大跨度预应力混凝土框架结构施工分析

1 工程概况

某国际展览中心，为有效利用展览空间改善视觉效果，展览大厅主要柱网尺寸为30m×30m。第四层楼面采用预应力框架肋梁板结构体系。+16.00m结构平面分为主框架梁、一级次梁及二级次梁，均采用最经济的纵横井字梁布置形式，纵向126m长梁跨度为18.3m+30 m 3+18.3m，截面1800×2500 mm，横向86 m梁分为28m+30 m+28m三跨，截面1800×2000 mm。主梁间设一二级次梁，全部一级次梁截面为800×2000mm。

本工程单跨30m，属大跨度预应力混凝土框架结构，且建筑物使用要求为国际展览中心，属重要建筑物类型，所以对裂缝和挠度控制较为严格。

2 施工工艺

2.1 施工工艺流程

有粘结预应力混凝土的施工流程：安装预应力梁底模板→绑扎预应力梁普通钢筋→波纹管曲线放线及焊接固定架→沉梁→安装波纹管→钢绞线穿束→安装锚垫板螺旋筋→安装预应力梁侧模→安装张拉端排气管→安装楼底模板张拉端模板→绑扎楼板钢筋→隐蔽工程验收→浇筑梁板混凝土→拆除张拉端模板→检查孔道有无堵塞→预应力筋张拉→防水防腐处理→孔道灌浆→拆除梁板底部支撑。

2.2 施工特点及难点

2.2.1 与其他工种的配合问题

施工中各工种的配合十分必要，特别使预应力筋的埋设更是要求其他工种的紧密配合，一切以预应力施工为先，为此在施工中采取下措施：

模板支撑：梁板普通钢筋在原位绑扎，梁普通钢筋采用“下沉式”绑扎方式，绑扎完毕后下放至梁底。对主梁，在有粘结预应力筋波纹管穿入后，调整波纹管的标高并用扎丝将其绑扎牢固后，再行关闭梁两侧模板。一级次梁可先行关闭一侧梁模板，以方便预应力筋的穿束和最低点的定位绑扎，另一侧模板待上述工作完成后关闭。二级次梁可一次性关闭所有模板。值得注意的是，所有的梁S形拉结筋必须等到波纹管或无粘结筋穿入后再绑扎。同时为保证预应力筋的穿束后曲线标高的精度，在焊有支撑筋的位置要求梁筋的垫块必须垫到位，普通钢筋绑扎完后应及时下放到位以保证梁体的平整。

扎筋：由于预应力筋的通长铺设，因此要求普通钢筋的绑扎必须整条梁连续进行绑扎顺序按先主梁后次梁进行。由于本工程工期紧张，因此全平面没有划分施工段，而采取全平面整体作业，这样平面上所有的模板支设、钢筋绑同时进行，因此各工种混杂，场面相对较复杂，人员较多。在这种情况下，要求普通钢筋的绑扎，必须有始有终，要求整条梁的任务具体到人，不能出现绑扎半条梁后再进行另外一条梁的情况，以满足预应力筋埋设的需求。

浇筑混凝土：由于梁中钢筋拥挤，在浇注混凝土时一定要注意浇筑密实。采用振捣棒振捣混凝土时，不能触动波纹管和无粘结筋，以免损坏影响以后的张拉。为此在钢筋较密处，混凝土浇筑前，在波纹管间的空隙处插入标志性的竹竿或短钢管，振捣时，顺管插入振捣棒，这样就可以避免损伤波纹管了。在梁柱节点钢筋稠密区，宜使用较小直径的振捣棒，使混凝土振捣密实。

拆模：在预应力筋张拉前，首先要拆除板模板，以防张拉预应力筋过程中，模板、支撑等约束影响预应力的建立。但梁底模板必须在预应力筋张拉后才能拆除。张拉端模板必须在混凝土浇筑后2～3天尽快拆除，以便于端部清理及锚具的安装模板拆除过程中，注意不能松动梁底支撑及模板体系。

2.2.2 波纹管顺利穿出

保证双向波纹管在梁中和从梁柱节点处顺利穿出是双向预应力施工的一个技术关键。工程中由于梁箍筋较密，波纹管的直径较大（Φ5），穿管长度较长（100m左右），这些都决定了穿管工作将十分困难。为此施工中将波纹管分成6m一段，搭接穿入。波纹管接头处用胶带包裹严密，不得漏浆。同时为保证穿管和穿筋的顺利进行，在横向中间30m跨设2m宽加力带，穿管过程中，可在加力带处加力协助穿管和穿筋。

加力带处梁的箍筋待波纹管穿设完毕后，接头处理得当后再绑扎。

对梁柱节点，由于双向波纹管通过，且该节点处柱纵筋较多，波纹管穿管更加困难。为此，在施工前，首先对柱上纵筋进行放样，适当调整部分纵筋的间距。对于当柱下混凝土浇筑后，纵筋调整困难时，可先将少部分纵筋截断，然后穿波纹管。波纹管穿设完毕后，再行将纵筋从波纹管间的空隙处穿入并适当焊接。

2.2.3 预应力筋端部处理

预应力筋的端部锚固区一般设置在边柱节点处，在该截面节点处柱上纵筋、边梁上钢筋、柱内箍筋、主梁上面筋、腰筋等相互交错密集。因此，预应力筋、波纹管的穿管及端部处理难度很大，容易造成混凝土浇筑不密实。

经设计和施工单位共同研究和图纸会审，本工程做法如下：

1）边柱有粘结预应力筋张拉端锚具布置时，梁面主筋内缩弯折，以便于端头垫板的排列；

2）因为本工程预应力在顶层，边柱纵筋在垫板处可适当截断，不会较大影响其结构安全性但截断数量不宜超过6根，以保证结构的安全和方便垫板安排；截断纵筋在垫板安装完毕后，做适当加固处理。

3）后浇带位置处，综合考虑波纹管、12束钢绞线的可施作半径以及12孔群锚最小边距要求，故垫板按两排排，列波纹管在距端部稍远处作适当交叉处理，以免波纹管的突然弯折。

4）由于二级次梁预应力筋是直线布置，当个别位置垫板不方便排列时，预应力筋可由跨中的水平布置转为端部纵向布置。

2.2.4 预应力筋张拉

张拉设备：YDC240Q型千斤顶，ZB4/50型高压油泵

张拉控制应力σcon =0.75fptk =0.75×1860=1395(Mpa)

张拉程序0 ——100%σcon锚固

当混凝土强度达到设计强度等级的75%时进行张拉，并以现场同条件养护下混凝土强度报告为依据，预应力筋的张拉施工采用双控，以张拉应力控制为主，伸长值控制为校核。

预应力筋两端同步张拉，两端张拉人员通过对讲机随时保持联系。由于预应力筋较长，千斤顶回程两次以上才能达到张拉伸长值的要求。此时采用分级张拉累计张拉伸长值和张拉应力的办法。

伸长值偏差应在-5～+10%之间，如张拉过程中出现伸长值超出该偏差的情况，应立即停止张拉，查明原因后，采取措施并排除故障后才能继续张拉。

预应力筋的张拉，应先次梁，后主梁进行，对同一截面应遵循自上而下，对称进行。

2.2.5 孔道灌浆

孔道灌浆在张拉后24小时内进行。

将425#普通硅酸盐水泥与水按M30水泥浆的配合比例混合。掺入适量不含氯离子的减水剂和膨胀剂进行充分搅拌，水灰比控制在0.4～0.45之间。水泥浆用砂浆搅拌机制作，连续不断供应。水泥浆从调制至压力管边的时间不得大于40分钟。在灌浆过程中应经常检查压力管是否堵塞。

在张拉灌浆孔安装止水阀，将灌浆管连接在止水阀上，排气管和另一端出浆管处于打开状态，开动灌浆泵，将水泥浆灌入孔道，待中间排气管有浓浆排出时，用木塞塞紧管口。待另一端出浆口有浓浆流出时，封闭出浆口，继续加压至0.5～0.6Mpa时，停止灌浆，关闭灌浆孔止水阀。

每个孔道的灌浆必须一次完成，不能中途停顿。喷嘴不能离开灌浆孔，以免空气进入形成气泡，孔道灌浆完毕后，水泥浆初凝前再由排气孔处倒入水泥浆进行补浆。

3 结束语

该工程预应力分项已圆满完成。结合本工程有以下体会：

（1）该国际展览中心采用双向预应力大跨度框架结构，通过施工和现场测试，认为它是成功的，结构性能好，可以节省大量钢筋。大跨度、大柱网、大空间提高了展厅的利用率，虽然工程造价要略高于小柱网结构，施工技术要求高，但它满足了结构的使用功能要求，综合经济指标好。

（2）考虑到大跨结构的特点，在设计与施工中采取各种措施以弥补大跨结构的不足。由于这些措施得当，工程得以顺利进行，并取得了令人满意的结果。