超长无梁预应力楼板的深化设计与施工

/超长无梁预应力楼板的深化设计和施工［摘要］：本文着重介绍了石家庄盛典.苏州住宅小区地下车库无梁板预应力平面搭接和张拉方案的深化设计、无粘结预应力的施工技术［关键词］：无梁板；预应力；无粘结；搭接；张拉施工临沂开元.上城住宅小区地下车库位于小区中心，四周和6栋26层住宅楼相连，车库建筑面积9326.66m2，建筑平面纵向166.9m、横向113.83m，标准柱网为8.1m×8.1m，顶板厚为350mm因地下车库顶景观布置须要，整个工程纵横向（包括和四周高层住宅楼）均未设缝，属于超长不设缝结构。由于超长不设缝结构施工难度大、易产生砼收缩裂缝，而且主裙楼沉降不均也会造成顶板裂缝。因此在施工中设置了四周后浇带和中间三条后浇带将结构顶板分成长度合适的的六大块，以防止沉降和砼早期收缩而开裂，平面布置如下图所示：（阴影部分为地下车库）该工程无梁顶板厚度为350mm，柱帽高200mm，平面尺寸为4000mm×4000mm，柱托为高500mm、顶面尺寸1600mmX1600mm的倒锥台。预应力筋接受Φ15.2、1860MPa低松弛钢铰线，张拉端接受DZM15-1型夹片锚，固定端接受DZM15P型挤压锚具，均为Ⅰ类锚具，锚具效率系数η≥0.95，总应变Σapu≥2％，张拉限制应力为0.7fptR,施工时超张拉3％，即实际限制应力为1.03×0.70fptR＝1341N/mm2，预应力张拉设备接受FYCD230型千斤顶。顶板砼设计强度为C40。1．预应力深化设计1.1预应力搭接方案选择为防止砼结构构件在温度应力作用下开裂，充分利用砼强度，本工程结构顶板接受无粘结预应力砼结构，以解决结构超长问题。我们在深化设计中对结构楼板施加预应力提出了2种可行方案：1）后浇带之间、后浇带和地下车库边缘之间通长布置，后浇带跨布置短预应力筋张拉方案，这种方案是绝大多数有梁板结构施工中接受的常规方案，其优点是预应力施工便利，不破坏原有结构。但这种方案由于预应力筋的搭接段较多，中埋设在后浇带张拉段的预应力筋仅起构造作用，经济性差；2）跨后浇带分段搭接，待后浇带浇筑后张拉，在柱上板带处设张拉槽，张拉筋在柱上板带处搭接，这种方案不利处须要留设张拉槽，土建施工工艺困难，预应力筋要在板面张拉，施工难度大，但这种方案可以节约预应力筋，且张拉时无需切断后浇带处一般钢筋。综合本工程特点，对这两种预应力搭接方案进行了比较，从经济合理角度动身，我们选择了第2种方案。1.2张拉方案的深化设计本工程8.1m方向最大连续布筋跨数为8跨，预应力束长达76m，深化设计中考虑了2种预应力张拉方案。一种是分段搭接、一端张拉，即：3+2+3跨分段搭接，一端张拉；一种是通长布置、两端张拉，即：8跨一次预埋，两端张拉。由于预应力损失对结构影响较大，为此我们对2种施工方案的预应力损失进行了计算。通过计算分析可以看到：接受分段搭接、一端张拉预应力损失约为47％，接受通长布置两端张拉损失约为53％。这两种方案的预应力损失相差不大，考虑到通长两端张拉方案更便于施工，我们选择了通长两端张拉为主要布置方案。考虑到主楼施工进度落后于地下车库，我们对边跨预应力筋进行单独布置。1.3张拉端的构造设计在张拉端结构表面安装预应力锚垫板，并配置螺旋筋或网片筋作为局部承压间接钢筋。由于预应力群锚承压垫板面积较大，在建筑要求允许的状况下，安装时宜突出于构件表面，避开减弱竖向构件截面，即承压垫板紧贴竖向墙板钢筋焊接安装。张拉后在构件外做凸式封锚措施。但对于板类构件而言，接受外露法张拉施工，对凸式封锚要求较高，且土建施工难度较大，在本工程中我们接受了板面开槽变角张拉，张拉端设置单孔锚垫板。接受内凹方式安装时，应留意非预应力筋布置是否满足垫板安装和张拉要求，特别是梁端弯筋和柱纵筋的排列间距。2．无粘结预应力主要施工方法2.1预应力筋的布设布设依次将无粘接筋各搭结点的标高标出，对各搭接点相应的标高两个标高分别进行比较，若一个方向某一无粘结筋的各点标高均分别低于和其相交的各筋相应点标高时，该筋先放置。依此编出全部无粘结筋的铺设依次。布设要点1)、为保证预应力筋的曲线形态，在曲线反弯点处放置预先制作好的马凳筋，将马凳筋和下部钢筋绑扎坚实，支起预应力筋，待预应力筋调整好后用绑丝将预应力筋和马凳筋绑扎坚实；预应力筋曲线图如下：2)、先在板底模上标出预应力筋的位置，布设无粘结预应力筋时依据在板底模上标注的点和预应力编号进行布设。预应力筋应保持走向顺直，削减平面外弯曲，两端穿筋位置应相互对应；3)、板内预应力筋为曲线布筋形式，其它各专业在施工时要留意避开变更预应力筋矢高位置，施工中当一般钢筋及水电管线和预应力筋发生位置冲突时，应优先保证预应力筋的矢高位置；4)、预应力筋铺放完毕之后，逐根调直，同时检查各点是否绑牢；5)、无粘结预应力筋的护套应完整，局部破损处应接受水密性胶带缠绕包扎；6)、对于跨不同流水段通长布设的预应力筋，为保证其在平面内连续顺直，在放线定位时，在先、后施工的流水段内和二个流水段交接部位以同一参考点分别做出标注，使通长布设的预应力筋在整个楼板内保证顺直；7)、一端张拉的预应力筋可依据现场状况确定张拉端方向。2.2混凝土施工要求1）严格限制混凝土的协作比，不宜运用早强剂，混凝土中氯离子含量不得超过0.06%；2）浇筑混凝土时应细致振捣，保证混凝土振捣密实，尤其是预应力筋张拉端及锚固端四周的混凝土严禁漏振，不得出现蜂窝或孔洞，振捣时，应尽量避开踏压碰撞预应力筋以及端部预埋部件；3）在浇筑混凝土时，要支配人员细致看管，以防止浇筑混凝土人员或其它人员将预应力筋、承压板位置变更；4)在预留混凝土试块时应增留二组试块作同条件养护以确定张拉日期。5)端模：外墙处预应力筋张拉端应设端模。张拉端模板应在预应力筋铺设完成并将张拉端处承压板焊接固定后再支，支此处模板时不行更改预应力筋的方向及位置，端模接受上下夹板式端模（见下图）。节点安装1)将承压板、杯套、穴模依次穿在预应力筋上，张拉作用线应和承压板面垂直，承压板点焊在一般钢筋上；2)端部的预埋锚垫板垂直于预应力筋，钢筋较密时预埋锚垫板可前后交织不小于5cm放置，或接受上下两排放置；3)锚固端已于现场施工前组装好，按设计要求绑扎坚实即可；4)螺旋筋按设计位置配置并和一般钢筋绑扎牢靠，并要贴近承压板。节点安装大样详见下图：2.3预应力筋张拉、切割张拉时间混凝土达到设计要求的强度并经确认后方可进行预应力筋的张拉。具体张拉时间按土建施工进度要求进行，张拉时的混凝土强度应有书面试压强度报告单。该工程和预应力相关部分混凝土设计强度为C40，当混凝土抗压强度达到或超过混凝土设计强度的100%时（以同条件混凝土试块的试验报告为准），方可进行预应力筋张拉，张拉前不应拆除无梁板的受力支撑。张拉依次车库顶板中不跨越后浇带部分预应力筋待混凝土到达设计强度要求后即可进行张拉，其余跨后浇带部分需待后浇带混凝土达到设计强度要求后进行张拉。张拉时接受对称张拉的方式从中间向两边进行张拉。张拉前的准备1)混凝土浇筑后要刚好清理张拉端锚垫板上的混凝土浆；2)电源：驱动油泵电源为380V，配电盘至少15A；3)混凝土养护达到设计规定的时间后进行强度试验，张拉之前应保证混凝土抗压强度达到或超过混凝土设计强度的100%，出具合格的混凝土强度试压报告；4)确定张拉限制应力：依据图纸要求σcon=1341N/mm2，即实际单根预应力筋张拉力Ncon=187.7kN；5)设备配套标定及张拉力对应的油压值；预应力筋张拉前所用千斤顶及配套油表需到具有相应资质试验室进行标定校验，并依据校验报告计算出设计张拉力所对应的油表读数，以此进行限制。校验报告有效期不得超过六个月，如千斤顶大修或更换油表则应重新进行校验；6)计算预应力筋理论伸长值，并在张拉前对张拉操作人员做好技术交底；7)张拉程序：0→1341N/mm2锚固。张拉、切割1)张拉限制:本工程预应力筋张拉施工接受应力应变双控。施工中接受一端或两端张拉的施工方式，一端张拉时用一台千斤顶在构件一端进行张拉；两端张拉时，将两端的锚具安装好后先对一端进行张拉，再到另一端进行补拉，使两端的限制应力满足设计要求。张拉时对于较短的预应力筋可以一次张拉到位并锚固。当预应力筋长度超过确定长度时（一端张拉30m，两端张拉60m）接受.张拉端的混凝土应确保振捣密实，强度满足设计要求，无疏松、空鼓现象；.张拉端垫板上的水泥浆应清理干净；.锚具在运用前应细致检查其外观质量；.安装锚具时，将锚杯紧贴垫板,夹片敲紧,并使其平齐；.张拉过程中应尽量减小读数误差；.张拉过程中加载和卸载的速度应适中、不能太快，以使预应力筋充分伸长，同时减小锚固回缩损失；.张拉时如发觉混凝土裂开、断丝断束现象，应立刻停止张拉，待查明缘由并妥当处理后再接着张拉。2)伸长值的计算：预应力伸长值△L，可按下式计算：式中：Fj——预应力筋张拉端拉力；LT——从张拉端至计算截面的孔道长度；AP——预应力筋的截面面积；ES——预应力筋的实测弹性模量。k——孔道每米局部偏差的摩擦系数；µ——预应力筋和孔道壁的摩擦系数；θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角。3)伸长值的测量测量预应力筋外露长度L1，并作记录；安装千斤顶，启动油泵进行预应力筋张拉，张拉力达到设计值时测量预应力筋长度L2，并作记录，L2减去L1所得之差即为实际伸长值△L，△L=L2-L14)预应力筋切割、封锚无粘结预应力筋在张拉完成24小时后即可对锚具夹片30mm外多余预应力筋进行切割。切割接受角磨机逐根进行，不得接受气割或电焊。切割完成后应尽快进行封锚工作，无粘结预应力筋封锚前还应在张拉端锚具夹片上涂防腐油脂并套封端罩加以爱惜，用和楼板同标号的混凝土封锚3、预应力施工留意事项1）全部张拉设备应经法定部门检定合格并在有效期内方可运用，其油压表刻度应清晰、辨别率高，油管路接口处不应漏油，以免由于张拉设备本身缺陷造成张拉限制力的错误。2）铺设预应力钢绞线必需有合理的时间，切忌边铺设边浇捣混凝土。3）严格限制预应力筋的矢高，特别是反弯点的高度，一般可接受马凳筋支撑绑扎加以固定。4）无粘结预应力筋曲线末端的切线应和承压板相垂直，曲线段的起始点至张拉锚固点应有不小于300mm的直线段，张拉端承压板中心圆孔应倒角处理，保证预应力筋和承压板不能完全垂直时也能使张拉力通畅地传递。5）浇筑混凝土时，不得因振捣器的插入振动和混凝土的流淌变更预应力筋、承压板的位置及其相互垂直的状态。6）张拉端、固定端的混凝土必需重点留意，应轻轻振捣密实，防止在承压板后面出现裂缝和空鼓现象，影响预应力筋张拉效果。7）预应力筋张拉时，混凝土强度必需达到设计要求，一般不宜低于设计强度等级的75%，且承压板后的混凝土应密实坚实。8）对曲线无粘结预应力筋，应使张拉力的作用线和无粘结预应力筋末端的切线重合，严禁张拉时千斤顶和混凝土面相摩擦。9）预应力筋张拉过程中应对限制张拉力、锚前张拉力、锚后张拉力、锚固损失、摩擦损失及相邻束钢绞线的影响，用压力传感器配测试仪进行抽样检测，当场给出检测数据，以便刚好发觉问题找出缘由，立刻订正。被检钢绞线应具有代表性及特别性。10）预应力楼板严禁随意钻孔，若安装支吊架，宜事先在这些部位作预埋钢板处理；板面