新华联光机电一体化产业基地1#楼预应力施工优化

朱清水 冯世波

[摘要]通过工程实例，介绍了在预应力施工过程问题的优化方法，值得相似工程借鉴。

关键词：施工优化，有粘结预应力

预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比具有提高了构件抗裂度与抗渗性，提高了构件的刚度，减小构件变形；提高了耐疲劳强度，节约材料，降低造价等优点，已经广泛应用到房屋工程、基础工程、水利工程与交通运输工程等领域，都取得了很好的经济效益和社会效益[1]，结构形式也日趋多样化。新华联光机电一体化产业基地1#楼工程中框架梁采用了有粘结预应力宽扁梁。梁截面为1200mm×800mm，采用后张有粘结预应力技术，支撑预应力梁的框架柱截面为850 mm×850mm，混凝土采用C35混凝土，当混凝土强度达到100%时进行预应力张拉作业。

预应力框架宽扁梁主跨度为16 m，每层12根梁，每根梁内均布置4根波纹管，每根波纹管中配置6根直径为15.2 mm的高强低松弛1860级钢绞线，张拉控制应力为1302MPa。预应力筋全采用一端张拉，一端锚固的方式。预应力梁的曲线部筋如图1所示：

图1

问题一：

预应力张拉之前需要总包单位提供同条件下的混凝土试块强度报告。从混凝土龄期与强度曲线可以看出。混凝土前期强度发展很快，基本上很快就可以达到95%,而从95%-100%则需要很长的时间。而95%强度也完全可以满足预应力张拉要求，所以施工过程中，把预应力张拉时混凝土强度控制在95%，舍去后面强度增长缓慢的5%，这样极大的极快了施工进度，缩短了工期。

图2，等价龄期-强度曲线

问题二：

由图1中可以看到预应力钢绞线过柱子以后又延伸了2.7M，张拉端伸出梁面。设计本意为梁面张拉。可是在实际施工过程中，此方法难以达到良好的效果。主要有以下原因：

梁的上部钢筋在支座附近布置比较密集（本工程对应部位上部钢筋为10Ø25Ⅲ级钢，且两侧板面钢筋也锚固于主梁之上），很难有预应力锚垫板的放置空间，如果把锚垫板放在梁上部钢筋里面，则极大的削弱梁的截面，而且锚垫板尺寸很大，很难固定；如果锚垫板放在梁上部钢筋外面，则要出现较大突起，板面不能平整，不能满足楼板正常使用要求，建筑使用功能将难以实现。

进行梁面张拉时，有粘结钢绞线波纹管中必然要成一定角度伸出梁面，锚垫板也必须倾斜放置，锚垫板后不容易振捣密实，从而造成锚垫板后空虚，不能满足局部承压；而且，梁面张拉时，人工支模难度加大，增加了施工的人工成本和工期成本。

预应力钢绞线通过支座最高点延伸出去2.7米，必然形成一定弧线。预应力在梁端产生向上弯矩。本跨受相邻跨（16米跨）与节点处弯矩影响，梁端负弯矩与预应力产生的弯矩为叠加关系。如此布筋将对结构产生不利影响。

对于预应力延伸出去的2.7米跨度梁来说，预应力张拉端的存在极大的削弱了截面，在张拉完成以后，该段混凝土梁需要进行补充浇筑。这极大的延长了模板的周转时间，增加了施工成本，并且也相应的增加了工期压力。总包单位很难接受。

对于此类问题，常规解决方法是在预应力张拉端位置，预留后浇带，为预应力张拉留出张拉空间。这样，虽然解决了锚垫板的放置问题，但是却破坏了相邻混凝土梁模板的整体性，模板的使用周期不仅不会减少，而且会增加模板的损耗。不仅如此，由于增加了后浇带，又增加了后浇带浇筑工序，施工工期必然增加，同样为总包单位及建设单位难以接受。

针对此问题以及合理降低预应力张拉时混凝土强度，提出了以下解决方案。

因預应力梁和周边非预应力梁为连续梁，且梁上表皮在同一高度上，为保证预应力张拉端顺利的摆放和以后预应力筋的张拉，将张拉端布置在预应力梁端与预应力梁垂直方向梁的侧面，同时在两梁交叉内角处添加加腋（详见图2），并采取局部加强措施（详见图3）。这样不仅解决了上述的几个问题，而且保证了原有混凝土截面不致被削弱，也有效的保证了浇筑的密实度。

图3

图4

加腋高度定为400mm，进行局部承压验算：

图5

对于配置间接钢筋的混凝土结构构件，其局部受压区的截面尺寸应符合：

Fl≤1.35βcρlfcAln

Fl=1.2×6×1860×0.7×140×1.03=1351.8×103N=1351.8KN

Al=200×200=40000mm2

Ab=600×280=168000mm2

βl==2.05

混凝土强度等级为C35，根据规范GB50010-2002§7.5.1条内容

βc=1.0

当混凝土强度达到设计值C35的95%时施加预应力

根据规范GB50010-2002§4.1.4条（混凝土强度设计值），按内插法取值

fc=14.3+（16.7-14.3）×=15.86N/ mm2

Aln=200×200-π×()2=36153.5 mm2

1.35βcρlfcAln=1.35×1×2.05×15.86×36153.5=1586.9×103N

=1586.9KN>1351.8KN

满足截面尺寸要求。

当配置螺旋式间接钢筋时，局部受压承载力应符合

Fl≤0.9(βcβlfc+2αρvβcorfy)Aμn

ρv===0.0616

混凝土强度等级为C35，根据规范GB50010-2002§7.3.2条内容

α=1.0

0.9×(1×2.05×15.86+2×1×0.0616×210) ×36153.5=1900KN

>1351.8KN

当混凝土强度达到设计值C35的95%时满足局部承压强度要求。

小结：

降低混凝土强度 ，既满足局部要求，又能达到缩短工期的目的。通过采用加腋的方式，不仅很好地解决了预应力钢绞线的布置问题，而且相对于原方案减少了模板、架管的周转周期，有效的缩短了工期。对同类工程有很好的借鉴意义。

参考文献：

1，《预应力工程设计施工手册》 熊学玉、黄鼎业，中国建筑工业出版社

2，《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。