大跨度預應力混凝土框架結構施工分析

1 工程概況

某國際展覽中心，為有效利用展覽空間改善視覺效果，展覽大廳主要柱網尺寸為30m×30m。第四層樓面采用預應力框架肋梁板結構體系。+16.00m結構平面分為主框架梁、一級次梁及二級次梁，均采用最經濟的縱橫井字梁布置形式，縱向126m長梁跨度為18.3m+30 m 3+18.3m，截面1800×2500 mm，橫向86 m梁分為28m+30 m+28m三跨，截面1800×2000 mm。主梁間設一二級次梁，全部一級次梁截面為800×2000mm。

本工程單跨30m，屬大跨度預應力混凝土框架結構，且建筑物使用要求為國際展覽中心，屬重要建筑物類型，所以對裂縫和撓度控制較為嚴格。

2 施工工藝

2.1 施工工藝流程

有粘結預應力混凝土的施工流程：安裝預應力梁底模板→綁扎預應力梁普通鋼筋→波紋管曲線放線及焊接固定架→沉梁→安裝波紋管→鋼絞線穿束→安裝錨墊板螺旋筋→安裝預應力梁側模→安裝張拉端排氣管→安裝樓底模板張拉端模板→綁扎樓板鋼筋→隱蔽工程驗收→澆筑梁板混凝土→拆除張拉端模板→檢查孔道有無堵塞→預應力筋張拉→防水防腐處理→孔道灌漿→拆除梁板底部支撐。

2.2 施工特點及難點

2.2.1 與其他工種的配合問題

施工中各工種的配合十分必要，特別使預應力筋的埋設更是要求其他工種的緊密配合，一切以預應力施工為先，為此在施工中采取下措施：

模板支撐：梁板普通鋼筋在原位綁扎，梁普通鋼筋采用“下沉式”綁扎方式，綁扎完畢后下放至梁底。對主梁，在有粘結預應力筋波紋管穿入后，調整波紋管的標高并用扎絲將其綁扎牢固后，再行關閉梁兩側模板。一級次梁可先行關閉一側梁模板，以方便預應力筋的穿束和最低點的定位綁扎，另一側模板待上述工作完成后關閉。二級次梁可一次性關閉所有模板。值得注意的是，所有的梁S形拉結筋必須等到波紋管或無粘結筋穿入后再綁扎。同時為保證預應力筋的穿束后曲線標高的精度，在焊有支撐筋的位置要求梁筋的墊塊必須墊到位，普通鋼筋綁扎完后應及時下放到位以保證梁體的平整。

扎筋：由于預應力筋的通長鋪設，因此要求普通鋼筋的綁扎必須整條梁連續(xù)進行綁扎順序按先主梁后次梁進行。由于本工程工期緊張，因此全平面沒有劃分施工段，而采取全平面整體作業(yè)，這樣平面上所有的模板支設、鋼筋綁同時進行，因此各工種混雜，場面相對較復雜，人員較多。在這種情況下，要求普通鋼筋的綁扎，必須有始有終，要求整條梁的任務具體到人，不能出現(xiàn)綁扎半條梁后再進行另外一條梁的情況，以滿足預應力筋埋設的需求。

澆筑混凝土：由于梁中鋼筋擁擠，在澆注混凝土時一定要注意澆筑密實。采用振搗棒振搗混凝土時，不能觸動波紋管和無粘結筋，以免損壞影響以后的張拉。為此在鋼筋較密處，混凝土澆筑前，在波紋管間的空隙處插入標志性的竹竿或短鋼管，振搗時，順管插入振搗棒，這樣就可以避免損傷波紋管了。在梁柱節(jié)點鋼筋稠密區(qū)，宜使用較小直徑的振搗棒，使混凝土振搗密實。

拆模：在預應力筋張拉前，首先要拆除板模板，以防張拉預應力筋過程中，模板、支撐等約束影響預應力的建立。但梁底模板必須在預應力筋張拉后才能拆除。張拉端模板必須在混凝土澆筑后2～3天盡快拆除，以便于端部清理及錨具的安裝模板拆除過程中，注意不能松動梁底支撐及模板體系。

2.2.2 波紋管順利穿出

保證雙向波紋管在梁中和從梁柱節(jié)點處順利穿出是雙向預應力施工的一個技術關鍵。工程中由于梁箍筋較密，波紋管的直徑較大（Φ5），穿管長度較長（100m左右），這些都決定了穿管工作將十分困難。為此施工中將波紋管分成6m一段，搭接穿入。波紋管接頭處用膠帶包裹嚴密，不得漏漿。同時為保證穿管和穿筋的順利進行，在橫向中間30m跨設2m寬加力帶，穿管過程中，可在加力帶處加力協(xié)助穿管和穿筋。

加力帶處梁的箍筋待波紋管穿設完畢后，接頭處理得當后再綁扎。

對梁柱節(jié)點，由于雙向波紋管通過，且該節(jié)點處柱縱筋較多，波紋管穿管更加困難。為此，在施工前，首先對柱上縱筋進行放樣，適當調整部分縱筋的間距。對于當柱下混凝土澆筑后，縱筋調整困難時，可先將少部分縱筋截斷，然后穿波紋管。波紋管穿設完畢后，再行將縱筋從波紋管間的空隙處穿入并適當焊接。

2.2.3 預應力筋端部處理

預應力筋的端部錨固區(qū)一般設置在邊柱節(jié)點處，在該截面節(jié)點處柱上縱筋、邊梁上鋼筋、柱內箍筋、主梁上面筋、腰筋等相互交錯密集。因此，預應力筋、波紋管的穿管及端部處理難度很大，容易造成混凝土澆筑不密實。

經設計和施工單位共同研究和圖紙會審，本工程做法如下：

1）邊柱有粘結預應力筋張拉端錨具布置時，梁面主筋內縮彎折，以便于端頭墊板的排列；

2）因為本工程預應力在頂層，邊柱縱筋在墊板處可適當截斷，不會較大影響其結構安全性但截斷數(shù)量不宜超過6根，以保證結構的安全和方便墊板安排；截斷縱筋在墊板安裝完畢后，做適當加固處理。

3）后澆帶位置處，綜合考慮波紋管、12束鋼絞線的可施作半徑以及12孔群錨最小邊距要求，故墊板按兩排排，列波紋管在距端部稍遠處作適當交叉處理，以免波紋管的突然彎折。

4）由于二級次梁預應力筋是直線布置，當個別位置墊板不方便排列時，預應力筋可由跨中的水平布置轉為端部縱向布置。

2.2.4 預應力筋張拉

張拉設備：YDC240Q型千斤頂，ZB4/50型高壓油泵

張拉控制應力σcon =0.75fptk =0.75×1860=1395(Mpa)

張拉程序0 ——100%σcon錨固

當混凝土強度達到設計強度等級的75%時進行張拉，并以現(xiàn)場同條件養(yǎng)護下混凝土強度報告為依據，預應力筋的張拉施工采用雙控，以張拉應力控制為主，伸長值控制為校核。

預應力筋兩端同步張拉，兩端張拉人員通過對講機隨時保持聯(lián)系。由于預應力筋較長，千斤頂回程兩次以上才能達到張拉伸長值的要求。此時采用分級張拉累計張拉伸長值和張拉應力的辦法。

伸長值偏差應在-5～+10%之間，如張拉過程中出現(xiàn)伸長值超出該偏差的情況，應立即停止張拉，查明原因后，采取措施并排除故障后才能繼續(xù)張拉。

預應力筋的張拉，應先次梁，后主梁進行，對同一截面應遵循自上而下，對稱進行。

2.2.5 孔道灌漿

孔道灌漿在張拉后24小時內進行。

將425#普通硅酸鹽水泥與水按M30水泥漿的配合比例混合。摻入適量不含氯離子的減水劑和膨脹劑進行充分攪拌，水灰比控制在0.4～0.45之間。水泥漿用砂漿攪拌機制作，連續(xù)不斷供應。水泥漿從調制至壓力管邊的時間不得大于40分鐘。在灌漿過程中應經常檢查壓力管是否堵塞。

在張拉灌漿孔安裝止水閥，將灌漿管連接在止水閥上，排氣管和另一端出漿管處于打開狀態(tài)，開動灌漿泵，將水泥漿灌入孔道，待中間排氣管有濃漿排出時，用木塞塞緊管口。待另一端出漿口有濃漿流出時，封閉出漿口，繼續(xù)加壓至0.5～0.6Mpa時，停止灌漿，關閉灌漿孔止水閥。

每個孔道的灌漿必須一次完成，不能中途停頓。噴嘴不能離開灌漿孔，以免空氣進入形成氣泡，孔道灌漿完畢后，水泥漿初凝前再由排氣孔處倒入水泥漿進行補漿。

3 結束語

該工程預應力分項已圓滿完成。結合本工程有以下體會：

（1）該國際展覽中心采用雙向預應力大跨度框架結構，通過施工和現(xiàn)場測試，認為它是成功的，結構性能好，可以節(jié)省大量鋼筋。大跨度、大柱網、大空間提高了展廳的利用率，雖然工程造價要略高于小柱網結構，施工技術要求高，但它滿足了結構的使用功能要求，綜合經濟指標好。

（2）考慮到大跨結構的特點，在設計與施工中采取各種措施以彌補大跨結構的不足。由于這些措施得當，工程得以順利進行，并取得了令人滿意的結果。