無粘結預應力鋼筋混凝土在大跨度大空間結構上的應用

趙振山

【摘要】本文結合施工經驗對無粘結預應力鋼筋混凝土在大空間、大跨度房屋結構上的施工經驗和新的施工工藝進行分析，并對常見質量問題及預防措施進行了探討。

【關鍵詞】無粘結預應力；鋼筋混凝土；大空間和跨度；工藝

Unbonded prestressed concrete application in the large span space structures

Zhao Zhen-shan

（Daming County Xin River Construction Co.， Ltd Daming Hebei 056900）

【Abstract】Combined with construction experience of unbonded prestressed concrete are analyzed in a large space， construction experience on large-span structure houses and new construction techniques， and common quality problems and preventive measures were discussed.

【Key words】Unbonded prestressed；Reinforced concrete；Large space and span；Process

1. 引言

隨著現代工程建設的發展，為了有效控制大跨度、大空間結構中裂縫的出現，預應力技術也已經日趨成熟。本文結合施工經驗通過對具體工程的介紹，對無粘結預應力鋼筋混凝土的常見質量問題及預防措施進行了探討。

2. 工程概況

某商業綜合樓，基礎為樁基礎；主體結構為框架剪力墻結構，建筑面積5萬m2；二層地下室為車庫；地上分成主樓和裙樓；主樓框剪15層、層高4.5m，檐口高度60m；裙樓框架3層，檐口高度18m；主、裙樓以連廊相連。

3. 結構設計

某商業綜合樓主樓及裙樓總長度分別為98m和89m，均未設伸縮縫，而采用在板面設置通長鋼筋網片。在地下室梁板內，設置縱橫雙向預應力構造鋼筋、在主樓5層以上的長向梁板內施加預應力構造鋼筋，用來控制混凝土梁板裂縫；裙樓的3層為多功能廳，頂板梁跨度分別達到23m和14m，則采用預應力混凝土梁；在設計中考慮預應力鋼筋、非預應力鋼筋同時承受荷載。設計要求：梁板預應力構造鋼筋采用@800mm高強度低松弛鋼絞線；框架梁內為預應力鋼筋。

4. 無粘結預應力施工的工藝特點

后張法無粘結預應力混凝土不僅施工工藝簡單，操作方便，技術先進，張拉柵具簡單輕巧，方便移動，可在高空和小空間內工作，張拉時不占用工期，而且后張法無粘結鋼絞線預應力混凝土施工工藝是近年來在大跨度粱中廣泛應用的一種新工藝，與多年來常用的“先張法有粘結鋼絞線預應力混凝土工藝”和“后張法有粘結預應力砼工藝”相比有以下特點：

4.1 預應力筋張拉力的傳力途徑不同。傳統的“有粘結預應力混凝土工藝”預應力筋張拉后需灌漿，其預應力的張拉力由錨具及灌漿體共同作用傳遞給混凝土構件。而新的“無粘結預應力混凝土工藝”的預應力筋與混凝土構件之間沒有任何介質粘結，全靠錨具承受并傳遞預應力。故鋼絞線及錨具必須終身不生銹，對材料的材質要求很高，費用較大。

4.2 施工工序不同。“有粘結預應力混凝土工藝”在混凝土構件澆筑時需要預留孔，然后，鋪穿預應力筋進行張拉，最后灌漿填孔。“無粘結預應力混凝土工藝”在混凝土構件鋼筋綁扎時同步按設計要求布置呈拋物線狀的無粘結預應力筋，張拉后無需灌漿，簡化了工序，加快了施工進度。由于預應力束能曲線布置，使預應力筋按設計要求在構件受力部位發生最大效能，故特別適用于在大跨度梁中的運用。

5. 預應力材料選擇

（1）預應力筋采用高強度低松弛鋼絞線，鋼絞線為1860級，其性能滿足GB/T 5224-2003的要求。本工程結構設計的混凝土的強度等級分別為C40、C35、C30，預應力鋼筋張拉完成后，采用同強度等級的混凝土封閉張拉端。預應力錨固體系由錨環、夾片、承壓板、螺旋筋等組成，質量應符合《預應力筋用錨具，夾具和連接器》（GB/T14370-2007）中對錨具的質量要求。產品進場時必須具備生產廠家的產品出廠證明及質量保證書，且必須進行進場驗收。檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗。

（2）無粘結預應力鋼筋包涂由預應力專業包涂廠家采用建筑防腐油脂和高密度聚乙烯包涂而成。

6. 預應力鋼筋的下料

（1）本工程采用現場下料，下料時采用無齒砂輪切割機進行切割，下料長度按下列公式計算：L=L1+L2+L3

式中：L1——預應力鋼筋埋入構件內的長度（平面長度+曲線增長）：L2——預應力鋼筋張拉長度；L3——下料長度誤差。

（2）預應力筋的下料應在平整的場地上直線定出下料長度，并在下料場地兩端設置固定標志，每端有專人負責；切斷前應將預應力筋拉直；用砂輪切割機切斷，不得用電弧切割。對所下的預應力筋做好分區及類型編號，在其兩端做出同顏色的標志并標明長度。

7. 無粘結預應力混凝土梁施工重點

7.1 無粘接預應力鋼筋的鋪設。

（1）本工程預應力鋼筋的旌工如下：板中的預應力鋼筋的施工，在板的下層鋼筋鋪設完成以后進行鋪設，然后再鋪設梁板負筋；在梁的普通鋼筋綁扎完成后，開始鋪設框架梁的預應力鋼筋，預應力粱筋呈曲線布置。

其曲線方程為：Y1=-2FX2/LC+（h-ap）；Y2=2f（0.5L-X）2/L（0.5L-C）+ap

式中：Y1為反彎點到支座處的曲線方程；Y2為反彎點到跨中處的曲線方程；f為預應力筋曲線矢高（mm）；C預應力鋼筋曲線反彎點（m），C=0.15L；H——梁高或板厚（咖）；Y——預應力筋曲線縱坐標（mm）；X——預應力鋼筋曲線橫坐標（mm），C=0.15L；L——梁板軸線跨度（m）。endprint

（2）預應力梁筋曲線標高在支座、反彎點、跨中五個控制點由支撐架控制。無粘接預應力鋼筋在運輸及施工過程中，應防止無粘接筋包皮被其他鋼筋刺穿或劃破膠皮，如有破損，應立即用水密性膠帶進行纏繞修復，膠帶搭設寬度不應小于膠帶寬度的1/2，纏繞長度應超過破損長度，嚴重破損的應報廢。預應力筋用扎絲綁扎固定，其凈保護層厚度在梁中應大于50mm。板中應大于20mm。鋪設的預應力鋼筋要求順直，曲線平滑流暢，不得有死彎或突變，標高誤差不大于10mm。預應力鋼筋采用12的圓鋼焊接或綁扎在普通鋼筋上，并按照設計要求確定綁扎高度和位置。

7.2 混凝土澆筑。

無粘結預應力筋安放完畢并檢查合格后。安裝梁側模，側模安裝完成后須對無粘結預應力筋的矢高控制點、承壓板和固定錨具的位置進行二次檢查。在澆筑混凝土時，要保證預應力筋形狀及錨具位置準確，振搗時防止錨具、固定架位置偏移，嚴禁觸碰無粘結預應力筋的聚乙烯外皮，梁端部承壓區混凝土必須振搗實心密實，混凝土不得摻入引氣劑和含有氯離子的外加劑，以防止預應力筋銹蝕。

7.3 預應力鋼筋的張拉。

（1）根據施工方案，在混凝土強度達到設計強度的80%后方可張拉；張拉方式采用逐層施工，逐層張拉，且進行對稱施工的方法。

（2）張拉控制應力δcon=0.70*1860=1302MPa，實行超張拉3%，1302×1.03=1341.06MPa。

（3）張拉程序：讀初伸長值L1并作記錄——δcon （量測伸長值L2并作記錄），o——20%δcon （L1）-l00%δcon （L2）——103%δcon （錨固）——卸荷。實際伸長量△L與初應力伸長推算值之和與理論張拉伸長相比較誤差不超過規范要求的±6%，否則應停機檢查原因，進行必要的處理。預應力筋的張拉順序應使結構受力均勻、同步，不產生扭轉、側彎，不應使混凝土產生超應力，不應使其它構件產生過大的附加內力及變形等。因此，應遵循同步、對稱張拉的原則。預應力鋼筋變角張拉：板面變角張拉需在板面留設張拉槽，張拉端承壓墊板安裝于張拉槽內，微微保持傾斜，施工中注意保持無粘接預應力鋼筋與承壓板保持垂直。

7.4 錨具封堵。

錨具應采取防腐蝕及破損的保護措施。預應力筋錨固后的外露長度應不小于30mm，多余部分宜用砂輪鋸切割，嚴禁用電弧切割。然后在承壓板上涂刷界面處理劑，用自制的塑料蓋帽內裝防腐潤滑脂進行封錨，并用C45微膨脹混凝土封閉穴槽，確保封閉嚴密，防止錨固系統銹蝕。

8. 施工質量通病、防治及注意事項

包涂膠皮破損：避免北非預應力鋼筋直接擠壓或沖擊；穿束時無粘接筋在支撐筋上刮傷：支撐筋用圓鋼代替螺紋鋼；包涂膠皮燒傷或燙傷：嚴禁在無粘接筋附近進行氧焊作業或動焊；無粘接束水平位置偏差大：加強綁扎；無粘接筋與墊板不垂直：使無粘接筋在墊板后300mm范圍內保持垂直。固定端擠壓錨具與承壓墊板脫離：采用擠壓墊板。張拉時墊板凹陷：澆筑前檢查端部模板封堵牢固，澆筑時加強振搗。混凝土的澆筑及養護：混凝土澆筑時必須注意振動棒不得連續沖擊無粘接預應力鋼筋；對于節點和張拉端部的混凝土必須振動密實，不能在承壓板后形成孔洞。混凝土澆筑時，除按混凝土本身要求制作試塊外，還應多做一組試塊，待其強度檢驗合格后方可張拉。混凝土澆筑完成后必須及時進行養護，以保證構件張拉前混凝土不出現裂縫。

9. 結語

經過有序控制施工程序和施工質量，無粘結預應力工程順利完成。實踐證明，無粘結預應力鋼筋混凝土具有解決大跨度和大空間方面的結構優勢.未來該技術必將得到廣泛的應用。

參考文獻

[1] 陶學康.無粘結預應力混疑土設計與施工[M].北京：地震出版社，1993.

[2] 博溫.高效預應力混凝土工程技術[M].北京：中國民航出版社.1996.

[3] 陳惠玲，葉正宇.預應力混凝土有粘結及無粘結應力技術同答[M].北京：中國環境科學出版社，2001.endprint