丘华生，李常乐，景 雪
（中国建筑第四工程局有限公司厦门分公司，福建 福州 350000）
摘 要：文章结合工程实例，介绍有粘结预应力梁在大跨度商业楼结构中的设计及施工应用情况，通过应用说明有粘结预应力梁在大跨度结构中的经济性。
关键词：有粘结预应力梁；大跨度结构；商业楼
预应力梁是在梁承受外荷载前，预先在其受拉区域布设预应力筋，并进行张拉、锚固、放松，建立起内应力，达到抵消或减少梁所受的部分荷载的目的。预应力梁主要用于：①混凝土裂缝控制等级要求较高的结构；②大跨度或受力较大的混凝土构件；③对结构的刚度和变形控制要求较高的构件。
工程由C-a3、C-a4两个地块组成，总建筑面积约31.7万m2。其中C-a3地块由一栋39F的超高层办公楼和地下三层、地上四层的商业综合体组成，综合体主要为主力店、零售商铺、溜冰场、KTV、影院。C-a4地块由一栋56F的超高层办公楼和地下三层、地上五层的商业综合体组成。该商业综合体内设有中庭，地上均采用钢筋混凝土框架结构体系。由于建筑上对大空间的要求及设备功能的布置，两栋商业楼地上各层结构中大跨度梁和悬挑梁大部分采用预应力梁，均沿着X方向分布。
以C-a4地块商业楼某层预应力梁为例，预应力梁混凝土强度等级为C40，预应力筋采用1860级高强低松弛钢绞线。钢绞线抗拉强度标准值fptk=1860MPa，直径d=15.2mm，单根截面面积为140mm2，符号As，预应力筋张拉控制应力为0.7fptk=1302MPa，并进行3%的超张拉。张拉端锚具采用夹片锚，固定端锚具采用挤压锚，属于有粘结预应力梁。预应力筋曲线布置有三种方式（见图1、图2、图3），表示方法分别为（f1，f2，f3）、（L，f2，f1）和（Xt，f1，f2），其中f1、f3表示支座高点离梁顶的矢高，f2表示跨中低点离梁底的矢高。
图1 预应力钢绞线曲线布置统一做法1
图2 预应力钢绞线曲线布置统一做法2
图3 预应力钢绞线曲线布置统一做法3
本工程最大跨度预应力梁长为47.00m，最长悬挑预应力梁长度为8.58m，（见图4、图5）
图4 最大跨度预应力梁设计图
图5 最长悬挑预应力梁设计图
4.1 预应力梁施工工艺流程
工艺流程：施工图纸深化→定位安装→检查及隐蔽验收→混凝土浇捣→预应力张拉→波纹管注浆→张拉端封锚处理。
4.2 施工方法
（1）施工图纸深化。定位放线前先按照设计图纸，对每条梁中的预应力钢绞丝曲线布置进行数据化处理，即计算预应力钢绞丝曲线方程。统一以波纹管上部高度距梁面为控制高度，每隔1m设置一个定位控制点。利用excel软件编辑曲线方程公式计算得出每1m间隔所对应的y值，标记在相应图纸中每条预应力梁位置作为控制点（见图6），图中d值表示波纹管直径。
（2）定位安装。预应力梁中穿有预应力筋波纹管的位置直接决定了预应力筋的受力状态，所以必须按已深化后的图纸施工。在已绑扎好的梁钢筋笼箍筋上采用A10钢筋加工，焊接钢筋托架作为固定控制点（见图7），钢筋托架对波纹管及预应力筋起到支撑架设、定位及保证高度的作用。逐个焊接好后，将预应力筋穿入波纹管中并安装在有钢筋托架的梁中，同时采用铁丝将波纹管与钢筋托架绑扎牢固。
波纹管接头采用接头管连接，接头管长度为300mm（见图8），连接处用防水胶布包扎好，以防混凝土浇筑时水泥浆进入管中。
本工程为有粘结预应力梁，采用水泥浆压力注浆，所以需要在每条梁端支座位置设置注浆管。注浆管必须伸入波纹管，向上外露引出梁顶面不小于400mm，端头用防水胶带包裹严实。
图6 波纹管曲线方程图
图7 钢筋托架加工示意图
图8 波纹管接头连接示意图
（3）检查及隐蔽验收。主要内容有：①根据深化后的图纸复核波纹管的位置以固定程度，防止浇捣混凝土时波纹管位置变动引起质量事故；②检查波纹管注浆管、固定端锚及张拉端锚是否预埋到位；③检查波纹管和锚具连接处和波纹管预留孔连接处是否封闭严密，防止浇捣砼时水泥浆流入管内；④做好预应力梁混凝土浇捣前的相关隐蔽验收书面及影像资料记录，经甲方和监理检查合格后方可封闭模板和浇捣混凝土。
（4）混凝土浇捣。本工程预应力梁混凝土强度等级为C40，其余梁、板混凝土强度等级为C30。浇捣混凝土时为保证预应力梁的结构特性，需按要求在交接部位用钢丝网进行绑扎封堵，有效保证预应力梁混凝土强度等级。待预应力梁混凝土浇筑完成后2h内（不得超过2h）及时将其余梁板混凝土浇筑完成。浇筑梁板混凝土振捣时必须分别振捣钢丝网两边混凝土，确保先后浇筑的混凝土有效密实连接，达到整体效果。对于节点钢筋稠密部位重点振捣，并配合φ30振捣棒振捣，防止出现漏振，同时浇捣混凝土时严禁碰触波纹管、注浆管及端部锚固件。浇捣混凝土时应按混凝土试块制作及留置规范要求留制混凝土试块，做好标准养护及同条件养护，以便于为后期张拉工序做准备。
（5）预应力张拉。预应力筋张拉是产生预应力构件的关键过程。当混凝土强度达到设计强度等级的90%以上（图纸要求），且有甲方提供混凝土强度检测报告，经监理工程师下达张拉通知单后方可进行预应力筋张拉。张拉顺序应遵循对称张拉的原则，张拉程序为：0→0.1σcom→1.03σcom→张拉端预应力筋切割。
预应力张拉采用张拉力控制为主，伸长值校核为辅的方法，实测伸长值与理论计算值的偏差应在-6%～+6%，当不在此范围内时应停止张拉，查明原因后方可张拉。预应力筋理论伸长值ΔL按下式计算：
ΔL为预应力筋张拉伸值；LT为预应力筋实际长度；Es为预应力筋的实测弹性模量；Ap为预应力筋截面面积；P为预应力的平均拉力。
对于张拉端群锚（见图9），将锚固后外露长度大于30mm多余部分的预应力筋采用砂轮锯切割掉，清理干净锚具、锚垫板及预应力筋上的杂物，并涂上环氧树脂作防锈处理。
图9 张拉端群锚大样图
（6）波纹管注浆。波纹管注浆能够起到保护预应力筋、防护锈蚀的作用，同时能使预应力筋与梁混凝土有效的粘结，以此控制裂缝的的开展并减轻锚具的负荷。所以必须重视波纹管的注浆。由于在高应力状态下预应力筋容易生锈，所以张拉后应尽快注浆保护。注浆设备采用灰浆泵，注浆材料用42.5普通硅酸盐水泥参0.5‰铝粉和1%高效减水剂，水灰比控制在0.4左右，水泥浆的3h的泌水率宜控制在2%，最大不得超过3%。
（7）张拉端封锚处理。锚具应采用细石混凝土封头保护。封头细石混凝土的尺寸必须大于预埋钢板尺寸，厚度不小于100mm。将封头四周原有混凝土凿毛清除干净，配钢筋网片分层采用强度等级为C40的细石混凝土密实填补。
预应力梁施工需由具备相应资质的单位实施，并且施工单位具备完备的质量保证体系和一定的加固工程经验。施工前应编制预应力专项施工方案并报设计单位确认后方可进行施工。按《预应力混凝土用钢绞线》GB/ T5224—2014规范要求选择质量有保证、公司有信誉的厂家购买预应力筋材料，并按程序要求，在监理工程师的见证下对材料抽样送检。施工各道工序需严格按照要求。对预应力图纸的深化尤为重要，特别是对预应力筋数据化控制的定位，直接决定了预应力筋的受力状态。预应力梁混凝土浇捣时，严禁振动棒碰触波纹管、注浆管及端部锚固件，以防波纹管偏位、构件破坏等引起质量事故。
本工程两个地块商业楼共计136条预应力梁，其中跨度在20～47m的梁有63条，悬挑梁有60条，其余为14～20m的梁。大多数梁截面尺寸在400mm×1200mm至500mm×1500mm之间。对于梁数量多、跨度空间及结构承载力要求高的商业楼，采用预应力技术后在一定程度上减小了梁的截面尺寸、保证结构承载力要求和净空间，比普通混凝土梁节约了相当部分数量的混凝土和钢筋。同时对大跨度及悬挑梁的裂缝宽度及挠度控制起到了较好的作用，从而节约工程造价，具有一定的经济性效益。
综上，预应力梁在本工程商业楼中的设计及施工应用，在减少钢筋用量和梁截面尺寸、节省钢材和混凝土、降低结构自重的大跨度结构中有着明显的优越性。同时在混凝土裂缝控制等方面取得了一定的成功，为后期其它工程商业楼设计及施工应用积累了一定的经验，也提供了一定的借鉴性。
参考文献：
[1]混凝土结构设计规范[S].GB50010-2010.
[2]混凝土结构加固设计规范[S].GB50367-2013.
[3]混凝土结构工程施工质量验收规范[S].GB50204-2015.
中图分类号：TU378
文献标志码：A
文章编号：2096-2789（2016）12-0061-02
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