應(yīng)力梁，其中跨度在20～47m的梁有63條，懸挑梁有60條，其余為14～20m的梁。大多數(shù)梁截面尺寸在400mm×1200mm至500mm×1500mm之間。對(duì)于梁數(shù)量多、跨度空間及結(jié)構(gòu)承載力要求高的商業(yè)樓，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)后在一定程度上減小了梁的截面尺寸、保證結(jié)構(gòu)承載力要求和凈空間，比普通混凝土梁節(jié)約了相當(dāng)部分?jǐn)?shù)量的混凝土和鋼筋。同時(shí)對(duì)大跨度及懸挑梁的裂縫寬度及撓度控制起到了較好的作用，從而節(jié)約工程造價(jià)，具有一定的經(jīng)濟(jì)性效益。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上，預(yù)應(yīng)力梁在本工程商業(yè)樓中的設(shè)計(jì)及施工應(yīng)用，在減少鋼筋用量和梁截面尺寸、節(jié)省鋼材和混凝土、降低結(jié)構(gòu)自重的大跨度結(jié)構(gòu)中有著明顯的優(yōu)越性。同時(shí)在混凝土裂縫控制等方面取得了一定的成功，為后期其它工程商業(yè)樓設(shè)計(jì)及施工應(yīng)用積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，也提供了一定的借鑒性。

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].GB50010-2010.

[2]混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].GB50367-2013.

[3]混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].GB50204-2015.

TU378

A

2096-2789（2016）12-0061-02