深圳技城区某地下结构预应力施工技术

深圳技城区某地下结构预应力施工技术

1区特点二区建筑大跨空间深圳卫兰海岸位于深圳南山入口处的后海路。是深圳目前最大的沿海社区之一。该工程共分三期,一期20余万m2建筑面积,已建成使用;二期30余万m2建筑面积,正在施工中。二期工程地下室为单层车库,采用预应力框架结构,其中一区二段及二区部分为倒L型平面,由后浇带分为两块近似矩形的施工段,地下室顶板结构布置如图1所示。横向布置的二区平面尺寸197.5m×106.9m,纵向布置的一区二段平面尺寸56.4m×159.8m。整块结构平面内不设温度伸缩缝。该工程柱网尺寸7.8m×8.0m,预应力框架扁梁体系,十字预应力次梁,框架梁及次梁均配置无粘结预应力筋。框架预应力扁梁截面尺寸1200mm×500mm,配24ϕ−j15.2424ϕ-j15.24;预应力次梁截面尺寸600mm×450mm,配10ϕj15.24。地下室层高5m,框架柱截面500mm×500mm,楼板厚度180mm。结构采用膨胀混凝土,强度等级C40。地库顶板以上需覆土1.35m,设计活载达1t。2整体分析内力分析由于本工程采用主次梁框架结构,层内杆件和节点数较多,超过TBSA程序的设计能力。所以,在整体分析内力时,对模型进行简化处理,将整个结构在后浇带处分成两块,由于左块太大,将部分次梁去掉,然后,再用TBSA程序计算,因允许梁带裂缝工作,所以,对梁的支座弯矩进行调幅,调幅值为10%。由于本工程活载较大,同时用了PK-PM系列软件的SATWE进行了复核。3计算的钢筋调整3.1裂缝控制过严国内外的大量实际工程显示,我国现行“规范”和“规程”对预应力混凝土构件的裂缝控制过严。在裂缝控制过严的条件下,再保证结构在地震下有足够的延性,则势必大大增加普通钢筋的用量,这显然是不合理的。由于本工程处于室内干燥环境中,且无腐蚀物质存在。经查阅大量相关资料并根据大量工程实践经验,确定长期荷载下的裂缝宽度应控制在0.1mm以内。3.2内预应力筋部分失效为保证预应力梁的延性,同时,保证任意跨内预应力筋部分失效时不至于引起结构连续倒塌,在采用分段张拉的同时,设计上,保证普通钢筋的配筋量不少于折算总配筋量的35%。3.3预应力张拉时梁的影响本工程纵向预应力构件连续张拉长度约为200m,横向最大长度也超过100m。由预应力张拉引起的构件弹性压缩对整个结构的影响是不容忽略的。对预应力张拉引起的预应力梁产生轴向压缩,使与其相连的竖向构件中由于支座变形产生的附加弯矩,尤其是梁两端的剪力墙或框架柱。由于整体分析无法考虑预应力张拉对整个结构的影响,按此结果设计的竖向构件的配筋将有可能不足,所以,适当增加梁端部竖向构件的配筋,并通过梁中微膨胀混凝土产生的微膨胀效应,有效地补偿梁由预应力张拉引起的弹性压缩。在同类工程中,当梁的两端竖向构件的刚度特别大时,最好将此节点做成铰结或施加预应力前做成铰结,并在预应力施加完成后固结,以避免预应力施加时造成竖向构件开裂。4膨胀带和顶板混凝土浇筑由于结构平面尺寸太大,为保证施工工期,满足预应力尽快施加,节约顶板支撑模板的拆除时间,混凝土施工采用了膨胀带和后浇带结合的双重做法。后浇带在结构混凝土全部浇筑完成1个月后方能浇筑,仅在二区和一区二段交界的25轴附近设置1条。膨胀带在结构浇筑完成并对接缝凿毛处理后即浇筑。其平面位置为二区横向设置3条,纵向设置1条;一区二段膨胀带仅在独立筒体间平行设置2条。膨胀带的宽为1m。膨胀带和顶板其余梁板均采用微膨胀混凝土。预应力筋在结构平面内搭接张拉,除在二区和一区二段交界的25轴后浇带两端分别张拉,并在后浇带浇筑以后另行搭接预应力筋张拉外,其余各处均按结构一次性浇筑情况考虑搭接。预应力筋的平均长度约50m。顶板混凝土根据膨胀带划分施工段,从二区到一区二段流水施工,预应力张拉随混凝土浇筑进程插入张拉,一般在混凝土浇筑6d后开始,每块张拉5d后基本完成。顶板混凝土浇筑后均进行蓄水养护。地下室顶板结构施工从2001年2～5月全部完成。5预应力混凝土方案比选本工程地下室顶板原设计为普通梁板,后经反复论证,改为预应力方案。现就经济性作如下分析:(1)普通梁板方案(方案一):主梁500×900,次梁300×800。(2)预应力混凝土方案(方案二):主梁1200×500,次梁600×450。(3)通过中国建研院整体分析软件TBSA电算和中国建研院预应力专业程序UP计算,得出以下结果:混凝土用量:方案一每m2梁板混凝土用量0.3225m3,方案二每m2梁板混凝土用量0.3675m3(根据TBSA混凝土量的统计),所以,方案一比方案二每m2少用0.045m3,C40混凝土按400元/m3计算,方案一比方案二每m2混凝土少用18.0元。钢筋用量:根据电算统计,方案一比方案二每m2普通钢筋多用20.0kg,方案二每m2多用5.5kg预应力钢筋,预应力钢筋施工按14.2元/kg计,普通钢筋施工按4.5元/kg计,方案二比方案一每m2少用12.0元。综合比较:从材料用量来看,预应力混凝土方案每m2与普通梁板方案造价相差不大,但预应力混凝土方案可以提高室内净高40cm或保持室内相同净高时可减少挖土40cm。深基中减少开挖40cm土层及相应的支护和降水费用,按经验计算造价约为60元/m2。可见,预应力混凝土结构是经济的,且预应力混凝土结构其挠度和抗裂性能更好,结构的耐久性也会大为提高。6延长框架结构间距深圳地区从上个世纪90年代中后期以来,经过不断尝试,通过预应力技术的合理应用,先后建成大量伸缩缝间距突破规范限制的预应力框架结构,并比较成功地将预应力框架结构的伸缩缝间距扩大到100m左右。蔚蓝海岸二期工程地下室结构从平面规模到结构布局的复杂程度,都具有很大代表性,伸缩缝间距已延长到200m左右。从工程效果上看,预应