超长结构无粘结预应力技术抵抗温度应力

曹秀铂

保定市银燕预应力工程有限公司

超长结构无粘结预应力技术抵抗温度应力

曹秀铂

保定市银燕预应力工程有限公司

机场航站楼、停车楼结构双向超长，为了减少由于混凝土收缩徐变及温度变化在结构中产生拉应力并可能使结构出现有害的贯通裂缝，在结构梁板中施加预应力来控制结构有害裂缝的开展。介绍了近几年预应力在部分新建机场航站楼中的应用情况及预应力的施工。

航站楼；停车楼；双向超长；预应力；抵抗温度应力

在超长大型公建中，解决砼结构不设缝的方法主要有设置后浇带、设置膨胀加强带、采用膨胀混凝土等，以上方法均有许多缺点和局限性，不能最终解决超长不设缝混凝土结构的开裂问题；设计和施工中也优先采用四新技术：预应力法、滑动支座法、低温补仓法、诱导缝法，综合治理法等措施控制裂缝产生。其中采用预应力法施加预应力可以在混凝土中建立有效的压应力，来平衡结构内由于温度变化导致的拉应力效果最为显著。现列举在工作实践中遇到的部分采用无粘结预应力技术抵抗温度应力的工程实例。

1 广州白云国际机场一期航站楼及东、西连接楼及东三西三指廊

以本平面为例，单向长度以108m，128m，131m等分段设缝。图一为东连接楼局部平面图及图二东三西三指廊轮廓图。

图一 连接楼二层局部平面图

图二 东三、西三指廊及连接楼的轮廓图

2 广州白云国际机场扩建工程二号航站楼及配套设施，航站楼平面内以长度143m，214.4m，179m等设缝。

图三 航站楼主楼三层平面图

图四 西指廊二层局部平面图

图五 白云机场二期航站楼及东西北指廊轮廓图

3 广州白云国际机场二期北指廊及东西指廊，以局部平面为例，单向以158m，173.5m，198m等设缝。

以上三个白云机场项目，其中东三、西三指廊板内配置无粘结预应力筋抵抗温度应力；航站楼主楼和指廊在梁内采用预应力筋抵抗温度应力。

4 深圳宝安国际机场T3航站楼工程，下图为二层平面图，单向以长度243m，216m等设缝。

图六 深圳宝安国际机场T3航站楼二层平面图

图七 深圳机场新航站区地面交通中心二层平面图

5 深圳机场新航站区地面交通中心，下图为二层平面图，长度以153m，229.5m等设缝。

6 揭阳潮汕机场航站楼及配套工程，下图为二层平面图，南北向长度分别以81.78m，东西向长度为182.4m设缝。

图八 揭阳潮汕机场航站楼及配套工程三层平面图

图九 南宁机场F1层平面图

7 南宁吴圩国际机场新航站区及配套设施建设工程航站楼项目，下图为F1层平面图，单向长度以99m，115m，117m，171m，234m等设缝。

8 桂林两江国际机场扩建工程——T2航站楼，下图为二层平面图，单向长度以170m，195m等设缝。

图十 桂林两江国际机场二层平面图

图十一 首都机场三期GTC首层平面图

图十二 北京新机场航站楼平面图

9 首都国际机场三期GTC停车楼，下图为首层平面图，单向长度以343m，360m等设缝。

10 北京新机场航站楼，下图为二层平面图，单向长度以缝计以170m，195m等设缝。

第4～10个项目均为板内配置无粘结预应力筋抵抗温度应力。

结论：

以上机场航站楼和GTC停车楼在考虑温度应力的作用时均采用预应力筋抵消温度应力。原因如下：

1 加配普通钢筋抵消温度应力的方法原理是普通筋参与受力变形后才能发挥出作用。若横向构件混凝土采用C40，混凝土的弹性模量Ec=3.25x104N/mm2，而普通筋HRB400的弹性模量'Ecf=2.0x105N/ mm2，由于钢筋弹性模量是混凝土弹性模量的6倍多，很难达到理想同时变形的状态，只有混凝土达到开裂极限强度刚一开裂或开裂后，普通筋才产生变形参与抵抗拉应力。往往钢筋还没有参与到变形，混凝土已经开裂。

2 以上国内各大型机场选择预应力技术来抵抗温度应力的影响是因为预应力筋是主动受力，在混凝土达到85%-100%时进行张拉，在混凝土中预先施加一个适当的压应力，在温度应力还没有发挥变形的时候已经预压，温度应力对混凝土的变形都已抵消，普通钢筋更加不会参与变形来抵抗温度应力了。

施加预应力可减少由于混凝土的收缩徐变和温度变化在结构中产生的拉应力并可能使结构出现有害的贯通裂缝。在结构梁板中施加无粘结预应力来控制结构有害裂缝的开展成了普遍的做法。以上众多工程实例均采用预应力解决温度应力的影响，有效证明解决温度应力施加预应力是最优方案。

建议：结构长度大于100m的部分配置适当数量的无粘结预应力筋抵抗温度应力的影响，减少或避免结构开裂。

[1]无粘结预应力混凝土结构技术规程JGJ92-2004.

[2]混凝土结构设计规范.GB50010-2010.[S]北京，中国建筑工业出版社，2010.

[3]预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程. JGJ85-2000.

[4]后张预应力混凝土设计手册.中国建筑科学研究院，陶学康

注：两项相加共节约125.05元/m2。

⑶ 柱及外墙部分：

屋面若采用井字梁板或十字梁板(下称：普通梁板)时梁高为900mm，当采用双向密肋楼盖时梁高为600mm，其层高可减少300mm。据统计，建筑物层高每降低100mm时，其造价按建筑面积可节约30元/m2，共计可节约造价为90元/m。

⑷ 模板部分：

密肋楼盖采用PK定型模板，支模简单便捷，不用拆模，可节约模板费用27元/m2(根据08定额，普通梁板按有梁板32元/ m×1.72=55元/m2，密肋梁按无梁板28元/m2计算，未计入模板损耗及拆模等费用)。

密肋梁PK定型模板底部光滑平整，无需刮灰粉平，直接喷白即可，可节约人工费用12元/m。

(5)综合以上几点

十字梁板直接费：92.30+90+27+12+40=261.30元/m2；

井字梁板直接费：125+90+27+12+40=294.00元/m2；

PK定型模板费用120元/m2。

密肋梁板与十字梁板比较，可节约直接费：141.3元/m2；

密肋梁板与井字梁板比较，可节约直接费：174.0元/m2。

5.2 密肋梁板与十字梁板(或井字梁板)施工分析

5.2.1 密肋梁PK定型模板采用工业化、标准化批量生产，其质量稳定，方便施工。

6.结论

通过对以上综合分析，密肋楼盖方案全面优于传统梁板方案，密肋楼盖方案不仅经济指标优于其他楼盖方案，而且施工方便，能大大缩短地下室施工工期。

参考文献：

[1]第五版施工手册北京：中国建筑工业出版社，2013.8.

[2]建筑抗震设计规范中国建筑工业出版社.