无粘结预应力钢筋混凝土在大跨度大空间结构上的应用

【摘要】本文结合施工经验对无粘结预应力钢筋混凝土在大空间、大跨度房屋结构上的施工经验和新的施工工艺进行分析，并对常见质量问题及预防措施进行了探讨。

【关键词】无粘结预应力；钢筋混凝土；大空间和跨度；工艺

Unbonded prestressed concrete application in the large span space structures

Zhao Zhen-shan

（Daming County Xin River Construction Co.， Ltd Daming Hebei 056900）

【Abstract】Combined with construction experience of unbonded prestressed concrete are analyzed in a large space， construction experience on large-span structure houses and new construction techniques， and common quality problems and preventive measures were discussed.

【Key words】Unbonded prestressed；Reinforced concrete；Large space and span；Process

1. 引言

随着现代工程建设的发展，为了有效控制大跨度、大空间结构中裂缝的出现，预应力技术也已经日趋成熟。本文结合施工经验通过对具体工程的介绍，对无粘结预应力钢筋混凝土的常见质量问题及预防措施进行了探讨。

2. 工程概况

某商业综合楼，基础为桩基础；主体结构为框架剪力墙结构，建筑面积5万m2；二层地下室为车库；地上分成主楼和裙楼；主楼框剪15层、层高4.5m，檐口高度60m；裙楼框架3层，檐口高度18m；主、裙楼以连廊相连。

3. 结构设计

某商业综合楼主楼及裙楼总长度分别为98m和89m，均未设伸缩缝，而采用在板面设置通长钢筋网片。在地下室梁板内，设置纵横双向预应力构造钢筋、在主楼5层以上的长向梁板内施加预应力构造钢筋，用来控制混凝土梁板裂缝；裙楼的3层为多功能厅，顶板梁跨度分别达到23m和14m，则采用预应力混凝土梁；在设计中考虑预应力钢筋、非预应力钢筋同时承受荷载。设计要求：梁板预应力构造钢筋采用@800mm高强度低松弛钢绞线；框架梁内为预应力钢筋。

4. 无粘结预应力施工的工艺特点

后张法无粘结预应力混凝土不仅施工工艺简单，操作方便，技术先进，张拉栅具简单轻巧，方便移动，可在高空和小空间内工作，张拉时不占用工期，而且后张法无粘结钢绞线预应力混凝土施工工艺是近年来在大跨度粱中广泛应用的一种新工艺，与多年来常用的“先张法有粘结钢绞线预应力混凝土工艺”和“后张法有粘结预应力砼工艺”相比有以下特点：

4.1 预应力筋张拉力的传力途径不同。传统的“有粘结预应力混凝土工艺”预应力筋张拉后需灌浆，其预应力的张拉力由锚具及灌浆体共同作用传递给混凝土构件。而新的“无粘结预应力混凝土工艺”的预应力筋与混凝土构件之间没有任何介质粘结，全靠锚具承受并传递预应力。故钢绞线及锚具必须终身不生锈，对材料的材质要求很高，费用较大。

4.2 施工工序不同。“有粘结预应力混凝土工艺”在混凝土构件浇筑时需要预留孔，然后，铺穿预应力筋进行张拉，最后灌浆填孔。“无粘结预应力混凝土工艺”在混凝土构件钢筋绑扎时同步按设计要求布置呈抛物线状的无粘结预应力筋，张拉后无需灌浆，简化了工序，加快了施工进度。由于预应力束能曲线布置，使预应力筋按设计要求在构件受力部位发生最大效能，故特别适用于在大跨度梁中的运用。

5. 预应力材料选择

（1）预应力筋采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线为1860级，其性能满足GB/T 5224-2003的要求。本工程结构设计的混凝土的强度等级分别为C40、C35、C30，预应力钢筋张拉完成后，采用同强度等级的混凝土封闭张拉端。预应力锚固体系由锚环、夹片、承压板、螺旋筋等组成，质量应符合《预应力筋用锚具，夹具和连接器》（GB/T14370-2007）中对锚具的质量要求。产品进场时必须具备生产厂家的产品出厂证明及质量保证书，且必须进行进场验收。检验分为出厂检验和型式检验。

（2）无粘结预应力钢筋包涂由预应力专业包涂厂家采用建筑防腐油脂和高密度聚乙烯包涂而成。

6. 预应力钢筋的下料

（1）本工程采用现场下料，下料时采用无齿砂轮切割机进行切割，下料长度按下列公式计算：L=L1+L2+L3

式中：L1――预应力钢筋埋入构件内的长度（平面长度+曲线增长）：L2――预应力钢筋张拉长度；L3――下料长度误差。

（2）预应力筋的下料应在平整的场地上直线定出下料长度，并在下料场地两端设置固定标志，每端有专人负责；切断前应将预应力筋拉直；用砂轮切割机切断，不得用电弧切割。对所下的预应力筋做好分区及类型编号，在其两端做出同颜色的标志并标明长度。

7. 无粘结预应力混凝土梁施工重点

7.1 无粘接预应力钢筋的铺设。

（1）本工程预应力钢筋的旌工如下：板中的预应力钢筋的施工，在板的下层钢筋铺设完成以后进行铺设，然后再铺设梁板负筋；在梁的普通钢筋绑扎完成后，开始铺设框架梁的预应力钢筋，预应力粱筋呈曲线布置。

其曲线方程为：Y1=-2FX2/LC+（h-ap）；Y2=2f（0.5L-X）2/L（0.5L-C）+ap

式中：Y1为反弯点到支座处的曲线方程；Y2为反弯点到跨中处的曲线方程；f为预应力筋曲线矢高（mm）；C预应力钢筋曲线反弯点（m），C=0.15L；H――梁高或板厚（咖）；Y――预应力筋曲线纵坐标（mm）；X――预应力钢筋曲线横坐标（mm），C=0.15L；L――梁板轴线跨度（m）。

（2）预应力梁筋曲线标高在支座、反弯点、跨中五个控制点由支撑架控制。无粘接预应力钢筋在运输及施工过程中，应防止无粘接筋包皮被其他钢筋刺穿或划破胶皮，如有破损，应立即用水密性胶带进行缠绕修复，胶带搭设宽度不应小于胶带宽度的1/2，缠绕长度应超过破损长度，严重破损的应报废。预应力筋用扎丝绑扎固定，其净保护层厚度在梁中应大于50mm。板中应大于20mm。铺设的预应力钢筋要求顺直，曲线平滑流畅，不得有死弯或突变，标高误差不大于10mm。预应力钢筋采用12的圆钢焊接或绑扎在普通钢筋上，并按照设计要求确定绑扎高度和位置。

7.2 混凝土浇筑。

无粘结预应力筋安放完毕并检查合格后。安装梁侧模，侧模安装完成后须对无粘结预应力筋的矢高控制点、承压板和固定锚具的位置进行二次检查。在浇筑混凝土时，要保证预应力筋形状及锚具位置准确，振捣时防止锚具、固定架位置偏移，严禁触碰无粘结预应力筋的聚乙烯外皮，梁端部承压区混凝土必须振捣实心密实，混凝土不得掺入引气剂和含有氯离子的外加剂，以防止预应力筋锈蚀。

7.3 预应力钢筋的张拉。

（1）根据施工方案，在混凝土强度达到设计强度的80%后方可张拉；张拉方式采用逐层施工，逐层张拉，且进行对称施工的方法。

（2）张拉控制应力δcon=0.70*1860=1302MPa，实行超张拉3%，1302×1.03=1341.06MPa。

（3）张拉程序：读初伸长值L1并作记录――δcon （量测伸长值L2并作记录），o――20%δcon （L1）-l00%δcon （L2）――103%δcon （锚固）――卸荷。实际伸长量L与初应力伸长推算值之和与理论张拉伸长相比较误差不超过规范要求的±6%，否则应停机检查原因，进行必要的处理。预应力筋的张拉顺序应使结构受力均匀、同步，不产生扭转、侧弯，不应使混凝土产生超应力，不应使其它构件产生过大的附加内力及变形等。因此，应遵循同步、对称张拉的原则。预应力钢筋变角张拉：板面变角张拉需在板面留设张拉槽，张拉端承压垫板安装于张拉槽内，微微保持倾斜，施工中注意保持无粘接预应力钢筋与承压板保持垂直。

7.4 锚具封堵。

锚具应采取防腐蚀及破损的保护措施。预应力筋锚固后的外露长度应不小于30mm，多余部分宜用砂轮锯切割，严禁用电弧切割。然后在承压板上涂刷界面处理剂，用自制的塑料盖帽内装防腐脂进行封锚，并用C45微膨胀混凝土封闭穴槽，确保封闭严密，防止锚固系统锈蚀。

8. 施工质量通病、防治及注意事项

包涂胶皮破损：避免北非预应力钢筋直接挤压或冲击；穿束时无粘接筋在支撑筋上刮伤：支撑筋用圆钢代替螺纹钢；包涂胶皮烧伤或烫伤：严禁在无粘接筋附近进行氧焊作业或动焊；无粘接束水平位置偏差大：加强绑扎；无粘接筋与垫板不垂直：使无粘接筋在垫板后300mm范围内保持垂直。固定端挤压锚具与承压垫板脱离：采用挤压垫板。张拉时垫板凹陷：浇筑前检查端部模板封堵牢固，浇筑时加强振捣。混凝土的浇筑及养护：混凝土浇筑时必须注意振动棒不得连续冲击无粘接预应力钢筋；对于节点和张拉端部的混凝土必须振动密实，不能在承压板后形成孔洞。混凝土浇筑时，除按混凝土本身要求制作试块外，还应多做一组试块，待其强度检验合格后方可张拉。混凝土浇筑完成后必须及时进行养护，以保证构件张拉前混凝土不出现裂缝。

9. 结语

经过有序控制施工程序和施工质量，无粘结预应力工程顺利完成。实践证明，无粘结预应力钢筋混凝土具有解决大跨度和大空间方面的结构优势.未来该技术必将得到广泛的应用。

参考文献

[1] 陶学康.无粘结预应力混疑土设计与施工[M].北京：地震出版社，1993.

[2] 博温.高效预应力混凝土工程技术[M].北京：中国民航出版社.1996.

[3] 陈惠玲，叶正宇.预应力混凝土有粘结及无粘结应力技术同答[M].北京：中国环境科学出版社，2001.