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第9 期 2 o o 5 9 月 广东土木与建筑 GUANGD0NG ARCHI TECTURE Cl VI L ENGI NEERI NG N o 9 S E P 2 O 0 5 预应力在住宅超长地下室结构 中的应用 刘 星 军 梁 为祥 z 徐 莹光 1 广 东省 第七 建筑 集 团有 限公 司 广 东江 门 5 2 9 0 0 0 2 广 东华工 大建 筑工程 有 限公 司 广 州 5 1 0 6 2 0 摘 要 介绍 某超长地下室工程采 用施加预应力 预 留后浇带和补 筋等技 术 实现顶板不设伸缩缝的设计与施 工 过程 探 讨超长结构的预应力损失 混凝土收缩及温度应力控制等 对有粘结预应力扁 粱一 板应 用提供经验和依据 关 键 词 预 应 力 超 长 结构 粱板 结 构 1 工 程概 况 金 汇豪庭工程位 于广 东省江 门市 由 1 2座 1 2 层 的塔楼组 成 总建筑 面积 约 9万 m 设有 1 层地 下 室 平 面尺 寸 为 1 4 3 mx l 1 7 m 内庭 预应 力 顶 板 面积 约 1 0 0 mx 7 0 m 基 本 柱 网 为 8 0 m 8 0 m 如 图 1 层 高 3 5 m 结 构 高度 限制 在 7 0 0 m m 内 顶板 考 虑 覆 土 部分 区域还需考虑消防车 荷载 其荷载标准值取 3 7 3 k N m z 为便于使用并防止伸缩缝处理不当而导 致使用阶段渗漏 在两个方 向上均不设伸缩缝 本 工程 由广 东 省海 外 建 筑勘 察 设计 院设 计 广 东省 第 七建 筑工 程 公 司承 建 广 东华 T大 建筑 工 程 有 限公 司承担预 应力 分项 的设计 和施 工 于 2 0 0 5年 4月完 成地 下室部 分施 工 局 部如 图 2所示 2结构 方 案的确 定 2 1 结构 布置 因地下 室 顶板 有 覆 土且 结 构 限高 故 初 选方 案 有以下两种 柱上设预应力扁梁 截面 b x h l 1 0 0 x 7 0 0 不设次梁 采用边长 8 0 m 厚 2 3 0 m m的预应力 大板 满足结构高度 7 0 0 mm的要求 采用无梁楼 盖 在 柱 上设 3 5 0 m m 厚 的 柱 帽加 平托 板 同样 满 足 结构 7 0 0 m m的要求 经 比较 方案 造价较高且难 以预留后浇带 故决定采用方案 2 2 混凝 土 收缩和 温度应 力 裂缝控 制措 施 本 工程地 下 室结构 平 面尺寸 相 当大且不 设伸 缩 缝 为 了避免 顶板 大面 积开 裂而影 响使 用 在 设计 和 施 工 中采取 以下 防裂措 施 图 1 地 下 室 结构 平面 图 1 沿长 向 1 4 3 m 和短向 1 1 7 m 分别 设 4道和 3道后浇带 将整个结构分成长宽 均 4 0 m的若 干块 以防止 混凝土 因早期收缩 而开裂 2 梁板采用预应力结构 预应力筋在 后浇带 之 间 后浇带 与建筑 物边 缘之 间通长 布置 跨过后浇带 布置预应力补筋 待其浇 捣并达到强度后进行张拉 这样在全部施工 图 2完工后 的地下室 局部 53 维普资讯 2 0 0 5 年9 月 第9 期 刘 星军等 预 应力 在住宅 超长地 下室结 构中的 应用 S E P 2 0 o 5 N o 9 完成后 预应 力在结 构 中是连 续 的 能 给结 构施 加适 当 和连续 的轴 向预 压 应力 以抵 抗 后期 混 凝 土 因温 度变 化产生 的 应力 从 而 防止混 凝土 开裂 2 3 预 应力体 系 本 丁程 采用 有粘结 预 应力混 凝土 其原 因如 下 根据 混凝土结构设计规范 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 的 要 求 框 架梁 宜 采用 后 张 有粘 结 预 应力 钢 筋 和非 预 应力钢筋的混合配置方式 在抗裂性方面 有粘结 预应力混凝土 的抗裂性更易满足要求 在耐久度 方 面 无 粘结 筋 的作用全 部依 赖 于锚具 存 在连 续倒 塌 的 隐 患 2 故 不宜 在有 覆 土 且 抗 裂要 求 较 严 格 的 工程中采用 从经济性方面 有粘结预应力筋强度 可 充 分 发 挥 但 无 粘 结 预 应 力 筋 强 度 仅 发 挥 约 7 5 同等 条 件 下前 者用 量 较少 且前 者 普通 筋 用量 也较 少 3结构设 计特 点 3 1 基 本思路 1 预应 力 材料 采 用 高 强低 松 弛 钢绞 线 强 度 等 级 l 8 6 0 MP a 规格 为 s 1 5 2 4 波 纹 管 为镀 锌 钢 带 扁 管 规格 为 2 0 6 0 7 0 9 0 管 中钢 绞线 数量 分 别 为 3 4 5根 锚固体系为 Q M系列夹片式扁锚 2 摩 擦 系数 取值 根 据规 范 要 求 有 粘结 钢 绞 线 考 虑 每米 长度 局 部偏 差 的摩擦 系 数 0 0 0 1 5 预 应 力筋 与孔道 壁之 间 的摩擦 系数 0 I 2 5 根据 工程 经 验 当多跨 曲线 预 应 力 筋长 度 4 0 m 时 实 际 摩擦 系数会 超 出 规范 给 出的 系数 导 致 张 拉 时摩 擦 损 失 值 偏 大和 伸 长值 偏小 故 后 浇带 划 分 以预应 力 筋长 度 控制 在 4 0 5 0 m 为原则 3 张拉 控制 应力 一 后浇 带 之问 的通 长 预应 力 筋 长度 为 4 0 m 5 0 m 孔 道 摩 擦 损 失 很 大 而跨 越 后浇 带布 置 的预应 力补筋 长度 仅约 1 2 m 在锚 固过 程 中锚 具 回缩 造成 有 效 预应 力大 幅损 失 因此 本 T 程 将 张 拉 控 制 应 力 由 0 提 高 到 0 7 即从 1 3 0 2 MP a至 1 3 9 5 M P a 用 超 张拉来 建 立 较 高的 有效应力 由于规范中规定 在下列情况下 张拉控 制应力允许值可提高 0 0 5 为了部分抵消由于应 力 松 弛 摩擦 钢 筋分批 张拉 以及 预应 力钢 筋与 张拉 台座之 问 的温差 因素 产生 的预应 力损 失 故 适 当提 高 一 的允 许值是 可 行的 4 预应 力筋 的作用 及抗 裂控制 本 T程 活荷 载 较 大 若 预应 力筋 承 担全 部 荷 载在 张拉 后 没 有覆 土 5 4 的施 工 阶段 结构 会有 较 大 反拱 本 T程 预 应力 筋 在 正常使用状态下承担全部结构 自重和部分活荷载 其余部分活荷载则由普通钢筋承担 这样即用预应 力 筋控 制 了裂缝 和挠 度 又充 分发 挥 了结 构 中普 通 钢 筋 的作 用 实际施 工 中经观 察各 阶段 反拱及 挠 度 一 切正常 由于预应 力混凝 土构 件 的跨高 相对 于普通 混凝 土较 大 其 使用 性能 一般 为控 制裂缝 和控 制挠 度 根 据 实践 经验 部分 预应 力 混凝 土 结 构 能满 足 抗 裂要 求则挠 度也 能满 足要 求 本工 程结构 按室 外潮 湿环 境要求 控制 其 裂缝控 制及 抗裂 验算 公式 如下 a 短期 荷 载 恒 活 预 应力 一 1 0 y b 长期荷 载 恒 5 0 活 预 应力 l 一 0 按 上述 要求所 配 的预应 力筋 在地 下室顶 板结 构 中除竖向等效荷载外还形成约 2 0 N ra m z 的轴向预 压 应力 防止 了结 构后期 开 裂 同时节 省 了以往 为防 裂而在板 中布置 的双 向钢筋 网 3 2 结构 布置 在 柱 上设 扁 梁 板 为 四边支 撑 的双 向预 应 力 大 板 其边 界条 件较 点支撑 的板 柱结 构更 优越 同 时克 服 了板柱 结构抗 冲切 问题 板厚 2 3 0 mm可满 足 使用 要求 3 3 荷 载取 值 顶板考虑覆土荷载 故取恒载2 7 3 k N m 活载 1 0 0 k N m 总荷载 3 7 3 k N m 3 4 结 构计算 预应 力结 构 计算 采 用 预 应 力 混凝 土 建筑 结 构 设 计 系列 软件 P R C S 4 0 按 前 文所述 的抗裂 控 制原 则 进 行 计 算 并 根据 其结 果 进 行 配 筋 双 向板 8 0 m 8 0 m 双 向各 配预 应力 筋 5 4 5 s 1 5 2 间距 约 1 2 m 梁 中配 预应力 筋 4 5 1 5 2 4施工 过程 因本工程 工期 较 紧 各工 序需 穿插进 行 相互 干 扰较 大 为满足 施工 进度 要求 按照 后浇 带将 楼 面划 分 为 6个 施 工 段采 用 流 水 作 业 分 别 为 普 通 钢 筋 梁 筋 板 底 筋 铺 设 一预 应 力 筋施 工一 水 电安 装一 板 面筋施 工 可 使施 工顺 畅 和缩短 工期 4 1预应力 筋铺设 与无 粘结 预应 力 相 比 有 粘结 预 应力 施 工 增加 了埋 设 波纹 管 和孔 道灌 浆 两道 工序 且 本 工 程采 用 扁波纹 管 穿预 应力筋 的难 度高 于普通 圆波纹 管 为 维普资讯 2 0 0 5 年9 月 第9 期 广东 土木与 建筑 S E P 2 0 o 5 N o 9 解 决 这一 问题 本 工 程楼 板 预 应力 采 用 先铺 设 预 应 力钢 绞线 再套 波纹 管 的施工顺 序 楼板 均为 双 向板 由指定 的施 工员放 线 先铺放 一 个方 向预应力筋再套人波纹管 经检查矢高和水 平位 置 后再 铺设 另一 方 向 为保 证 双 向 预应 力 筋 的 矢高 高度 和 曲线光 滑 除设 置定 位 固定 架 外 还 需根 据矢 高 高度 在 预应 力 筋各 交 叉点 处 上 下穿 插 铺放 由于有粘结板预应力筋为集束布置 本工程中束间 距 均 约 1 2 m 双 向预应 力筋 交 点相 对 无粘 结 网状 交 叉 束间距约 6 0 mm 较少 铺设难度不大 这也是楼 板 有粘 结预应 力 相对无 粘结 预应 力 的优 点 之一 扁 梁 中箍 筋 的尺寸 要按 图纸 规定 尺寸 制作 和安 装 如图 3 在梁 柱节点处对柱筋位置作详细定位 要求 从 而保 证 了波纹 管顺利 通过 图 3梁 箍 筋 波 纹 管定 位 图 4 2张 拉端 节点处 理 设 计 图纸 中在预 应力 梁与柱 的节 点处 给 出了节 点详图 保证 了设置张拉端时锚具布置不会与梁 柱 普 通 钢筋 位 置发 生 冲突 避 免 因位 置 不 足导 致 张 拉 端 锚 具无 法 安装 的问题 杜 绝 了多次 调 整钢 筋 甚 至 返 工 的现象 张 拉端 锚 具 为扁 形 锚具 承压 板 与 喇 叭 口整体 铸锚 喇叭 口与波纹管相接并用防水胶带包扎 承压 板处设加 固筋 考虑到张拉力较大 0 7 5 f 加 固筋设 为 每边 3 1 2 后 浇 带补 筋 为 板 面开 斜槽 张 拉 为 防 止 混凝 土 崩 裂 各 张拉 端处 加设 双 向钢 筋 网 4 1 0 5 0 4 3 泌 水孔 安装 在固定端处及每跨最高点设排气泌水孔 用塑 料盖板垫海绵压紧在波纹管上并用胶带密封 灌浆 时按出浆顺序依次封闭泌水管 本 工程 面积较 大 梁板排 气 泌水孔 相 当多 为避 免 在施 工 中堵塞 或被 误 拔 在 孔边 预 插 1 根 短 筋 固 定在结构上 将排水管弯折后用胶带纸与其缠绕 防 止 了孔道 堵塞 现象 4 4预应力 筋 张拉 在 混凝 土强 度 达 到 7 5 设 计强 度 后 对结 构 预 应力筋进行张拉 采用柳州产 Y D C 2 4 0 Q型前卡式 千 斤顶 两端 张 拉预 应力 筋在 一端 张拉 锚 固后 另一 段 补 足 张拉 力后 锚 固 采 用 双控 张拉 力 伸 长值 原 则 应力 控 制 伸 长 值校 核 张拉 前先 由设 计 人员 计算 出各类筋 的理论伸长值 写出 张拉要点 交施 工人 员 作 为张 拉 时 的指 导 文 件 在 张拉 过 程 中随 时 校核 在实 际 施 工 中 逐根 张 拉 时 后 张预 应 力 筋 因摩 擦损失增大而使伸长值明显偏短 目前张拉设备 已 经能对扁锚体系进行整束 张拉 在今后的类似工程 中可 以采用 群锚 张拉 工 艺 4 5 孔道 灌浆 及端 部处 理 预应 力 筋张 拉完 毕后 在 7 2 h内进行 本施工段 的孔道灌浆 采用 5 2 5 R普通硅 酸盐水 泥 水灰 比 0 4 掺加 5 c 的减水剂 由锚垫板上的灌浆孔灌人 灌浆 过程 应 缓慢 均 匀 在 排气 泌 水 孔 流 出浓 浆 后按 出浆 顺序依次封孔 待所有排气孔均出浆封闭后灌浆加 压 至 0 6 MP a然 后封 闭 从 而保 证 孔 道 内浆 体 密实 灌 浆 试块 按 台班 和施 工 段 制作 试 块 2 8 d强 度 均 达 到 M3 0以上 5结束 语 5 1 大 面 积 超 长混 凝 土结 构 是 一 种 能很 好 地 满 足 建筑使用要求 的结构 本工程设计与施工考虑这类 结构 的开 裂 问题 通 过施 加 预应力 达 到 良好 的效 果 结构 完 工 至今 未 出现 开 裂现 象 为解 决 大 面积 混 凝 土工 程后 期裂缝 提 供 了一定 的实 际工 程经验 5 2 对 预应 力 结构 在结 构 布置 预 应力 体

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