高层后张预应力框架梁施工技术控制

张青

（甘肃建投建设有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 引言

随着人们生活的不断改善以及经济的快速发展，高层建筑工程也得到了迅速发展，但是对于质量的要求也越来越严格。高层建筑工程结构具有大而高的形体结构，预应力框架梁发挥着极其重要的支撑作用。预应力框架梁自身的尺寸又相对比较大，主要目的在于平衡部分竖向荷载，受结构设计不合理、自身变形或施工技术不过关等不利因素影响，容易引起混凝土裂缝等问题，从而严重威胁了整体建筑工程的质量[1]。为了能够使得高层建筑的质量有足够的保证，就需要对后张预应力框架梁的结构设计、施工顺序、工艺流程、技术要点等进行全方位控制，提出有针对性的控制策略。

2 框架梁预应力筋的线形及布置方式

2.1 框架梁预应力筋的形状

框架梁预应力筋的形状多采用二次抛物线形，二次抛物线方程：

式中f1—抛物线的矢高；

Li—抛物线线段的弦长。

此外，还有折线形、圆弧线、直线、悬链线及三次抛物线等形状。

2.2 框架梁项应力筋的布置方式

图1 正反抛物线相接

框架梁预应力筋的布置应尽可能与构件外荷裁引起的弯矩应相一致，以取得最佳的预应力效果。预应力筋的布置方式主要有以下几种：

1）正反抛物线相接（图1）：由反向相接的三段抛物线在反弯点处相接并相切，组成平滑的曲线。正反抛物线相接的布置方式一般用于支座弯矩和跨中弯矩相近的框架梁。

2）直线与抛物线相接（图2（a））：预应力筋在梁端区段为直线、跨中区段为抛物线，直线段与抛物线相切于C、E两点，这种布置用于支座弯矩较小的单跨框架梁。

3）非对称布置（图2（b））：由直线段与两段反向相接的抛物线组成，常用于多跨连续梁的边跨。

4）折线形布置（图2（c））：用于有集中荷载作用的梁，或腹部开洞的梁。折线形布置预应力筋孔道摩擦损失较大。

5）正反抛物线与直线形综合性布置（图2（d））：梁内布有正反抛物线形相接的预应力筋，还有直线形预应力筋，适用于需要减小边栓弯距的情况。此种布筋方法能够使预应力筋产生的次弯矩对降低边柱弯短产生有利影响。

图2 框架梁预应力筋其他布置方式

2.3 多跨连续梁的预应力筋布置

通常表现为连续多波曲线，其外形应与外荷载弯短图相符合，有效地发挥预应力的综合效益，同时还应尽可能降低孔道摩擦引起的预应力损失。连续通长配置酌预应力筋，应注意长度与跨数的取值，以免中间跨的预应力孔道摩擦损失过大，建立的有效预应力值过低。采用两端张拉时，连续跨效宜控制在3-5跨，长度不大于50m；采用一端张拉时，连续跨数不宣超过2跨，长度不宜超过25m。当超过上述跨数或长度时，预应力筋可采用分段布置[2]。

分段布置的方法，一般利用后浇带（或后挠段）将通长的顶应力筋分段布置。后浇带跨的预应力筋短束，可配置有粘结或无粘结预应力筋。

分段布置的另一种作法是措接法，即将分段的预应力筋伸过柱子至柱侧梁项的预留张拉槽两侧的预应力筋相互搭接。当每段顶应力筋的长度跨越一跨或两跨时，可一端为张拉端，另端为固定端，采用一端张拉；当跨致超过两跨时，两端均为张拉端。

3 施工顺序和施工工艺

3.1 施工顺序

框架梁的预应力筋张拉在施工过程中的顺序可有3种安排：

1）逐层浇筑、逐层张拉。框架梁建筑完一层，待混凝土养护到其强度达到设计要求后，进行该层框架张拉，张拉锚固并灌浆后即可拆除模板及支撑。然后再进行上一层，自下而上逐层张层张拉。这种方法的优点：占用模板及支撑的数量少。

2）数层浇筑、顺向张拉。浇筑完2～3层楼层后，再回过来自下而上进行张拉。这种方法对预应力专业施工队伍有利，进场一次可连续作业几层。

3）数层浇筑、逆向张拉。浇筑完2-3个楼层后，其中最上一层混凝土强度达到要求后，对该楼层施加预应力，自上而下逆向进行张拉。

3.2 施工工艺流程

支梁底模板-支一侧模板-在侧模上弹出螺旋管曲线位置-焊接钢筋支架-铺放螺旋管-安装梁端横向钢筋及锚具垫板-留设灌浆孔-支另一侧模板-浇筑混凝土-施加预应力-孔道灌浆-张拉端封闭防护。

4 施工技术控制

4.1 模板支拆

1）框架梁自重比较大，在支底模的过程中要注意顶撑底部位的地基务必保持平整，垫板垫平且保持稳固。

2）在梁侧模上按设计图纸尺寸，定出预应力筋索形控制点的位置及标高，尤其是反弯点、跨中及支座最高点必须定准。用墨线连接各点，形成预应力筋索形线。注意图纸尺寸是孔道中心线，因此定各点标高时，应减去螺旋管半径（指外径），作为钢筋支架的上平线[3]。

3）由于预应力梁张拉后产生反拱，所以，在支梁底模的过程中，起拱值比一般砼框架梁稍小，可按跨度的千分之0.5至千分之1.0起拱。

4）采用“逐层灌注、逐层张拉”的流程时，为了节约时间、促进模板周转速度，支模过程中使紧邻的两根梁成为一组，按照先内侧，再螺旋管，并同时安装楼板底模板以及搭接钢筋的顺序进行（图3）。

5）梁侧模设置水平间距1000至1500mm的对拉螺栓。

6）预应力张拉之前，卸载梁侧模和现场浇灌的楼板之底模，以最大限度地降低施加预应力过程中的约束作用。

图3 框架梁支模方法

7）预应力筋张拉结束以后，孔道水泥灌浆后经测试，水泥浆硬度值为1.5N/mm，此种情况下即可卸载梁底模及支撑。

4.2 铺设金属螺旋管

1）依照梁侧模板上标出的控制点标高，焊好各点的钢筋支架。钢筋支架焊在箍筋上，在箍筋下面垫好垫块（图4）。

图4 金属螺旋管固定方法

2）各点支架焊好后，铺设金属螺旋管，并与钢筋支架绑扎固定。如有上下两排预应力筋时，先将底排螺旋管安放好，再焊上排螺旋管的支架。焊上排支架时，用湿布盖住下排螺旋管，防止被焊渣灼伤；同时，螺旋管与支架或钢筋的接触部位用绝热材料隔开，焊后再抽出。

3）螺旋管在安装过程中应尽量避免反复弯曲，防止：开裂。

4）螺旋管端部应伸出蜇埋钢板孔洞外约20mm，钢板与螺旋管中心线相垂直。承压钢板用M6螺栓固定在梁端模板上，螺旋筋安装时顶紧垫板，用20＃铁线固定在主筋上[4]。

5）螺旋管铺设要平直、起弧处要和顺。与非预应力筋相碰时，应保证螺旋管的位置，保持螺旋管处于顺直状态。

4.3 混凝土浇筑

1）梁端部、梁柱节点处等关键部位，采用小直径振动棒仔细振捣，确保捣固密实。

2）振捣时振动棒不得碰螺旋管。

3）混凝土灌注后要立即清孔，保证孔道畅通。如果采用先穿束，浇筑混凝土后，通过以铝青铜、铍青铜作为毛坯的手拉葫芦将成束的预应力筋来回进行抽动。

4）工字梁截面的框架梁，高度较大，应在腹板下部与梁侧模交接处开孔200mmx200mm（间距1500mm），作为振捣孔。

4.4 穿束

将编好束的预应力筋插入工或借助机械穿入孔道，在预应力筋端部套上自制的必穿束帽，以利于顺利穿过。也可在混凝土浇筑前将预应力筋穿入金属螺旋内。

4.5 施加预应力

1）砼强度符合设计要求标准才可以张拉预应力筋。

2）选择后张法应力控制法张拉，并查验预应力筋的伸长值。

3）为削弱因预应力筋应力松驰、孔道摩擦、分批张拉等不良影响引起的预应力流失，可选择超张拉法，但张拉应力不高于张拉控制应力阈值范围。

4.6 孔道灌浆

1）孔道灌浆孔的位置，对多跨连续梁，可设置在中部支座处的孔道最高部位。

2）灌浆孔的塑料伸出梁顶面约400mm，混凝土浇筑前在塑料管内插入一段短钢筋，以防止在振捣时塑料管被挤变形。为了防止螺旋管上覆浆孔的开洞处渗入水泥浆，螺旋管的洞口可先不打开，待混凝土浇筑后，再在螺旋管上打洞、将灌浆孔贯通。

3）水泥浆选择普通硅酸盐水泥，水灰比0.4-0.45。水泥浆可放入木质磺酸钙等减水剂，以优化水泥浆的性能，但禁止参用含有氧化物的外加剂。

4）预应力筋张拉后，应及时进行孔道撒浆。如在中间灌浆孔灌浆，应先用木塞将梁端锚其中心的出气孔堵塞，然后从梁中灌孔注入水泥浆，直至两端泌水孔中排出浓水泥浆。必要时可进行二次补浆，以增加孔道内水泥浆的密实性。

5 结语

本文所介绍的后张预应力框架梁施工技术实用性强，工艺先进，对于现场施工技术人员有很好的借鉴意义。为最大化实现高层建筑的质量和安全，要求施工技术人员充分掌握框架梁施工工艺和施工流程，采用新技术、新工艺、新材料，不断提高预应力框架梁的施工水平。