摘要：本文結(jié)合河南省水利廳防汛調(diào)度中心辦公樓工程設(shè)計(jì)、施工實(shí)踐對超長結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力做一探討。 

關(guān)鍵詞：超長 多跨連續(xù) 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板 設(shè)計(jì)方法 施工工序  

　　1前言 

　　框架－剪力墻結(jié)構(gòu)作為一種結(jié)構(gòu)形式在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被廣泛采用。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展以及人們對建筑使用功能要求的日益提高，現(xiàn)代框架－剪力墻結(jié)構(gòu)形式的建筑呈現(xiàn)出以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)形體越來越大，結(jié)構(gòu)縱向長度較長；（2）結(jié)構(gòu)跨數(shù)多且不設(shè)縫，為多跨連續(xù)混凝土結(jié)構(gòu)。 

　　由于框架結(jié)構(gòu)形式在抗震性能上存在一些弱點(diǎn)，使得新的抗震規(guī)范對該結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，特別是對部分預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法及計(jì)算原則要求比較嚴(yán)格，例如：受力主框架梁宜采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu);梁端縱向受力鋼筋的配筋率不應(yīng)大于2.5%；梁端混凝土受壓區(qū)高度和有效高度之比一級不應(yīng)大于0.25，二三級不應(yīng)大于0.35等。這些嚴(yán)格的要求和框架結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)不僅給設(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提出了新的難點(diǎn)，同時(shí)也給施工帶來了不便。這樣如何解決這些問題成為我們急需要做的工作。本文結(jié)合河南省水利廳防汛調(diào)度中心辦公樓工程簡要介紹了超長結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)施工的應(yīng)用實(shí)踐，供同類型超長結(jié)構(gòu)參考。 

　　2工程概況 

　　河南省水利廳防汛調(diào)度中心辦公樓工程位于鄭州市緯五路與經(jīng)四路交叉口西北角河南省水利廳院內(nèi)，是河南省防汛抗旱指揮中心，建設(shè)單位要求使用功能不能中斷，抗震設(shè)防類別應(yīng)按乙類確定。地下二層，地上十八層，總建筑面積為2.97萬平方米，為現(xiàn)澆框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，長度80m（軸線），寬度17m（軸線），其中縱向?yàn)橛姓辰Y(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁解決結(jié)構(gòu)承載和超長問題，縱向板中布置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋只解決結(jié)構(gòu)超長問題。 

　　3 設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)參數(shù) 

　　3.1設(shè)計(jì)特點(diǎn)及思路 

　　該工程在設(shè)計(jì)方面具有以下特點(diǎn)： 

　　該結(jié)構(gòu)形式為框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，縱向超長。按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002）的要求框架－剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫間距介于框架結(jié)構(gòu)（55m）與剪力墻結(jié)構(gòu)（45m）之間，筆者認(rèn)為框架－剪力墻結(jié)構(gòu)只要長度超過50米，應(yīng)按超長結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縱向框架主梁設(shè)計(jì)成后張拉有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁�？紤]到預(yù)應(yīng)力損失、以及施工中預(yù)應(yīng)力后張拉等諸多因素的影響，沿縱向設(shè)兩個(gè)后澆帶將結(jié)構(gòu)分成三段，分割后的連續(xù)梁縱向長度變短，連續(xù)跨度減少，使得預(yù)應(yīng)力損失減少，不僅增加了梁內(nèi)有效預(yù)應(yīng)力，使預(yù)應(yīng)力筋配筋量減少，同時(shí)也解決了施工中間混凝土溫度裂縫問題。被后澆帶截?cái)嗟念A(yù)應(yīng)力梁在后澆帶處進(jìn)行張拉，后澆帶跨梁待后澆帶澆筑后再張拉預(yù)應(yīng)力筋，后澆帶跨的普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋適當(dāng)加強(qiáng)以滿足承載力和變形的要求。 

　　3.2設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)的確定 

　　考慮到該框架結(jié)構(gòu)使用功能要求比較高，設(shè)計(jì)時(shí)要求控制構(gòu)件混凝土裂縫不開裂，屬于二級抗裂控制，若現(xiàn)行規(guī)范中短期拉應(yīng)力限制系數(shù)αct≤0.6，長期拉應(yīng)力限制系數(shù)αct≤0.25顯然過于嚴(yán)格。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合該工程的具體情況，設(shè)計(jì)計(jì)算短期拉應(yīng)力限制系數(shù)αct≤1，長期拉應(yīng)力限制系數(shù)αct≤0.85。其它設(shè)計(jì)參數(shù)為：張拉控制應(yīng)力0.70ptk，預(yù)應(yīng)力度pyA p/ (pyA p+yA s)≤0.7，最大配筋ρ≤2.5%，相對受壓區(qū)高度比x/h0≤0.25。 

　　3.3預(yù)應(yīng)力筋曲線線型的確定 

　　3.3.1有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋曲線線型的確定 

　　根據(jù)波紋管與普通鋼筋的關(guān)系，張拉端處錨墊板的外觀幾何尺寸要求確定曲線最高點(diǎn)和最低點(diǎn)位置；根據(jù)雙向框架梁普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力筋交叉點(diǎn)的位置關(guān)系確定曲線反彎點(diǎn)水平距離為L/9(L為軸線距離)。 

　　3.3.2后澆帶處預(yù)應(yīng)力筋曲線成型的曲線的確定 

　　根據(jù)取后澆帶位置配置有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的平衡荷載值放大30％后的數(shù)值反算無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的矢高及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與普通鋼筋的關(guān)系確定曲線的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)位置；反彎點(diǎn)位置取軸線距離的L/9。 

　　3.4 預(yù)應(yīng)力損失 

　　由于后澆帶將連續(xù)梁縱向長度減小，使各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失變得不再復(fù)雜，具體數(shù)值按照規(guī)范公式進(jìn)行計(jì)算。 

　　4 預(yù)應(yīng)力施工 

　　 4.1 預(yù)應(yīng)力材料 

　　 4.1.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線 

　　鋼絞線的主要技術(shù)指標(biāo)為：鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ptk＝1860Mpa，梁采用高強(qiáng)低松馳有粘結(jié)鋼絞線Φs15.24, 板采用高強(qiáng)低松馳無粘結(jié)鋼絞線Φs15.24。 

　　4.1.2 預(yù)應(yīng)力錨具 

　　有粘結(jié)鋼絞線采用VM型群錨錨具，無粘結(jié)鋼絞線采用VM型單孔錨具，固定端均采用P型錨具。錨具的錨固性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)的“Ⅰ”類錨具的要求，錨具的靜荷載錨固效率系數(shù)η≥0.95，達(dá)到實(shí)測極限拉應(yīng)力時(shí)的總應(yīng)變εapu≥2.0%。 

　　4.1.3 預(yù)應(yīng)力波紋管 

　　采用金屬螺旋管內(nèi)徑Φ70mm，接頭管內(nèi)徑Φ75mm。 

　　4.2 施工序安排 

　　預(yù)應(yīng)力工程施工是整個(gè)工程施工的一個(gè)重要組成部分。施工過程隨著主體施工情況安排進(jìn)行。具體做法如下： 

　�、� 波紋管鋪設(shè) 

　　按施工方案確定預(yù)應(yīng)力筋曲線控制點(diǎn)的水平位置及高度，在箍筋上焊接定位筋，在定位筋鋪設(shè)波紋管并與定位筋綁扎固定。 

　�、� 鋼絞線的鋪設(shè) 

　　 采用人工前牽引后推送的方法，逐根在波紋管中鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋。 

　�、菑埨恕㈠^固端安裝 

　　張拉端錨墊板、螺旋筋按施工方案的位置固定，保證錨墊板板面同波紋管垂直，螺旋筋緊貼在錨墊板后，錨固端的承壓板、鋼環(huán)、螺旋筋按施工方案的位置固定。 

　�、� 灌漿孔、排氣孔的安裝 

　　在波紋管上開口，用帶嘴的塑料弧形壓板與海綿墊片覆蓋并用鐵絲扎牢，再接增強(qiáng)塑料管，并在管中插鋼筋，引出梁面300mm。在每跨的支座和跨中部位均設(shè)置排氣孔。 

　　4.3預(yù)應(yīng)力張拉 

　　4.3.1 張拉控制應(yīng)力 

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力σcon=0.70ptk=0.70×1860=1302 Mpa 

　　4.3.2張拉程序：0→1.03σcon（含3％的超張拉）。 

　　當(dāng)梁長跨度小于25m時(shí)，采用一端張拉，當(dāng)梁長跨度大于等于25m時(shí)，采用兩端張拉，張拉程度為：用27T千斤頂預(yù)張拉，然后用150T千斤頂張拉，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)應(yīng)均勻緩慢升高油壓，逐步張拉至控制應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力張拉程序?yàn)椋?→0.2張拉力→0.5張拉力→1.03張拉力→持荷2min→張拉力張拉時(shí)，可按張拉程序量測各級拉力對應(yīng)的伸長值。 

　　4.4 預(yù)應(yīng)力灌漿 

　　 灌漿材料：水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比0.4,并摻入0.25%木質(zhì)素磺酸鈣的外加劑，水泥漿應(yīng)有足夠的流動性，灌漿用水應(yīng)是可飲用水，不含對水泥、預(yù)應(yīng)力筋有害的物質(zhì)。灌漿應(yīng)緩慢均勻進(jìn)行，不得中斷，并應(yīng)排氣通順。 

　　結(jié)語 

　　5.1 設(shè)計(jì)方面 

　�、庞煤鬂矌⒊L有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的劃分，將其化整為零，減少梁的縱向長度，后澆帶用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋搭接，后澆帶中普通鋼筋和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋均適當(dāng)加強(qiáng)。這種設(shè)計(jì)思路有效地解決超長預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)問題。 

　�、撇捎糜姓辰Y(jié)和無粘結(jié)混合預(yù)應(yīng)力配筋形式，既能滿足結(jié)構(gòu)承載力和變形的要求，同時(shí)又解決了由于梁截面限制帶來的張拉端位置不易保證問題。 

　　5.2 施工方面 

　�。�1） 制定合理的施工工序和具體可行的施工方法是工程得以順利完成重要保證。 

　�。�2） 本工程采用多種張拉端處理方式，這些合理有效的方法在滿足施工張拉工藝和規(guī)范要求前提下，為解決超長有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉工序提供有益的經(jīng)驗(yàn)。