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摘要：本文主要介绍了超长结构有粘结预应力梁后张法设计与施工技术，分析了设计要点和合理的施工方案，以房屋建筑实例说明有粘结预应力混凝土技术在超长结构中的应用。
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关键词：有粘结预应力结构；高层建筑超长结构；结构设计；施工技术
Abstract: This paper mainly introduces the structure of unbonded prestressed concrete beams have long after the design method and construction of technology, analyzes the key points of the design and reasonable of construction project, with housing construction example bonded prestressing concrete technology in super-length structure of application.
Keywords: the unbonded prestressed concrete structure; high-rise building super-length structure; structure design; construction technology
中图分类号：U415.6文献标识码：A 文章编号：
1 引言
现浇钢筋混凝土框架结构或框剪结构因其布局灵活、造价低廉、结构刚度好、使用维护简单方便等优点成为工业与民用建筑中最为普遍采用的一种结构形式，但当柱网达到8、9米以上或楼面荷载较大时就存在结构强度、刚度和使用空间之间的矛盾，这时采用部分预应力框架结构是比较合适的，设计中也比较容易处理。有时由于形成大空间的需要，设计中也经常遇到顶层抽柱或下部几层拔柱等情况，柱网在此产生了突变，继续采用普通钢筋混凝土梁板显然不合适，假如空间较规则整齐，顶层作为屋面可以采用网架、轻钢等结构形式，下部可以按转换大梁设计。问题在于有时抽掉的柱子不很多，形成的空间不很大，且不太规则，采用网架、轻型桁架等结构不经济；或者有时屋面需作为屋顶花园或运动场地，采用网架、轻型桁架等结构既不经济又不合适。针对这样的情况，在需要的屋面或楼面梁中适当配置预应力钢筋，既减小了梁高，又能有效地控制裂缝，同样不失为设计中一种较好的处理手段。
2 预应力结构设计
进行预应力结构设计，应先掌握预应力混凝土理论，具备一定的工程实际经验，仅依靠软件程序是不行的。掌握荷载平衡这样的分析方法，有助于直观判断预应力筋的索形布置和调整预应力度满足设计要求。采用电算程序进行抗裂验算以及配筋计算时，设计应满足正常使用极限状态、承载能力极限状态以及耐久性的要求。针对结构多样复杂性。对不同情况的构件采取不同的控制标准。
由于预应力构件常会对相关联的构件产生作用，在梁、板、柱中产生不利次应力，并由此引起次应力裂缝和预应力损失，因此实际工作中对预应力混凝土结构应进行整体设计，着重全面概念设计，尤其在部分预应力混凝土结构和局部预应力混凝土结构中。
应考虑锚固张拉端时预应力施加压力大，受力面积小，因此在设计中不能忽略局部承压设计，且须加强构造。针对常见的预应力筋与非预应力筋打架现象，应在设计中加以考虑，对放样不满足要求的，采用合并钢筋并局部加强约束等办法克服，对构件局部易发生的劈裂、冲切、拉崩等破坏现象在构造上应结合具体情况予以处理。
预应力混凝土结构的施工和使用工况往往有较大区别，设计时应注意区分不同的工况和阶段进行计算或验算，注意相关阶段的具体荷载和结构体系采用不同的作用效应系数和抗力系数。预应力混凝土设计也应掌握相关的施工机理，了解预应力钢筋、锚具等产品的性能，了解有关张拉机具的作用机理及有关测试手段和机理，了解此类施工要素便于优化设计，从而使工程得到显著的经济效益和社会效益。
3 预应力施工技术
3.1 材料及用具选择
预应力筋选用的热处理钢筋、钢丝、钢绞线的品种、直径和规格需符合国家标准和设计要求，有出厂质量证明书反复试报告；冷拉Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋还应有冷拉后的机械性能试验报告；预应力筋的锚具、夹具和连接器的形式需符合技术要求，并按《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定进行验收和组装件的静载试验；灌浆所使用的水泥不应低于C40，普通硅酸盐水泥或按设计要求选用。在施工使用的机具方面，主要包括液压拉伸机、电动高压油泵、灌浆机具、试模等，这些器具使用前也必须经过检查验收。
3.2 大跨度有粘结预应力梁后张法施工流程
在下料环节，下料前，应检验对预应力筋的规格、品种是否符合设计要求。有粘结预应力筋展开后应平顺，不得有弯折，无裂纹、小刺、机械损伤和油污等。下料时，下料长度应考虑设计曲线长度、张拉设备、施工方法等因素。预应力筋应采用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割。在运输和退房过程中要分类存放并注意防水防潮。
在布束时，需用波纹管形成预留孔道，其规格、数量、形状等指标均应符合设计要求：①孔道平顺，且端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线；②成孔具有良好的密封性，接头严密不漏浆；③灌浆孔的间距应保持在30m以内；④在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水孔；⑤采取有效的防锈蚀措施，钢绞线编束时，应理顺并捆扎成束。
浇筑是一个重要流程，为确保工程质量，在浇筑前，对有粘结预应力束数量规格、控制尺寸、灌浆管及端部的预埋处理等方面进行验收，合格后方可浇筑。浇筑时，严禁踩压波纹管、预应力束、支承马凳、灌浆管及端部预埋件。振捣时，振动棒不得碰到波纹管、锚具等，以确保预应力筋的束形和锚具的位置准确，同时预应力专业班组应派人看护并随时提醒泥水操作人员兼顾。浇筑后，需注意养护，确保其承压力。
张拉前需清理承压板面，安装锚具时，锚板应对正，夹片应打紧，且片位要均匀。
灌浆是有粘结预应力施工的重要环节，孔道内水泥浆应密实饱满。灌浆前孔道应清洁，灌浆应均匀地进行，速度不能太快，不得中断，并应排气通顺。灌浆时应按照配合比报告拌制水泥浆。其水灰比不应大于0.45，搅拌后3小时泌水率在2～3%之间。灌浆用的水泥浆抗压强度不应小于30N/mm2。
封锚是最后一个流程，外露部分宜采用机械方法切割，其外露长度不宜小于预应力筋直径的1.5倍，且不小于30mm。
4 工程实例
4.1 工程概况
某市综合楼工程，共十八层，其中地下有一层，地上有十七层，总建筑面积19300m2，建筑总高度达76m。该建筑东西南三面有裙房，南裙房三层有一个大会议室，室内没有柱，梁采用大跨度预应力结构，其轴线尺寸为816.7m。
4.2 设计要点
对于如本工程这一类活荷载大、楼盖厚重、跨度也较大的结构，有几点值得注意：（1）在普通钢筋混凝土结构中，极限破坏时支座混凝土受压区高度限制为x≤ξh0 ，一般ξ≤0.45很容易满足，但在预应力结构中这一条件控制为ξ≤0.35h0甚至更小，因荷载大，往往不容易满足，所以在详细计算前，特别是采用手算时，对这一条件进行估算就能少走重复之路。（2）因活荷载所占比例较大，梁板截面刚度不宜过小，以防活荷的不均匀分布造成结构扭转，配筋时也需注意梁上部非预应力筋不能太少，以免预应力产生过大反拱造成上部梁面开裂。（3）柱截面及与柱相交的连梁截面均不宜太小，柱截面太小因柱大偏压配筋过多，使梁柱节点钢筋过分拥挤，影响混凝土浇捣密实性；这一类框架梁与柱的线刚度比宜控制在0.5~1.2之间，对结构整体刚度较有利。
4.3 大跨度有粘结预应力梁施工
在材料选取时，预应力筋采用强度等级为1860Mpa的预应力钢绞线，锚具采用LQM型夹片锚具，波纹管采用的是金属波纹管，灌浆材料选用的是普通硅酸盐水泥、高效早强减水剂和微膨胀剂。
在用具上，采用ZB-500高压电动油泵，及穿心式千斤顶。
在施工方面，按照设计进行埋管，埋设波纹管的间距为0.6～1.0m，对于接头密封性不好的，采用胶带进行修补；波纹管埋好后，进行钢绞线穿束，先将钢绞线包扎好，在整束穿入波纹管；在灌浆孔的安装方面，在预应力筋铺设后进行灌浆管的埋设，同时灌浆孔高度高出混凝土表面0.3m；在进行混凝土浇筑工作时，派专人看护同时非常注重养护工作，确保混凝土有足够的承压力。
5 结束语
从众多工程实践证明，采用预应力技术和合理布置后浇带是解决超常结构混凝土开裂的有效途径。 在高层中，施加预应力能起承受主要竖向荷载而降低构件尺寸的作用。所以在保持总高度不变的情况下，采用预应力方案可以增加建筑物层数，从而取得显著的经济效益。 预应力结构配筋计算应根据实际情况而定，对同一幢建筑中的不同构件，同一个构件的不同工况都应采取相应不同的设计标准。预应力结构设计应全面、深入考虑合理的构造设计和恰当的施工方法、顺序，这有利于指导施工各方配合，保证施工进度和工程质量。
参考文献：
[1] 陶学康.后张预应力混凝土设计手册.北京：中国建筑工业出版社.
[2] 徐焱，苏文元.超长结构中预应力的应用.新世纪预应力技术创新学术交流会论文集.
[3] 李斌等.浅议后张法预应力T梁施工的技术要点.科技向导,2010;6： 185～186
[4] 混凝土结构设计规范.GB50010-2002.
作者简介：王勇：大学本科，籍贯：广东郁南，出生日期：1978-12-24，
毕业院校：五邑大学土木工程城镇建设专业，研究方向：建筑结构设计 |
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发表于 2018-7-16 20:21:34