高層住宅無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力扁梁平板結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工

龔立志

摘 要：本文結(jié)合工程實例，對高層住宅采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力扁梁平板結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工要點進(jìn)行分析，旨在與同行探討。

關(guān)鍵詞：高層住宅 預(yù)應(yīng)力 扁梁 平板結(jié)構(gòu) 設(shè)計 施工

1.工程概況

某高檔住宅小區(qū)由5棟31層的建筑組成，地下為2層車庫，中間庭院的平面尺寸約為40m×150m，不設(shè)溫度伸縮縫（見下圖）。高層住宅的首層為架空層，連同中間庭院一起形成一個面積萬余平方米的花園。中間庭院需考慮消防車進(jìn)入。庭院板上留有幾個直徑5.6m的洞，將地面景觀引入地下車庫，、面積巨大的地下車庫也因有了自然采光及通風(fēng)而避免了壓抑感，且可節(jié)省造價及使用費用。車庫基本柱網(wǎng)尺寸7.6m×8.1m，要求結(jié)構(gòu)層高度不超過450mm。

結(jié)構(gòu)設(shè)計需解決超長混凝土板風(fēng)的溫度應(yīng)力，中間庭院與塔樓之間的構(gòu)造，大柱網(wǎng)、重荷載下的結(jié)構(gòu)層高度等問題，還需滿足開洞的要求。為此，綜合采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)和留后澆帶、采用梁柱滑動支座等措施。

2.結(jié)構(gòu)布置及特點

2.1結(jié)構(gòu)體系及優(yōu)點

中間庭院地面層為大面積超長混凝土結(jié)構(gòu)，受溫度變化影響較大，其溫度應(yīng)力及混凝土收縮徐變應(yīng)力均需考慮。最近在類似工程中的處理方法主要是在樓面結(jié)構(gòu)中施加預(yù)應(yīng)力，使樓蓋中存在較大的軸向壓力，具有抵抗溫度、收縮應(yīng)力的能力，而且預(yù)應(yīng)力筋還能承擔(dān)外加荷載，因此，為在這類結(jié)構(gòu)中不設(shè)縫，施加預(yù)應(yīng)力是一種十分有效而且簡便的解決方法。

經(jīng)綜合分析考慮，選用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土扁梁平板結(jié)構(gòu)體系。預(yù)應(yīng)力扁梁的截面尺寸1200mm×450mm，預(yù)應(yīng)力平板的厚度為200mm，梁板混凝土的強度等級為C40。本工程采用預(yù)應(yīng)力混凝土扁梁平板結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：

（1）與預(yù)應(yīng)力梁平板結(jié)構(gòu)相比，寬扁梁的高度可減至450mm，同時因梁寬較大，減小了板的計算跨度。

（2）與預(yù)應(yīng)力無梁平板相比，扁梁平板結(jié)構(gòu)易滿足抗沖切要求，板為四邊支撐，受力條件優(yōu)于柱支攪板，較為經(jīng)濟。

（3）扁梁平板結(jié)構(gòu)允許在板上開孔，不會影響周邊構(gòu)件。

2.2后澆帶留設(shè)

為防止預(yù)應(yīng)務(wù)筋張拉前因混凝土收縮而開裂，沿150m方向設(shè)3道后澆帶，帶寬2.4m（見上圖），后澆帶均設(shè)在較小跨的跨中。在后澆帶之間、后澆帶與建筑物邊緣間的梁板中預(yù)應(yīng)力筋通長布置，在后澆帶或建筑物邊緣處張拉。跨過后澆帶的梁板中布置短預(yù)應(yīng)力筋，待補澆后澆帶后梁板面張拉，使梁板中預(yù)應(yīng)力筋達(dá)到連續(xù)目的。

主塔樓與中間庭院交接處也用后澆帶隔開，同時將庭院邊梁節(jié)點設(shè)計成鉸接，允許水平方向有一定程度的位移。

3.預(yù)應(yīng)力設(shè)計

3.1荷載取值

庭院地面層的消防車道及覆土荷載均為20KN/m2，由于在使用期內(nèi)覆土是長期作用在結(jié)構(gòu)上的，因此在使用極限狀態(tài)驗算時將上述荷載按恒載考慮更符合實際情況?？沽延嬎銜r，荷載按短期效應(yīng)組合與施工期間組合進(jìn)行計算，梁板截面受拉邊緣混凝土應(yīng)力不大于1.0γftk。強度極限狀態(tài)驗算時，按活荷載20KN/m2 考慮。預(yù)應(yīng)力梁板計算，采用陳曉寶編《預(yù)應(yīng)力混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計系列軟件》PRCS2.0。

3.2預(yù)應(yīng)力筋布置

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用1860 級Фj15.24低松弛鋼絞線，OVM 單孔夾片錨和擠壓錨。板中預(yù)應(yīng)力筋以4根(個別3根)為一組，組距約1.4m，呈帶狀雙向曲線布置。設(shè)計時在圖紙上標(biāo)出各部位預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)、起止位置、張拉端與固定端標(biāo)記，并繪制預(yù)應(yīng)力筋的豎向曲線，標(biāo)出反彎點標(biāo)高。扁梁中通長布置18UФj15.24，分為4束，在張拉端分散布置。由于連續(xù)梁板結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵截面在內(nèi)支座處，因此跨過后澆帶的短預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量可減少，梁中為10UФj15.24，板中每組減為2根。

3.3張拉控制應(yīng)力

預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fptk，對長度大于35m而受周邊構(gòu)件影響不允許兩端張拉的情況，σcon提高為0.78 fptk。

3.4普通鋼筋配筋及扁梁節(jié)點構(gòu)造

板中普通鋼筋為雙層雙向Φ12@150mm。扁梁的上下縱向鋼筋均為8~11Φ25。在扁梁框架節(jié)點外核心區(qū)角部設(shè)置垂直拉筋與扁梁縱向鋼筋搭接，構(gòu)成受扭封閉箍筋；在外核心區(qū)內(nèi)部設(shè)置垂直受剪拉筋作抗剪箍筋。上述拉筋均Φ10@100mm。

4.預(yù)應(yīng)力施工工藝

4.1普通鋼筋綁扎

后澆帶范圍內(nèi)梁的箍筋暫不綁扎，以便張拉時千斤頂進(jìn)入。板面鋼筋在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)并經(jīng)初調(diào)后再鋪設(shè)，后澆帶范圍內(nèi)同方向的面筋也不綁扎，以便張拉。

在梁柱節(jié)點處，正確處理普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力筋的相互關(guān)系相當(dāng)重要。該處不僅有梁鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋通過，且柱筋需在節(jié)點內(nèi)彎折，柱筋的彎鉤也會影響預(yù)應(yīng)力筋的位置。雙向梁不分主次，兩層鋼筋在上，兩層預(yù)應(yīng)力筋在下。由于制圖時疏忽了指定柱筋彎鉤的高度，施工人員按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的習(xí)慣綁扎，結(jié)果許多柱筋彎鉤阻擋了另一方向梁預(yù)應(yīng)力筋的通過，需進(jìn)行調(diào)整，造成一些返工。

4.2預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)

梁中預(yù)應(yīng)力筋嚴(yán)格按設(shè)計要求的曲線布置，每隔1m 設(shè)一個固定架控制曲線高度，預(yù)應(yīng)力筋全部穿入梁內(nèi)后將其綁扎在固定架上。板中預(yù)應(yīng)力筋在梁支座處直接鋪放在梁筋上，在反彎點處用固定架控制預(yù)應(yīng)力筋標(biāo)高，在跨中處直接將預(yù)應(yīng)力筋綁扎在板底筋上。

4.3后澆帶處作法

后澆帶處用細(xì)孔鋼絲網(wǎng)做端部模板，施工相當(dāng)方便。需注意的是，細(xì)孔鋼絲網(wǎng)應(yīng)設(shè)在錨墊板的外側(cè)，以保證內(nèi)側(cè)混凝土密實，張拉前需鑿除少量混凝土。若細(xì)孔鋼絲網(wǎng)設(shè)在錨墊板內(nèi)側(cè)，則難以保證錨墊板后面的混凝土密實。

4.4預(yù)應(yīng)力筋張拉

預(yù)應(yīng)力梁板混凝土達(dá)到75% 設(shè)計強度標(biāo)準(zhǔn)值后，采用4套YDC240型千斤頂張拉。張拉程序為：0→10%σcon→100%σcon錨固。張拉次序為：先張拉板預(yù)應(yīng)力筋，再張拉梁預(yù)應(yīng)力筋。板筋依次張拉，即從結(jié)構(gòu)一邊向另一邊按順序張拉；梁筋按對稱原則張拉。張拉過程實行雙控管理，即以應(yīng)力控制為主，伸長校核為輔。預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后，隨即調(diào)整后澆帶范圍內(nèi)的鋼筋，并用微膨脹混凝土澆滿，再張拉跨過后澆帶的短預(yù)應(yīng)力筋。

4.5孔道摩擦損失測試

正式張拉前，選擇15根板筋進(jìn)行孔道摩擦損失試驗。根據(jù)實測數(shù)據(jù)計算，當(dāng)k取值0.002 ， μ為0.018，遠(yuǎn)小于《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T92~93)的規(guī)定。

5.結(jié)束語

該高層住宅小區(qū)中間庭院地面層大面積、大柱網(wǎng)、重荷載、不設(shè)縫結(jié)構(gòu)采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力扁梁－平板，既降低了結(jié)構(gòu)層高度，又滿足了板上開洞的要求，對類似工程具有參考價值。在大面積結(jié)構(gòu)中局部采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)時，采用后澆帶及梁柱水平鉸接等技術(shù)措施，可有效地建立預(yù)應(yīng)力，不影響其他構(gòu)件。在大面積超長結(jié)構(gòu)施工中采用后澆帶、連續(xù)預(yù)應(yīng)力筋等技術(shù)，保證了結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)收縮及溫度裂縫。