实例探讨高层建筑预应力施工技术的应用

　　摘要：本文作者结合多年的工作经验，并通过相关的工程实例，介绍了预应力技术在高层建筑结构中的应用，从预应力施工的角度探讨施工过程中可能遇到的问题及其解决措施。
　　关键词：预应力；高层建筑；施工技术
　　
　　引言
　　部分预应力混凝土理论及其应用已在该领域确立了主导地位，通过配置一定数量的非预应力钢筋，可以调整预应力强度比和延性，改善裂缝分布，满足使用阶段和抗震性能两方面的要求。
　　高层建筑中常用的预应力结构形式为无梁平板结构和有梁大板结构等，无梁平板结构除保留楼板周边必要的边梁和局部少数有隔墙处及洞口边缘的梁外，室内明梁全部取消，仅在必需处设置暗梁以改善楼板的受力性能，每单元整个室内项板为一整块的平面；而有梁大板结构是在柱子之间布设明梁，大板上布置隔墙，在使用上与无梁平板结构相似。
　　1工程概况实例
　　某高层商住楼设计为27层的中筒框架剪力墙结构，设有2层地下室和4层裙楼，结构转换层设在4层，5～31层为标准层，平面尺寸46.0m×24.6m，单层建筑面积975m,楼板厚120mm，转角及柱位均设有短肢剪力墙。主梁最大跨度7.8m，许多次梁和个别大梁难免出现横穿住户房间的情况，最大室内明梁梁高达700m，给使用造成明显的不便。
　　
　　结构平面布置图
　　在施工过程中，在业主和住户的强烈要求下，决定将主体结构转换层以上7～31层标准层楼板改为有粘结预应力大板结构。但因主体结构已施工至5层结构转换层，故必须对比原设计进行可行性、安全性等各方面的评估和验算，对综合技术经济指标进行分析，通过论证最终确定了变更方案。
　　变更方案取消了所有的室内明梁，仅保留了主户分隔墙所在的主梁及外墙圈梁，预应力板作为主要的横向受力构件，板厚200mm(局部160～190mm)，预应力筋按楼板所受的计算应力曲线布置，L=7～26m，均为一端固定一端张拉，张拉端设于中简剪力墙内侧及外墙圈梁外侧。预应力张拉采用双控制，即应力控制和伸长值校核，计算伸长值由设计方给出，张拉伸值在计算值-5％～+10％之间，设计控制应力fcon=O.75fptk。
　　目前我国预应力混凝土建筑设计和施工规范尚未完善，特别在高层建筑领域，常常把普通钢筋混凝土设计准则套用到预应力混凝土结构中，这一点有关规范尚未涉及，由于本工程过多地考虑了地震内力对结构的影响，以及裂缝对建筑耐久性的危害，单层楼板普通钢筋含量虽有所减少，但整体含钢量并未降低，使工程造价略有提高。
　　2预应力技术在施工的应用
　　预应力结构与普通混凝土结构相比，在施工领域更受欢迎，尤其是高层建筑在施加预应力后楼板模板就可拆除，施工方便且速度快。本工程采用预应力混凝土平板结构，取消了许多梁，模板用量明显减少，安装更简单方便，楼面结构普通钢筋用量将减少，且其中大多是绑扎费时费力的梁钢筋，平板钢筋绑扎快捷方便，预应力筋与普通筋可交叉绑扎，可节省施工时间。
　　当混凝土强度达到设计值的75％时即可进行预应力筋张拉，张拉过程中可照常进行上一层楼面的施工，张拉完成后即可拆除模板，而预应力张拉不占施工工期，节省了时间，预应力平板的施工速度快于一般梁板体系，这与常规想象有很大的不同。由于预应力无梁结构施工可节省人力、模板和辅材，模板周转快，施工周期短，故施工单位更乐于进行这种结构的施工。
　　本工程所用预应力材料及施工要点为：
　　(1)预应力选材。预应力筋为高强低松弛钢绞线(fptk=1860MPalOOOh松弛损失小于2.5％)，波纹管(预应力筋预留套管)采用扁型波纹管(bh=60×19)；锚具采用OVM系列夹片式锚具，符合一类锚具要求。
　　(2)预应力施工。预应力筋开料准确，防切防焊；防止波纹管变形、移位、穿孔或烧伤；预应力筋张拉必须在混凝土强度达设计值的75％后进行，张拉过程中关键要进行双控制；预应力筋的孔道灌浆应保持0.3～O.5MPa的压力并稳压5min。
　　3施工中的问题及解决措施
　　3．1常见质量问题分析
　　预应力施工中常见的问题主要是张拉过程中的断丝或滑丝现象，应根据不同情况采取有效的解决方法，如处理不当则会影响结构的安全和质量。通常张拉中发生断丝的主要原因如下：
　　(1)预应力筋力学性能不合格，表面锈蚀或存在其它导致截面减小的缺陷。
　　(2)锚具夹片硬度过高，齿高也过大，稍有偏控就造成刻痕过深而较易发生断丝现象。
　　(3)钢锚垫板喇叭筒较细且较长，端部也较锋利，连接稍有不顺则张拉时就可能造成预应力筋损坏，而铸钢制垫板喇叭筒则较粗短，端部与孔道用内插式连接，故应尽量选用铸钢锚垫板。
　　(4)锚板喇叭筒、锚板、锚环及千斤顶不同心，造成偏拉，受力不均。
　　(5)张拉过程控制不严，张拉力过大而导致断丝。
　　3．2本工程中的质量问题及解决措施
　　(1)在21层预应力筋A-1张拉施工中，当千斤顶施加压力至36MPa时，受拉的1条钢绞线突然发生断裂，导致7股钢丝中的3股被拉断，断口位置离张拉端锚具约lOcm，设计允许最大控制应力为钢绞线应力标准值的75％。
　　经调查分析，在张拉机具正常使用的情况下，千斤顶施加压力控制在有效范围内，钢绞线所受拉应力未达到标准应力的70％，且未发现锚具滑丝现象故可排除超张拉的因素。又经检测机构进行同炉号钢绞线和现场取样钢绞线检验，结果表明预应力筋的机械性能符合国家标准，可排除钢绞线材质因素较大的可能是在水电预埋和电焊过程中，由于疏忽了隔离防护，对钢绞线造成了局部损伤。
　　其补救处理方法如下：①在张拉端逐根使3束钢线松弛，取出预应力筋A-1的锚具，将3束钢绞线全部报废；②在固定端将钢绞线锚固范围的混凝土凿除面积约400mm×lO00mm，深约15Omm；⑨采用钢绞线电焊对接方法，使报废的钢绞线被拉出波纹管的同时，新换的钢绞线能顺利穿入波纹管并留长lm；④重新安装锚固端后，在固定端浇筑混凝土并振捣密实；⑤在混凝土强度达设计值75％后重新张拉。
　　(2)在本工程预应力张拉过程中，发现张拉长度小于lOm的预应力筋，在同等张力的情况下，其实际伸长值普遍超出计算值的上限；长度在10～18的预应力筋实际伸长值在设计值内；长度在18m以上的预应力筋实际伸长值小于计算值的下限。分析其原因，有以下几种：

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