浅谈预应力在香港大学深圳医院工程中的应用

摘要：随着无粘结预应力结构性能以及无粘结筋制作和后张法工艺的不断研究提高，在设计和预应力筋的挤压涂塑法生产及施工工艺等方面的不断成熟，无粘结预应力技术现已大量在工业厂房，住宅、办公楼、宾馆、医院、商场等建筑中广泛应用。本文结合实例，对无粘结预应力混凝土结构施工进行了探讨,以供同仁参考。

关键词：无粘结预应力；香港大学深圳医院；应用

中图分类号：TU378.1文献标识码： A 文章编号：

前言

从七十年代以来,无粘结预应力混凝土结构得到了越来越广泛的应用。进入八十年代,我国的无粘结预应力混凝土开始应用于多层及高层建筑中的单向、双向板和密肋板结构,并逐渐应用到梁、受拉结构及预应力锚杆等。与其他结构材料和结构型式一样,无粘结预应力混凝土结构也有它的适用范围,超过这个范围采用无粘结预应力混凝土结构就不一定经济合理,但如果应用得当,就会显示出无粘结预应力混凝土结构的优越性。本文从实际工程出发,说明无粘结预应力混凝土的应用。

1、工程概况

滨海医院，位于深圳市南山区红树林西北的深圳湾填海区16号地块，临侨城东路，南临滨海大道，占地面积19．2万m2，建筑面积约为35.2万m2，工程分四个标段建设，计划总投资25亿元。其中Ⅵ标建筑面积约52000m2,建筑总高36.45m，总造价为1.6278亿元。该标段工程地下室顶板、侧墙内配置预应力筋，全部为无粘结筋混凝土技术。预应力结构板厚180mm,板内配置间距为700mm的预应力筋。主要柱网尺寸为8m×10.5m。

2、施工依据

预应力工程按设计图和下述规程及标准施工：

① 混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50204-2002）；

② 无粘结预应力混凝土结构技术规程（JGJ/T 92-2004）；

③ 预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程（JGJ85-2002）；

3、预应力筋的设计

3.1材料选用

1）预应力筋采用直径15.24mm，强度标准值为1860Mpa的低松弛预应力钢绞线，有出厂质量证明书。符合国标《GB/T5224-1995》及美国标准ASTM416-98fptk=1860MPa，d=15.24mm，无粘结筋每米理论重量1.22kg。无粘结预应力钢绞线所用防腐油脂及涂料层为：无粘结筋专用防腐油脂，符合国标《JG3007--93》标准；涂料层材料为高密度聚乙烯塑料，在工厂用塑料注塑机注塑成型，厚度要求为0.8～1.2mm，薄厚均匀。 钢绞线外观检查：无裂纹、无锈蚀、无折弯、无断丝；直径在公差范围（-0.2、+0.4）之内。 力学性能检查：请监理见证送检测部门进行力学性能试验，合格后监理同意方可使用。

2）张拉端和固定端锚具分别采用单孔夹片式锚具和挤压锚具。以上锚具均有产品质量合格证明书，外观检查：表面无裂缝，尺寸符合要求。使用前单孔锚具抽样请监理见证送有资格检测机构进行静载锚固性能试验，满足《JGJ85-2002》的标准并达到1类锚具的要求。合格后，经监理同意方可使用。

3）无粘结预应力支架筋均采用Φ8钢筋，焊接在墙竖筋上，合适时亦可利用墙内水平拉筋。无粘结预应力张拉端及锚固端采用螺旋筋Φ6四圈，绑扎固定。

3.2张拉值设定

预应力筋张拉控制应力σ=0.75fptk。每根张拉力195．3kN。张拉前提供混凝土强度等级达到C30以上的报告，合格后方可张拉。张拉时按张拉力与伸长值双控制，实际伸长值与理论伸长值允许误差±6％，超出时应查明原因后再行张拉。

3.3预应力损失

根据本工程预应力布置及使用特点，预应力损失主要包括锚具回缩损失、预应力摩擦损失和应力松弛损失。其中张拉锚具变形和无粘结预应力内缩：

4、预应力施工

4.1、施工工艺流程

本工程外墙、框架梁采用无粘结预应力技术施工，工艺流程如图1所示。

图1 无粘结预应力施工流程

4.2、施工技术

（1）无粘结预应力筋的组成及要求

无粘结预应力筋主要由预应力钢材、涂料层、外包层和锚具组成。无粘结预应力筋所用钢材主要有能消除应力的钢丝和钢绞线。钢丝和钢绞线不得有死弯，有死弯时必须切断，每根钢丝必须通长，严禁有接点。预应力筋的下料长度计算，应考虑构件长度、千斤顶长度、镦头的预留量、弹性回弹值、张拉伸长值、钢材品种和施工方法等因素。涂料层的作用是使预应力筋与混凝土隔离，减少张拉时的摩擦损失，防止预应力筋腐蚀等。常用的涂料主要有防腐沥青和防腐油脂。涂料应有较好的化学稳定性和韧性；应不开裂、不变脆、不流淌，能较好地粘附在钢筋上；涂料层应不透水、不吸湿、性好、摩阻力小。制作好的预应力筋可以直线或盘圆运输、堆放。存放地点应设有遮盖棚，以免日晒雨淋。装卸堆放时，应采用软钢绳绑扎并在吊点处垫上橡胶衬垫，避免塑料套管外包层遭到损坏。

钢绞线：该工程采用的无粘结钢铰线，即钢绞线包塑采用专用防腐油脂涂料层和外包层，其质量要求符合JG3006-93钢绞线、钢丝束无粘结预应力筋专用防腐脂标准的规定。

无粘结筋制作：下料长度的正确与否是无粘结预应力筋制作的关键。下料长度可采用计算的方法求出。预应力筋的下料长度L按以下公式计算：

无粘结预应力筋下料在加工厂完成，不需现场提供下料场地及下料所用的电源。下料切割后应及时在预应力筋上贴上标签，标明其长度、编号，制作固定端，分类存放，然后按照要求规格、数量、使用日期运至现场。下料应用砂轮机切割，不得用氧乙炔或电弧切割。绘制预应筋布置图，按照设计给出的控制点高度进行预应力筋标高放样。

（2）成型工艺

涂包成型工艺可以采用手工操作完成，内涂刷防腐沥青或防腐油脂，外包塑料布，也可以在缠纸机上连续作业，完成编束、涂油、镦头、缠塑料布和切断等工序。挤压涂料工艺主要是钢丝通过涂油装置涂油，涂油钢丝束通过塑料挤压机涂刷聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜，再经冷却筒模成型塑料套管，此法涂包质量好，生产效率高。

（3）预应力筋张拉

预应力筋张拉是整个预应力施工的关键，它将最终决定构件中预应力值的大小。张拉前要提供混凝土试验报告，达到拆模要求后，将水泥砂浆清理干净，安装好锚板以备张拉。无粘结筋采用YDC2240Q前千斤顶单根张拉。本工程拟投入以下主要张拉设备：电动油泵(ZB42500)1台；前卡式千斤顶(YDC2240Q)1台。准备工作做好以后，对千斤顶与油表在有资质的试验检测机构万能机上按主动态(即和张拉工作状态一致)方式进行配套标定。

（4）预应力筋锚固体系

预应力锚固体系由锚环、夹片、承压板、螺旋筋等组成。该工程根据图纸要求选用系列锚具。张拉端锚具采用单筒锚，固定端采用型挤压锚，张拉端、固定端锚具构造，如图2：仅张垃端在墙端时和连接筋的张垃端需加泡沫塑料凹入墙内，后浇带中不需要。其质量应符合预应力筋锚具、夹具和连接器中对锚具的质量要求。

图2无粘结张端和锚固端构造图

锚具固定性能要求：根据无粘结预应力混凝土结构技术规程及GB/T14370-2007预应力筋用锚具、夹具和连接器要求，锚具静载锚固效率系数和实测极限拉力的总应变必须分别达到不小于0.95和不小于2.0%，预应力筋锚具组装件―――静载锚固效率系数可按下式计算：

该工程预应力张拉力不压顶，因此张拉端预应力筋的内缩量限值为6～8mm，挤压锚在挤压时应有足够的锚固长度，制作完成后，钢绞线应外露1mm以上，以保证钢丝衬套充满挤压套。

（5）无粘结预应力筋铺放

无粘结预应力筋成型后，及时检查成品的数量、规格，无误后方可分类堆放，准备铺筋。铺放时要按编号对号入座，搁置在支架上，并严格按设计位置铺放，弧形部分弯曲自然，避免局部小弯，预应力筋穿过张拉端螺旋筋、锚垫板及模板，在模板的长度不宜少于300mm，并应注意在埋件内300mm一段的无粘结筋应与埋件面垂直。无粘结筋铺放完成后安装张拉洞口穴模，并检查无粘结筋的编号、破损、位置和外露长度等，经自检合格后申报监理部门对预应力筋铺放进行隐蔽验收。

（6）模板及脚手架工程

要求梁模板的支架必须满足承受结构的自重和可能出现的最大施工荷载的要求，并有足够的承载能力、刚度和稳定性。预应力梁两侧模板必须在预应力钢绞线固定好并验收合格后方可进行封模安装，在模板打对拉螺栓孔时必须注意预先定出位置，防止打穿预应力筋保护层。

（7）混凝土浇筑和养护

混凝土浇筑时严禁踩预应力筋、定位钢筋及端部顶埋件。混凝土浇筑过程中，要在预应力筋的两侧对称下料，振捣时，振动棒不得碰到钢绞线及锚具等，以免损坏预应力筋的保护层保证预应力筋的形态和锚具的位置准确。并注意控制预应力筋的偏移发生，砼浇筑好后要注意养护，以确保混凝土有足够的承压力，以免张拉时发生事故。

（8）张拉控制

张拉过程实行双控管理，即以应力控制为主，并同时实施伸长值测量控制。在正式张拉前进行试张拉，实测摩擦损失系数，再根据实测结果填写“张拉要点”（包括张拉力及计算伸长值）。张拉的实际伸长值不应大于计算伸长值的+6％或小于-6％，若发现实际伸长值超出此范围，应停止张拉，查明原因可继续张拉。

（9）后浇砼封锚

预应力筋张拉完必后宜在二天内进行封锚，封锚前用砂轮切割机切断部分多余的预应筋（要留下足够的保护长度，不得小于300mm），封锚时应清理干净锚具、锚孔，用细砼加微膨胀水泥按设计要求后浇封锚，封锚后浇砼应密实，不得有空隙。

5、结 语

后张法无粘结预应力砼结构技术，其结构性能良好，施工方便，预应力砼与钢筋混凝土比较，具有构件截面小、自重轻、刚度大、抗裂度高、耐久性好，为建造大跨度结构创造条件，增大室内的使用空间，综合经济效应较好，适应现代化建筑的需要。从香港大学深圳医院的实际使用效果看，由于采用了预应力砼，地下室超长墙体长度大于200米，地下室顶板局部覆土厚度近1米，基本没有裂缝产生，有效地提高了钢筋砼的抗裂性能，确保地下室外墙及顶板无渗漏。取得了满意的预期效果。

参考文献：

1. JGJ 92-2004 无粘结预应力混凝土结构技术规程

2、李兰权编.混凝土工手册(第三版).北京：中国建筑工业出版社，2005．

3、王士川主编.建筑施工技术.北京：冶金工业出版社，2004．

4、梁德栋.无粘结预应力混凝土楼盖CAD系统的开发.大连理工大学.2002.