缓粘接预应力筋在大跨度框架结构应用技术

王占成 宋立洋 吴汇成 房林福 刘 垚 中建八局第四建设有限公司

1 项目工程概况

康复大学项目创新核等部分（工程总承包）工程地点位于青岛市高新区双积路以南、经二路以北、安和路以西总建筑面积约18.78万平方米。项目定位为国家级多功能创新集成康复医疗高端人才平台，一所以研究为基础、以应用为导向的专业特色鲜明的新型高水平大学。突破传统框架，深耕残疾人事业沃土，创造富有特色的康复学科体系和人才培养标准，培育多层次、专业化的各类康复人才，引领跨学科融合、“教研医产服”联动发展模式，建设研究与应用并重的创新型大学。

1.1 设计特点

本工程采用“天人合一，生命之源”的设计理念。该设计方案具有创新性和突破性，体现出青岛最碧海红瓦的美丽风光。在本项目设计理念中，大海向着蓝天，如同像天空敞开的窗口，象征开放的中国和面向世界的康复大学。四通八达的交通设计体现了深切的人文关怀，柱廊、阶梯教室和学术会堂都采用了缓粘接预应力大跨度框架梁设计。

图2 四条柱廊形成“天人合一”

图3 中心水池形成“生命之源”

1.2 结构设计情况

本工程为康复大学一标段创新核项目，1号楼地下一层，地上七层；2号楼地下一层，地上五层；3号楼地上五层，局部三层和四层，无地下室。1号楼B区采用框架-剪力墙结构，其余区域采用框架结构，2、3号楼及柱廊均采用框架结构，1、2号楼嵌固端为地下室顶板，3号楼、柱廊嵌固端为基础顶面。1、2号楼地下室局部设置人防地下室，分别为核6级二等人员掩蔽部和物资库，具体情况见人防图纸。1号楼基础形式为桩基础+防水板；2号楼基础形式为桩基础+防水板；3号楼基础形式为桩基础;4号柱廊为桩基础；5号学术会堂为平板式筏板基础。

图4 本项目各单体分布图

2 缓粘接预应力筋施工工艺

本工程部分预应力筋采用21.8mm规格缓粘结预应力钢绞线。产品标记为：RPSR-180-540 21.8-1860 JG/T 369—2012缓凝粘合剂的标准张拉适用期为180d，标准固化时间为540d。缓粘接预应力钢绞线须在张拉适用期内完成张拉。根据现场施工进度要求，在施工之前如需调整标准张拉适用期与标准固化时间，由施工单位提出经设计单位确认后调整。缓粘结预应力筋是由钢绞线、外涂缓粘结胶粘剂和外包PE组成。外包PE表面必须有凹凸不平的压痕，21.8mm规格缓粘结预应力筋肋高不得低于1.8mm。肋中缓凝粘合剂充盈。粘合剂不充盈不得使用。21.8mm规格缓粘结预应力筋重量为2.95kg/m。采用直径为15.2mm、21.8mm高强低松弛钢绞线、fptk=1860MPa、弹性模量Ep=195GPa。

直径21.8mm缓粘结预应力筋固定端采用22-1p挤压锚具，张拉端采用22系列I类夹片式锚具，直径15.2mm无粘结/缓粘结预应力筋，固定端均采用15-1p挤压锚具，张拉端采用15系列I类夹片式锚具，板内预应力筋直线布置，梁内预应力筋曲线布置，如表1所示。

表1 预应力筋线型缩略图表

2.1 施工工艺流程（见图5）

图5 大跨度框架梁施工工艺流程

2.2 施工工艺流程

2.2.1 锚固端制作与预埋安装

缓粘结锚固端制作时需先将端部挤压段的护套剥除，清理缓凝剂，先安装锚垫板与挤压簧，再通过挤压机进行挤压，挤压后端部外露裸线挤压头长度不小于1mm，锚固体系组件锚具、锚垫板、螺旋筋间相互靠紧不留缝隙；如图6所示。

图6 锚固端的制作与安装

2.2.2 缓粘结预应力筋制作

本工程预应力采用公称直径21.8mm缓粘结预应力筋，截面积313mm2，缓粘结每米重量2.92kg，预应力筋下料长=构件长+曲线增加量+张拉操作长度。构件长为张拉端到固定端之间的直线长，曲线增量取一倍的梁高，操作长度为（预应力筋长度在20m以内时，取1m；20m以外时，取1.8m），需采用砂轮锯机械切割，按不同长度规格贴好编号，并分类盘好码放；如图7所示。

图7 预应力筋下料及码放

2.2.3 预应力筋铺设安装

本工程板筋预应力无粘结直线预应力筋布设，需定位准确、顺直，注意外皮的保护。梁部分的模板架设，考虑到预应力施工的作业交叉，梁宽小于等于600mm的预应力梁封模，采取跳仓支模的方法，保证在每一道预应力梁，都留有单侧的模板；梁宽为1200cm的预应力梁，在支模时需留有两侧的梁侧模，为预应力布筋留出操作面。预应力梁绑扎成型后，需落在底模上，按预应力深化曲线图，已底模为基准在梁箍筋上进行放线，按设计失高及间距进行支架筋的焊接，支架钢筋采用Φ12@1000，锚固及张拉区域内支架筋间距Φ12@500。预应力作业面施工前需先将加工区下来的材料转运至施工现场，依据标签编号及长度对预应力梁进行穿束，预应力筋梁内布设时需与支架钢筋绑扎牢固，预应力筋穿束顺直；如图8所示。

图8 预应力筋布筋

2.2.4 张拉端预埋安装

本工程缓粘结预应力张拉端采用内凹式，即张拉封锚完成后，锚具不突出结构完成面，在预埋时是需在锚垫板前方留有穴模，本工程穴模选用聚乙烯挤塑板，尺寸为10cm×10cm长15cm，混凝土浇筑时穴模留在混凝土内，待混凝土达到强度后清理出张拉槽；无/缓粘结预应力张拉体系组件包括单孔工作锚具、锚垫板、螺旋筋；梁板面张拉端制作安装时需考虑到张拉完成后，锚具不能突出结构完成面，所以需控制锚垫板的角度不能过大，仰角不能大于45度；端部张拉端锚垫板需与结构完成面平行，张拉端现场制作排列需整齐，前后两排张拉端混土承压厚度不宜小于50cm，本工程张拉端出头方式分为柱立面张拉端、梁板面张拉端、梁端张拉端及梁柱外加腋张拉端，大样图如图9所示，实例图如图10所示。

图1 康复大学项目创新核等部分定位图

图9 张拉端节点大样图

图10 张拉端实例图

2.2.5预应力筋张拉

本工程缓粘结预应力张拉端采用内凹式，即张拉封锚完成后，锚具不突出结构完成面，在混凝土强度达到100%时进行张拉端的清理，清出穴模并安装锚具，设计张拉条件为强度100%以上；采用25t前卡式千斤顶，高压油泵驱动；张拉前需对千斤顶进行标定，张拉时采取控制应力和理论伸长值双控的原则，张拉前后分别测量张拉端的长度，进行伸长值计算，伸长值偏差控制在±6%之内。张拉完成24h后，对外露的张拉端操作用钢绞线进行机械切割，锚具刷防腐漆后进行封锚，封锚需采用高一等级的混凝土，收面要平整。

2.2.6 预应力筋张拉前的准备工作

（1）混凝土强度达到设计要求强度梁100%后，方可进行张拉。

（2）完成整个结构施工质量的检查，特别是观察梁板结构的温度、收缩裂缝，记录并分析这些裂缝发生的原因和对预应力施工的影响，逐个检查张拉端承压板后的混凝土施工质量。

（3）逐个清理检查张拉穴口的施工尺寸偏差，特别是检查承压板与孔道的垂直度，如有问题应采取措施，并作好记录进行处理。

（4）张拉设备在张拉之前进行标定。

（5）切割无/缓粘结预应力筋包塑，安装锚具，锚具安装要求锚环与孔道对中同心，夹片均匀打紧，并外露一致，千斤顶上的工具锚与构件上的工作锚孔位一致，采用支架吊设千斤顶，作到千斤顶、锚具、孔道三对中。

2.2.7 预应力筋的张拉程序

预应力筋的张拉程序：

设计张拉控制应力σcon按设计要求75%取值；

张拉程序为0→100%σcon；

每束和每根预应力筋的张拉施工顺序：

清理承压板、钢绞线→穿锚环、安放夹片→安放千斤顶→安装工具锚→量测张拉端钢绞线长度L1→张拉至控制应力→量测张拉端张拉后长度L2→校核张拉伸长值→千斤顶回程→卸千斤顶。

2.2.8 封锚

钢绞线张拉完毕后，采用砂轮切割机切割超长的钢绞线，其切割后露出锚具夹片外的长度不得小于30mm。并及时对锚固区进行封锚保护，封锚时先用专用防腐油脂涂抹护帽，然后用高标号微膨胀细石混凝土或密封砂浆封埋密实。

为满足建筑专业对大空间、大跨度的要求，克服有粘接和无粘接预应力技术的先天缺陷，缓粘接预应力技术正被越来越广泛的应用，缓粘接预应力技术具有无粘接预应力技术施工方便、造价低和有粘接预应力技术力学性能优良、结构延性好、抗震性能优等特点，缓粘接预应力技术在降低构件截面尺寸、减少构件的挠度和裂缝、减少钢筋用量、提高技术经济指标和建筑物安全耐久性等方面都具有很好的效益。