有粘結預應力梁在大跨度商業樓結構中的應用

丘華生，李常樂，景 雪

（中國建筑第四工程局有限公司廈門分公司，福建 福州 350000）

有粘結預應力梁在大跨度商業樓結構中的應用

丘華生，李常樂，景 雪

（中國建筑第四工程局有限公司廈門分公司，福建 福州 350000）

文章結合工程實例，介紹有粘結預應力梁在大跨度商業樓結構中的設計及施工應用情況，通過應用說明有粘結預應力梁在大跨度結構中的經濟性。

有粘結預應力梁；大跨度結構；商業樓

1 預應力梁概述

預應力梁是在梁承受外荷載前，預先在其受拉區域布設預應力筋，并進行張拉、錨固、放松，建立起內應力，達到抵消或減少梁所受的部分荷載的目的。預應力梁主要用于：①混凝土裂縫控制等級要求較高的結構；②大跨度或受力較大的混凝土構件；③對結構的剛度和變形控制要求較高的構件。

2 工程概況

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

3 預應力梁設計

以C-a4地塊商業樓某層預應力梁為例，預應力梁混凝土強度等級為C40，預應力筋采用1860級高強低松弛鋼絞線。鋼絞線抗拉強度標準值fptk=1860MPa，直徑d=15.2mm，單根截面面積為140mm2，符號As，預應力筋張拉控制應力為0.7fptk=1302MPa，并進行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，屬于有粘結預應力梁。預應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表示支座高點離梁頂的矢高，f2表示跨中低點離梁底的矢高。

圖1 預應力鋼絞線曲線布置統一做法1

圖2 預應力鋼絞線曲線布置統一做法2

圖3 預應力鋼絞線曲線布置統一做法3

本工程最大跨度預應力梁長為47.00m，最長懸挑預應力梁長度為8.58m，（見圖4、圖5）

圖4 最大跨度預應力梁設計圖

圖5 最長懸挑預應力梁設計圖

4 施工工藝流程及施工方法

4.1 預應力梁施工工藝流程

工藝流程：施工圖紙深化→定位安裝→檢查及隱蔽驗收→混凝土澆搗→預應力張拉→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計圖紙，對每條梁中的預應力鋼絞絲曲線布置進行數據化處理，即計算預應力鋼絞絲曲線方程。統一以波紋管上部高度距梁面為控制高度，每隔1m設置一個定位控制點。利用excel軟件編輯曲線方程公式計算得出每1m間隔所對應的y值，標記在相應圖紙中每條預應力梁位置作為控制點（見圖6），圖中d值表示波紋管直徑。

（2）定位安裝。預應力梁中穿有預應力筋波紋管的位置直接決定了預應力筋的受力狀態，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（見圖7），鋼筋托架對波紋管及預應力筋起到支撐架設、定位及保證高度的作用。逐個焊接好后，將預應力筋穿入波紋管中并安裝在有鋼筋托架的梁中，同時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，以防混凝土澆筑時水泥漿進入管中。

本工程為有粘結預應力梁，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實。

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）檢查及隱蔽驗收。主要內容有：①根據深化后的圖紙復核波紋管的位置以固定程度，防止澆搗混凝土時波紋管位置變動引起質量事故；②檢查波紋管注漿管、固定端錨及張拉端錨是否預埋到位；③檢查波紋管和錨具連接處和波紋管預留孔連接處是否封閉嚴密，防止澆搗砼時水泥漿流入管內；④做好預應力梁混凝土澆搗前的相關隱蔽驗收書面及影像資料記錄，經甲方和監理檢查合格后方可封閉模板和澆搗混凝土。

（4）混凝土澆搗。本工程預應力梁混凝土強度等級為C40，其余梁、板混凝土強度等級為C30。澆搗混凝土時為保證預應力梁的結構特性，需按要求在交接部位用鋼絲網進行綁扎封堵，有效保證預應力梁混凝土強度等級。待預應力梁混凝土澆筑完成后2h內（不得超過2h）及時將其余梁板混凝土澆筑完成。澆筑梁板混凝土振搗時必須分別振搗鋼絲網兩邊混凝土，確保先后澆筑的混凝土有效密實連接，達到整體效果。對于節點鋼筋稠密部位重點振搗，并配合φ30振搗棒振搗，防止出現漏振，同時澆搗混凝土時嚴禁碰觸波紋管、注漿管及端部錨固件。澆搗混凝土時應按混凝土試塊制作及留置規范要求留制混凝土試塊，做好標準養護及同條件養護，以便于為后期張拉工序做準備。

（5）預應力張拉。預應力筋張拉是產生預應力構件的關鍵過程。當混凝土強度達到設計強度等級的90%以上（圖紙要求），且有甲方提供混凝土強度檢測報告，經監理工程師下達張拉通知單后方可進行預應力筋張拉。張拉順序應遵循對稱張拉的原則，張拉程序為：0→0.1σcom→1.03σcom→張拉端預應力筋切割。

預應力張拉采用張拉力控制為主，伸長值校核為輔的方法，實測伸長值與理論計算值的偏差應在-6%～+6%，當不在此范圍內時應停止張拉，查明原因后方可張拉。預應力筋理論伸長值ΔL按下式計算：

ΔL為預應力筋張拉伸值；LT為預應力筋實際長度；Es為預應力筋的實測彈性模量；Ap為預應力筋截面面積；P為預應力的平均拉力。

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

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預應力筋、防護銹蝕的作用，同時能使預應力筋與梁混凝土有效的粘結，以此控制裂縫的的開展并減輕錨具的負荷。所以必須重視波紋管的注漿。由于在高應力狀態下預應力筋容易生銹，所以張拉后應盡快注漿保護。注漿設備采用灰漿泵，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3%。

（7）張拉端封錨處理。錨具應采用細石混凝土封頭保護。封頭細石混凝土的尺寸必須大于預埋鋼板尺寸，厚度不小于100mm。將封頭四周原有混凝土鑿毛清除干凈，配鋼筋網片分層采用強度等級為C40的細石混凝土密實填補。

5 施工質量控制

預應力梁施工需由具備相應資質的單位實施，并且施工單位具備完備的質量保證體系和一定的加固工程經驗。施工前應編制預應力專項施工方案并報設計單位確認后方可進行施工。按《預應力混凝土用鋼絞線》GB/ T5224—2014規范要求選擇質量有保證、公司有信譽的廠家購買預應力筋材料，并按程序要求，在監理工程師的見證下對材料抽樣送檢。施工各道工序需嚴格按照要求。對預應力圖紙的深化尤為重要，特別是對預應力筋數據化控制的定位，直接決定了預應力筋的受力狀態。預應力梁混凝土澆搗時，嚴禁振動棒碰觸波紋管、注漿管及端部錨固件，以防波紋管偏位、構件破壞等引起質量事故。

6 經濟效益性

本工程兩個地塊商業樓共計136條預應力梁，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。大多數梁截面尺寸在400mm×1200mm至500mm×1500mm之間。對于梁數量多、跨度空間及結構承載力要求高的商業樓，采用預應力技術后在一定程度上減小了梁的截面尺寸、保證結構承載力要求和凈空間，比普通混凝土梁節約了相當部分數量的混凝土和鋼筋。同時對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，從而節約工程造價，具有一定的經濟性效益。

7 結束語

綜上，預應力梁在本工程商業樓中的設計及施工應用，在減少鋼筋用量和梁截面尺寸、節省鋼材和混凝土、降低結構自重的大跨度結構中有著明顯的優越性。同時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樓設計及施工應用積累了一定的經驗，也提供了一定的借鑒性。

[1]混凝土結構設計規范[S].GB50010-2010.

[2]混凝土結構加固設計規范[S].GB50367-2013.

[3]混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].GB50204-2015.

TU378

A

2096-2789（2016）12-0061-02