高層后張預應力框架梁施工技術控制

張青

（甘肅建投建設有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引言

隨著人們生活的不斷改善以及經濟的快速發展，高層建筑工程也得到了迅速發展，但是對于質量的要求也越來越嚴格。高層建筑工程結構具有大而高的形體結構，預應力框架梁發揮著極其重要的支撐作用。預應力框架梁自身的尺寸又相對比較大，主要目的在于平衡部分豎向荷載，受結構設計不合理、自身變形或施工技術不過關等不利因素影響，容易引起混凝土裂縫等問題，從而嚴重威脅了整體建筑工程的質量[1]。為了能夠使得高層建筑的質量有足夠的保證，就需要對后張預應力框架梁的結構設計、施工順序、工藝流程、技術要點等進行全方位控制，提出有針對性的控制策略。

2 框架梁預應力筋的線形及布置方式

2.1 框架梁預應力筋的形狀

框架梁預應力筋的形狀多采用二次拋物線形，二次拋物線方程：

式中f1—拋物線的矢高；

Li—拋物線線段的弦長。

此外，還有折線形、圓弧線、直線、懸鏈線及三次拋物線等形狀。

2.2 框架梁項應力筋的布置方式

圖1 正反拋物線相接

框架梁預應力筋的布置應盡可能與構件外荷裁引起的彎矩應相一致，以取得最佳的預應力效果。預應力筋的布置方式主要有以下幾種：

1）正反拋物線相接（圖1）：由反向相接的三段拋物線在反彎點處相接并相切，組成平滑的曲線。正反拋物線相接的布置方式一般用于支座彎矩和跨中彎矩相近的框架梁。

2）直線與拋物線相接（圖2（a））：預應力筋在梁端區段為直線、跨中區段為拋物線，直線段與拋物線相切于C、E兩點，這種布置用于支座彎矩較小的單跨框架梁。

3）非對稱布置（圖2（b））：由直線段與兩段反向相接的拋物線組成，常用于多跨連續梁的邊跨。

4）折線形布置（圖2（c））：用于有集中荷載作用的梁，或腹部開洞的梁。折線形布置預應力筋孔道摩擦損失較大。

5）正反拋物線與直線形綜合性布置（圖2（d））：梁內布有正反拋物線形相接的預應力筋，還有直線形預應力筋，適用于需要減小邊栓彎距的情況。此種布筋方法能夠使預應力筋產生的次彎矩對降低邊柱彎短產生有利影響。

圖2 框架梁預應力筋其他布置方式

2.3 多跨連續梁的預應力筋布置

通常表現為連續多波曲線，其外形應與外荷載彎短圖相符合，有效地發揮預應力的綜合效益，同時還應盡可能降低孔道摩擦引起的預應力損失。連續通長配置酌預應力筋，應注意長度與跨數的取值，以免中間跨的預應力孔道摩擦損失過大，建立的有效預應力值過低。采用兩端張拉時，連續跨效宜控制在3-5跨，長度不大于50m；采用一端張拉時，連續跨數不宣超過2跨，長度不宜超過25m。當超過上述跨數或長度時，預應力筋可采用分段布置[2]。

分段布置的方法，一般利用后澆帶（或后撓段）將通長的頂應力筋分段布置。后澆帶跨的預應力筋短束，可配置有粘結或無粘結預應力筋。

分段布置的另一種作法是措接法，即將分段的預應力筋伸過柱子至柱側梁項的預留張拉槽兩側的預應力筋相互搭接。當每段頂應力筋的長度跨越一跨或兩跨時，可一端為張拉端，另端為固定端，采用一端張拉；當跨致超過兩跨時，兩端均為張拉端。

3 施工順序和施工工藝

3.1 施工順序

框架梁的預應力筋張拉在施工過程中的順序可有3種安排：

1）逐層澆筑、逐層張拉。框架梁建筑完一層，待混凝土養護到其強度達到設計要求后，進行該層框架張拉，張拉錨固并灌漿后即可拆除模板及支撐。然后再進行上一層，自下而上逐層張層張拉。這種方法的優點：占用模板及支撐的數量少。

2）數層澆筑、順向張拉。澆筑完2～3層樓層后，再回過來自下而上進行張拉。這種方法對預應力專業施工隊伍有利，進場一次可連續作業幾層。

3）數層澆筑、逆向張拉。澆筑完2-3個樓層后，其中最上一層混凝土強度達到要求后，對該樓層施加預應力，自上而下逆向進行張拉。

3.2 施工工藝流程

支梁底模板-支一側模板-在側模上彈出螺旋管曲線位置-焊接鋼筋支架-鋪放螺旋管-安裝梁端橫向鋼筋及錨具墊板-留設灌漿孔-支另一側模板-澆筑混凝土-施加預應力-孔道灌漿-張拉端封閉防護。

4 施工技術控制

4.1 模板支拆

1）框架梁自重比較大，在支底模的過程中要注意頂撐底部位的地基務必保持平整，墊板墊平且保持穩固。

2）在梁側模上按設計圖紙尺寸，定出預應力筋索形控制點的位置及標高，尤其是反彎點、跨中及支座最高點必須定準。用墨線連接各點，形成預應力筋索形線。注意圖紙尺寸是孔道中心線，因此定各點標高時，應減去螺旋管半徑（指外徑），作為鋼筋支架的上平線[3]。

3）由于預應力梁張拉后產生反拱，所以，在支梁底模的過程中，起拱值比一般砼框架梁稍小，可按跨度的千分之0.5至千分之1.0起拱。

4）采用“逐層灌注、逐層張拉”的流程時，為了節約時間、促進模板周轉速度，支模過程中使緊鄰的兩根梁成為一組，按照先內側，再螺旋管，并同時安裝樓板底模板以及搭接鋼筋的順序進行（圖3）。

5）梁側模設置水平間距1000至1500mm的對拉螺栓。

6）預應力張拉之前，卸載梁側模和現場澆灌的樓板之底模，以最大限度地降低施加預應力過程中的約束作用。

圖3 框架梁支模方法

7）預應力筋張拉結束以后，孔道水泥灌漿后經測試，水泥漿硬度值為1.5N/mm，此種情況下即可卸載梁底模及支撐。

4.2 鋪設金屬螺旋管

1）依照梁側模板上標出的控制點標高，焊好各點的鋼筋支架。鋼筋支架焊在箍筋上，在箍筋下面墊好墊塊（圖4）。

圖4 金屬螺旋管固定方法

2）各點支架焊好后，鋪設金屬螺旋管，并與鋼筋支架綁扎固定。如有上下兩排預應力筋時，先將底排螺旋管安放好，再焊上排螺旋管的支架。焊上排支架時，用濕布蓋住下排螺旋管，防止被焊渣灼傷；同時，螺旋管與支架或鋼筋的接觸部位用絕熱材料隔開，焊后再抽出。

3）螺旋管在安裝過程中應盡量避免反復彎曲，防止：開裂。

4）螺旋管端部應伸出蜇埋鋼板孔洞外約20mm，鋼板與螺旋管中心線相垂直。承壓鋼板用M6螺栓固定在梁端模板上，螺旋筋安裝時頂緊墊板，用20＃鐵線固定在主筋上[4]。

5）螺旋管鋪設要平直、起弧處要和順。與非預應力筋相碰時，應保證螺旋管的位置，保持螺旋管處于順直狀態。

4.3 混凝土澆筑

1）梁端部、梁柱節點處等關鍵部位，采用小直徑振動棒仔細振搗，確保搗固密實。

2）振搗時振動棒不得碰螺旋管。

3）混凝土灌注后要立即清孔，保證孔道暢通。如果采用先穿束，澆筑混凝土后，通過以鋁青銅、鈹青銅作為毛坯的手拉葫蘆將成束的預應力筋來回進行抽動。

4）工字梁截面的框架梁，高度較大，應在腹板下部與梁側模交接處開孔200mmx200mm（間距1500mm），作為振搗孔。

4.4 穿束

將編好束的預應力筋插入工或借助機械穿入孔道，在預應力筋端部套上自制的必穿束帽，以利于順利穿過。也可在混凝土澆筑前將預應力筋穿入金屬螺旋內。

4.5 施加預應力

1）砼強度符合設計要求標準才可以張拉預應力筋。

2）選擇后張法應力控制法張拉，并查驗預應力筋的伸長值。

3）為削弱因預應力筋應力松馳、孔道摩擦、分批張拉等不良影響引起的預應力流失，可選擇超張拉法，但張拉應力不高于張拉控制應力閾值范圍。

4.6 孔道灌漿

1）孔道灌漿孔的位置，對多跨連續梁，可設置在中部支座處的孔道最高部位。

2）灌漿孔的塑料伸出梁頂面約400mm，混凝土澆筑前在塑料管內插入一段短鋼筋，以防止在振搗時塑料管被擠變形。為了防止螺旋管上覆漿孔的開洞處滲入水泥漿，螺旋管的洞口可先不打開，待混凝土澆筑后，再在螺旋管上打洞、將灌漿孔貫通。

3）水泥漿選擇普通硅酸鹽水泥，水灰比0.4-0.45。水泥漿可放入木質磺酸鈣等減水劑，以優化水泥漿的性能，但禁止參用含有氧化物的外加劑。

4）預應力筋張拉后，應及時進行孔道撒漿。如在中間灌漿孔灌漿，應先用木塞將梁端錨其中心的出氣孔堵塞，然后從梁中灌孔注入水泥漿，直至兩端泌水孔中排出濃水泥漿。必要時可進行二次補漿，以增加孔道內水泥漿的密實性。

5 結語

本文所介紹的后張預應力框架梁施工技術實用性強，工藝先進，對于現場施工技術人員有很好的借鑒意義。為最大化實現高層建筑的質量和安全，要求施工技術人員充分掌握框架梁施工工藝和施工流程，采用新技術、新工藝、新材料，不斷提高預應力框架梁的施工水平。