高层办公楼有粘结预应力框架梁施工技术分析探讨

摘要：预应力技术是正在推广使用的建筑新技术之一，现已在大跨度建筑结构施工中得到广泛应用。本文结合工程实例，介绍了有粘结预应力框架梁施工前的准备，并从波纹管埋设、混凝土浇筑，张拉施工等方面对有粘结预应力框架梁施工技术及质量控制进行了详细阐述和总结。

关键词：高层建筑；有粘结预应力；框架梁；张拉；双控管理

中图分类号：TU323.3

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2011）05-0109-02

1工程概况

湖南某办公综合楼工程，地上15层，地下1层，框剪结构，总建筑面积约为28000m2。为满足大型会议室和办公大厅大空间、少梁柱的功能要求，部分楼层框架梁结构采用有粘结预应力结构，框架梁结构大样见图1，主要预应力构件参数表1。施工时采用以下的施工与应力控制技术，经检测，取得了良好的效果。

2预应力施工前的准备

本工程大跨度框架梁采用有粘结预应力，跨度为12~20.6m，属于大跨度结构，必须做好施工前的准备及材料质量控制工作。

本工程使用强度等级1860MPa、直径15.24mm的高强度低松驰钢铰线（松弛损失＜2.5%）。应具有出厂证明书，进场时应进行外观检查和力学性能抽样检验，合格方能使用。

2.1混凝土

本工程预应力梁、板混凝土强度等级为C40，用于预应力端部封锚的混凝土采用同等级梁、板混凝土强度。

2.2锚具

本工程采用OVM体系锚具，固定端采用挤压锚具。

锚具是预应力工程中最重要的部件，必须严格要求。使用的锚固体系需提前交监理单位认同。出厂前应由供方按规定进行检验并提供质量保证书，其质量应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》国家标准（BB/T14370-93）的要求，进场时应分批抽样进行外观检查和硬度检查并进行组装件试验，合格方能使用。

2.3端部承压垫板

本工程有粘结预应力筋张拉羰承压垫板采用OVM多孔锚具配套铸铁垫板，固定端采用多孔钢垫板；无粘结预应力筋张拉端采用单孔钢垫板，固定端采用多孔钢垫板或锚具配套挤压固定成型铸铁垫板。单孔钢垫板厚度为12mm，平面尺寸为90×90mm，其余垫板按OVM15系列锚具选用。

2.4螺旋筋、网片筋

本工程无粘结预应力端部承压垫板下局部受压间接钢筋采用Φ6螺旋筋，有粘结预应力端部承压垫板下局部受压采用OVM15配套螺旋筋（当螺旋筋安装困难时采用Φ12网片筋）。

2.5无粘结预应力筋包涂

无粘结预应力筋由预应力专业包涂厂家进行包涂，油脂应符合《无粘结预应力筋专用防腐脂》标准，包涂质量符合相应标准。

3有粘结预应力施工技术要点

本工程预应力施工工艺流程为：铺梁底模绑扎梁非预应力筋划预应力筋曲线坐标焊预应力筋曲线支架排放波纹管穿预应力筋安装端部铁件隐蔽工程验收支梁侧模梁侧模预应力筋张拉外露切割灌浆端部封裹。主要施工技术要点如下：

3.1垫板安装

在梁柱钢筋骨架基本绑扎定位后，即可开始安装预应力筋端部承压垫板。垫板按设计位置焊在钢筋骨加上，并按设计要求在垫板承压面后安装螺旋筋或网片筋。垫板安装大样如图。

3.2预埋波纹管

在梁的钢筋骨架绑扎基本完成后开始预埋波纹管。波纹管接头长度取3.5D。管接口处用胶带缠裹密封，以防接缝处漏浆。两根波纹管相接处应抵紧，以防穿筋时出现翻皮。波纹管在孔道端部与预埋钢承压垫板喇叭管相接，并对接缝进行处理以防漏浆。安装波纹管时，事先按设计图中预应力筋的曲线坐标，以波纹管底为准在箍筋上标出波纹管曲线位置，以间距1m的钢筋托架进行支撑，钢筋托架焊接于箍筋上，箍筋下用垫块垫实，托架筋采用Φ12钢筋，见图2。波纹管安装就位后，用扎丝将其与托架筋绑在一起，以防烧筑混凝土时波纹管移位。

波纹管安装时应避免反复弯曲和电焊火花烧伤管壁。波纹管安装后，应对波纹管的位置、曲线形状、固定的牢固程度、接头及管壁破损情况进行检查，如有破损可用粘胶带修补，破损严重的应更换。

3.3设置灌浆孔（兼泌水排气管）

混凝土浇筑前须在波纹管上设置灌浆孔（兼泌水排气管）。灌浆孔（兼泌水排气管）设置在波纹管曲线的波峰上。做法为：在波纹管上开洞，其上覆盖海绵垫板，再用专用压板压在海绵垫板上，与波纹管紧密相接，并将其用细管引出梁顶面绑扎定位。管道长度露出混凝土构件表面不小于300mm，管道内径不小于16mm。

3.4穿筋

在混凝土浇筑前，将下好料的预应力筋，依次穿入已埋设好的波纹管内。对一端预埋于构件内的预应力筋，应先安装好固定端垫板，在预应力筋挤压制作完成后逐根将其穿入波纹管中。穿筋时在钢绞线的穿入端带上特制的导向头，以便钢绞线顺利穿入。

本工程穿束采用先穿法，即在波纹管安装结束后，即可进行预应力筋穿束。预应力筋采用人工穿束。穿束时预应力筋前端套上子弹头，以免扎破波纹管。预应力筋严禁电弧焊火花损伤，若有损伤预应力筋应作报废处理。

3.5混凝土浇筑及养护

本工程预应力梁的截面尺寸较大，因此，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。另外梁的高度大，预应力梁两侧模板必须在波纹管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，防止打穿波纹管。

预应力框架梁高度大，混凝土应用插入式振动器振实。混凝土振捣过程中，应特别注意振动器不得触及波纹管，以防损坏波纹管造成漏浆堵塞孔道。振捣混凝土时，在容易碰伤或挤扁波纹管的地方，如柱中和接近梁面处的波纹管，设立波纹管垂直位置的标志。张拉端及梁柱节点等关键部位，因钢筋密集，浇捣困难，宜用小直径（Φ30）振动棒振捣密实，以防张拉时由于混凝土不密实使预埋承压垫板凹陷，造成质量安全事故。对于梁端部钢筋在与柱相接时梁的钢筋可分别上下锚固。不与柱相接的梁端部其中一半的钢筋可退后150mm（距梁端）锚固，对于较密的柱、墙钢筋处，穿管和设置固定端时，适当调整柱筋、墙筋的间距以保证预应力筋的位置和设计标高。

由于框架梁混凝土强度等级高，构件截面大，故此混凝土应有切实有效的养护措施，防止框架梁混凝土在张拉前出现温度收缩裂缝。

3.5预应力筋张拉施工

3.5.1张拉施工

采用YCW150及YCW250型千斤顶及高压油泵（配油表）进行张拉。张拉设备（高压油泵、千斤顶）在使用前进行校正，张拉时其控制应力根据校正报告用内插法计算出张拉力所对应的油表读数进行控制。框架梁混凝土强度达到设计强度80%后，即可进行预应力筋张拉，张拉端与固定端结构见图3、图4。一端张拉的预应力筋，需在埋设前进行固定端锚具的挤压。梁中预应力筋张拉顺序为梁截面从上到下次序进行张拉。

张拉控制应力：主楼σ con=0.7fptk=1302MPa；

张拉程序：010%σcon103%σcon锚固。

张拉顺序：采用按结构顺序依次张拉，即从结构一边向另一边依次张拉；对同一根梁的张拉应注意预应力筋的分布关系，避免混凝土构件在张拉时出现应力不均。

3.5.2张拉施工过程中的双控管理

张拉过程中以应力控制为主，对预应力筋张拉实行应力和伸长值双控管理。张拉前计算出预应力筋的理论伸长值，其实际伸长值应不大于理论伸长值的10%或小于5%，若超出此范围应停止张拉，查明原因方可继续张拉。

预应力筋理论伸长值Lcp按以下公式计算：

Lcp=FpmLp/ApEp

其中Fpm――预应力筋的平均张拉力（kN）；

Lp――预应力筋的长度（mm）；

Ap――预应力筋的截面面积(mm2)

Ep――预应力筋的弹性模量（kN/mm2）。

3.5.3预应力筋伸长值的测量

当千斤顶张拉力达到张拉控制力的10%时，测量人员开始测量预应力筋的初始伸长值，当千斤顶张拉力达到张拉控制力时，测量人员测量预应力筋的最终伸长值，两者差值即为预应力筋测量伸长值。将测量伸长值除以0.9得到实际伸长值，以之与理论伸长值比较进行校核。张拉前对每束预应力筋编号，并在张拉时作好现场记录，具体张拉数据见表2。

从表2可以看出预应力束的张拉偏差值均在设计允许误差的范围内，这说明张拉过程是成功的。通过同样的方法对剩余的梁进行了张拉，经过数据对比发现最大正误差值为4.5％、最大负误差值为-3.3％，均在设计允许误差的范围内，本工程的预应力张拉圆满成功。

此外，在YYL2、YYL3梁跨中布置百分表，测试在预应力恒载作用下的综合反拱值，见表4，可见预应力的效果十分明显

3.6孔道灌浆

预应力钢绞线张拉完毕后停置12h，以观察钢绞线的锚固情况，然后再进行孔道灌浆。孔道灌浆的材料为水泥浆，水泥标号为普通P.O32.5R，水灰比控制在0.4~0.45左右。每个孔道灌浆应一次完成，不能中途停顿，喷嘴不能离开灌浆孔，以免空气进入孔道形成气泡。灌浆孔设在锚具处，水泥浆从一端灌入，直到另一端冒出水泥浆为止。为保证孔道灌浆饱满，待排气孔出浓浆后将排气孔堵塞，并在灌浆口补压，补压压力≥0.5MPa。

3.7锚具封堵

预应力筋张拉完成后须做好封锚工作，方法为：①切除预应力筋多余长度，锚具夹片外露长度≥30mm，切除时采用氧割或机械切割；②将张拉端及其周围清理干净；③用构件等强度混凝土浇筑填充并振捣密实，外露钢绞线保护层厚度不小于20mm。

3.8张拉后预应力筋的切除

预应力筋张拉和孔道灌浆结束后，需待现场监理工程师签字确认后，方可切除张拉端多余预应力筋。预应力筋可以采用机械或氧割方法切割。采用氧割切割时，应做到边割边淋水，以免温度过高影响夹片锚固和钢绞线性能。

4结语

综上所述，有粘结预应力混凝土框架梁的采用可以有效控制使用条件下的裂缝和挠度，减少大跨度混凝土梁的截面尺寸，降低了建筑结构的自重，增大了使用空间，并且大大减少了钢材、混凝土和模板等的用量，从而有效的降低造价，取得了十分显著的经济效益。

参考文献：

[1]吕志涛，孟少平，现代预应力设计[M].北京，中国建筑工业出版社，1998.

[2]建筑工程预应力施工规程.CECS180：2005.[S].

[3]混凝土结构设计规范.GB50010-2002[S].北京，中国建筑工业出版社，2002.

[4]JGJ85-2000.预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程.