论文部分内容阅读
摘 要：本文结合某工程案例，阐述了大面积地下室顶板预应力的施工技术，通过采用后张法预应力技术拉大结构跨度、减小构件截面、降低结构埋深，改善结构受力性能，从而使地下车库具有良好的经济性和优良的结构性能，
关键词：地下室顶板；无粘结预应力；框架梁；结构裂缝
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
某住宅小区占地52480m2，其中小高层住宅共14栋，框架结构。本住宅小区采用地下停车库来解决居民停车的问题，少量的地面停车安排给来访客人使用，其中一期施工的2万多m2 的地下室，下面着重对地下室顶板预应力结构设计与施工及裂缝控制措施进行如下分析与探讨。
2 预应力地下室顶板结构布置
2.1 结构方案的选择
本工程地下室主要作车库及设备用，在保证地下室内有效净空高度的前提下，减少基坑的开挖深度无疑具有良好的经济性。预应力技术具有可有效降低梁的高度和构件的挠度，控制竖向荷载作用下梁的截面应力，防止出现受力裂缝的优点。但是，一个工程结构方案的选择，在技术上可行的前提下应主要考虑是否具有良好的经济性。
在重荷载作用下（覆土较厚，考虑消防车荷载）的结构中，框架梁高跨比一般取到至1/10，采用预应力结构后高跨比一般可取到1/10 至1/12，对于本工程跨度为16.6m，梁高取1.1m，在保证净空高度的前提下，节省基坑工程费用，经济效益明显。
2.2 预应力铰节点
预应力框架梁边支座为地下室外墙，本工程地下室外墙厚度为300mm，以这样厚度的外墙为预应力框架梁的支座就只能采取铰接方式，减小分配干支座上的弯矩。然而在为数不多的预应力梁铰接节点的工程实践中，铰接的预应力框架梁一般均为屋面结构，预应力梁一般以柱子做为支座，柱子截面较大，搁置长度较长，框架梁抗剪计算结果较为，且安全便于结构受力和施工，故本工程中以宽度仅为 300mm 的地下室外墙作为框架梁的铰接支座就成为本工程设计和施工中的难点。
具体来说，就是在外墙上按照框架梁宽每边各加100mm 的宽度结合梁高尺寸留槽，搁置框架梁，在100mm 的空隙里填塞塑料泡沫，框架梁与外墙在纵方向上由芯柱相连，横方向上外墙项处圈梁钢筋和外墙水平方向钢筋穿过塑料泡沫和框架梁拉通。梁底与墙顶间各安装一块钢板，钢板上按照芯柱尺寸开洞，穿出芯柱钢筋。钢板的尺寸必须不小于梁与支座的接触面积，即钢板长度等于梁宽，宽度等于墙厚，以保证接触面完全断开，消除不必要的约束。这样通过钢板、芯柱、墙体上拉通钢筋的柔性约束，建立了符合实际的铰节点模型，为结构的合理受力提供保证。
塑料泡沫填充块在浇注混凝土时填实充满空隙，在预应力张拉前清理干净， 消除不必要的对预应力梁在张拉时的约束，而后进行预应力张拉。由于没有边梁的约束，预应力张拉时产生的压力将大量传至项板，故对张拉节点处板的配筋进行加强，以防板上出现裂缝。
然而，因为本工程为地下车库，施工结束后将进行回填，且顶板覆土，即该支座节点将来会被埋入土中，在潮湿环境下工作。梁底与墙顶之间的钢板，钢板与混凝土的接触面，预留的塑料泡沫填充块之间的缝隙都成为将来渗漏水的隐患，该节点处的防水处理就成为一个必须认真解决的问题。本工程通过如下方法解决：
在预应力张拉端预留Φ8mm 插筋，待预应力张拉结束后进行封锚：利用预留插筋绑扎钢筋网片，后浇高一强度等级的细石混凝土。
封锚混凝土应能从外侧面封闭整个支座节点和预留板上缝隙，厚度180mm，然后再做外墙防水，这样的处理能满足结构防水要求。
3 地下室顶板无粘结预应力施工
按照设计要求，本工程预应力筋采用1860 级Φs15.20 高强低松弛无粘结预应力钢绞线。 预应力孔道采用金属波纹管留孔，待混凝土强度达到设计要求的C40 后开始张拉。
3.1 预应力筋布置
预应力筋布置应严格按图施工，钢筋数量及种类必须符合图纸要求，严格按设计要求曲线布筋，保证在垂直方向上各控制点的高度达到设计要求，曲线要平滑，反弯点位置按图施工，梁内预应力筋保护层最小厚度50mm。张拉端与固定端采用夹片类7 孔锚具，喇叭管和螺旋筋与其配套。孔道采用金属波纹管留孔，管径为Φ70。接管采用大一号的波纹管，采用一端张拉。
3.2 波纹管埋设及预应力筋穿束
支模板过程中，梁的侧模板先不封，以便于金属波纹管和预应力筋的埋设。在非预应力钢筋绑扎好后，根据设计的预应力筋曲线坐标，将波纹管固定支架焊接在大梁相应位置和标高处的箍筋上。支架采用Φ10 钢筋，间距为800mm。定位钢筋固定好后，即可安装金属波纹管，波纹管逐根穿入，与定位支架用20号铁丝十字交叉绑扎牢固，要特别注意最高点、反弯点和梁跨中处的位置准确。由于波纹管由两段或多段组成，两段管之间接头用大一号波纹管(L=300mm) 套接，张拉端头扩大孔采用Φ85 的波纹管。波纹管所有连接处用防水胶带缠裹严实防止漏浆。安装好波纹管后，即可进行钢绞线穿束。
3.3 模板及脚手架工程
要求梁模板的支架必须满足承受结构的自重和可能出现的最大施工荷载的要求，并有足够的承载能力、刚度和稳定性。预应力梁两侧模板必须在波纹管固定好并验收合格后方可进行封模安装，在模板打对拉螺栓孔时必须注意预先定出位置，防止打穿波纹管。
3.4 混凝土浇筑和养护
混凝土浇筑时严禁踩压波纹管、预应力筋、定位钢筋、排气管( 兼泌水管) 及端部顶埋件。混凝土浇筑过程中，要在波纹管的两侧对称下料，振捣时，振动棒不得碰到波纹管、锚具等，以免损坏波纹管而引起漏浆堵塞孔道和保证顶应力筋的束形和锚具的位置准确。并注意控制波纹管的上浮现象发生，浇筑好后要注意养护，以确保混凝土有足够的承压力，以免张拉时发生事故。
3.5 张拉控制
张拉过程实行双控管理，即以应力控制为主，并同时实施伸长值测量控制。在正式张拉前进行试张拉，实测摩擦损失系数，再根据实测结果填写“张拉要点”（包括张拉力及计算伸长值）。张拉的实际伸长值不应大于计算伸长值的+6% 或小于-6%，若发现实际伸长值超出此范围，应停止张拉，查明原因可继续张拉。
3.6 孔道灌浆和封锚
灌浆水泥采用普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4，掺高效减水和带微膨胀的外加剂，塌落度为16cm。从设置在曲线孔道最低点的灌浆孔中均匀地一次灌满孔道，待两端出气处冒出浓浆后方可封闭泌水孔（出气孔）并继续加压到0.6MPa，持荷2min 后封闭灌浆孔。张拉灌浆完成后紧接着进行封锚。封锚前必须将锚具、锚孔清理干净，按设计要求进行封锚，凸出的锚头按照设计的大样图由总包方配置附加钢筋，对锚具进行封闭保护。封锚材料必须将锚具、预应力钢丝头全部封锚堵密实，不得留有空隙，筋头、锚具不得外露。
4 预应力顶板裂缝的分析处理
裂缝主要出现在通道外墙上，呈上宽下窄逐渐消失的特点。经本工程建设、设计、监理、施工单位各方会同检查后认为：裂缝是由于通道为非预应力结构，与预应力梁相连，在预应力张拉后，通道墙体不能与其相连预应力梁协调变形造成。各单位认为对整体结构没有影响，待裂缝发展稳定后做裂缝封闭即可。
总结裂缝出现的经验，作者认为，在整体结构复杂，出现预应力构件的张拉端或固定端与普通结构相连的情况，对于预应力构件与普通结构相连处应采取加强配筋抵抗张拉牵引力或将二者暂时断开，以后封闭达到释放应力效果的方法处理。采用张拉前断开的方法较为简单，即在浇筑混凝土前可在预应力构件外端插入木片，张拉前剔出即可，钢筋加强的方式一般采取将梁腰筋加密拉通，具体通过结构计算进行配筋。
5 结语
综上所述，在现代小区大面积地下室设计与施工中，合理結构技术的应有能有效的降低工程成本，改善结构性能并有效的提高了使用功能，本文中的地下室车库采用采用大跨度预应力技术，减少了结构柱的数量，让建设单位在减少综合投入的同时，也让使用者获得了良好的使用功能。
关键词：地下室顶板；无粘结预应力；框架梁；结构裂缝
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
某住宅小区占地52480m2，其中小高层住宅共14栋，框架结构。本住宅小区采用地下停车库来解决居民停车的问题，少量的地面停车安排给来访客人使用，其中一期施工的2万多m2 的地下室，下面着重对地下室顶板预应力结构设计与施工及裂缝控制措施进行如下分析与探讨。
2 预应力地下室顶板结构布置
2.1 结构方案的选择
本工程地下室主要作车库及设备用，在保证地下室内有效净空高度的前提下，减少基坑的开挖深度无疑具有良好的经济性。预应力技术具有可有效降低梁的高度和构件的挠度，控制竖向荷载作用下梁的截面应力，防止出现受力裂缝的优点。但是，一个工程结构方案的选择，在技术上可行的前提下应主要考虑是否具有良好的经济性。
在重荷载作用下（覆土较厚，考虑消防车荷载）的结构中，框架梁高跨比一般取到至1/10，采用预应力结构后高跨比一般可取到1/10 至1/12，对于本工程跨度为16.6m，梁高取1.1m，在保证净空高度的前提下，节省基坑工程费用，经济效益明显。
2.2 预应力铰节点
预应力框架梁边支座为地下室外墙，本工程地下室外墙厚度为300mm，以这样厚度的外墙为预应力框架梁的支座就只能采取铰接方式，减小分配干支座上的弯矩。然而在为数不多的预应力梁铰接节点的工程实践中，铰接的预应力框架梁一般均为屋面结构，预应力梁一般以柱子做为支座，柱子截面较大，搁置长度较长，框架梁抗剪计算结果较为，且安全便于结构受力和施工，故本工程中以宽度仅为 300mm 的地下室外墙作为框架梁的铰接支座就成为本工程设计和施工中的难点。
具体来说，就是在外墙上按照框架梁宽每边各加100mm 的宽度结合梁高尺寸留槽，搁置框架梁，在100mm 的空隙里填塞塑料泡沫，框架梁与外墙在纵方向上由芯柱相连，横方向上外墙项处圈梁钢筋和外墙水平方向钢筋穿过塑料泡沫和框架梁拉通。梁底与墙顶间各安装一块钢板，钢板上按照芯柱尺寸开洞，穿出芯柱钢筋。钢板的尺寸必须不小于梁与支座的接触面积，即钢板长度等于梁宽，宽度等于墙厚，以保证接触面完全断开，消除不必要的约束。这样通过钢板、芯柱、墙体上拉通钢筋的柔性约束，建立了符合实际的铰节点模型，为结构的合理受力提供保证。
塑料泡沫填充块在浇注混凝土时填实充满空隙，在预应力张拉前清理干净， 消除不必要的对预应力梁在张拉时的约束，而后进行预应力张拉。由于没有边梁的约束，预应力张拉时产生的压力将大量传至项板，故对张拉节点处板的配筋进行加强，以防板上出现裂缝。
然而，因为本工程为地下车库，施工结束后将进行回填，且顶板覆土，即该支座节点将来会被埋入土中，在潮湿环境下工作。梁底与墙顶之间的钢板，钢板与混凝土的接触面，预留的塑料泡沫填充块之间的缝隙都成为将来渗漏水的隐患，该节点处的防水处理就成为一个必须认真解决的问题。本工程通过如下方法解决：
在预应力张拉端预留Φ8mm 插筋，待预应力张拉结束后进行封锚：利用预留插筋绑扎钢筋网片，后浇高一强度等级的细石混凝土。
封锚混凝土应能从外侧面封闭整个支座节点和预留板上缝隙，厚度180mm，然后再做外墙防水，这样的处理能满足结构防水要求。
3 地下室顶板无粘结预应力施工
按照设计要求，本工程预应力筋采用1860 级Φs15.20 高强低松弛无粘结预应力钢绞线。 预应力孔道采用金属波纹管留孔，待混凝土强度达到设计要求的C40 后开始张拉。
3.1 预应力筋布置
预应力筋布置应严格按图施工，钢筋数量及种类必须符合图纸要求，严格按设计要求曲线布筋，保证在垂直方向上各控制点的高度达到设计要求，曲线要平滑，反弯点位置按图施工，梁内预应力筋保护层最小厚度50mm。张拉端与固定端采用夹片类7 孔锚具，喇叭管和螺旋筋与其配套。孔道采用金属波纹管留孔，管径为Φ70。接管采用大一号的波纹管，采用一端张拉。
3.2 波纹管埋设及预应力筋穿束
支模板过程中，梁的侧模板先不封，以便于金属波纹管和预应力筋的埋设。在非预应力钢筋绑扎好后，根据设计的预应力筋曲线坐标，将波纹管固定支架焊接在大梁相应位置和标高处的箍筋上。支架采用Φ10 钢筋，间距为800mm。定位钢筋固定好后，即可安装金属波纹管，波纹管逐根穿入，与定位支架用20号铁丝十字交叉绑扎牢固，要特别注意最高点、反弯点和梁跨中处的位置准确。由于波纹管由两段或多段组成，两段管之间接头用大一号波纹管(L=300mm) 套接，张拉端头扩大孔采用Φ85 的波纹管。波纹管所有连接处用防水胶带缠裹严实防止漏浆。安装好波纹管后，即可进行钢绞线穿束。
3.3 模板及脚手架工程
要求梁模板的支架必须满足承受结构的自重和可能出现的最大施工荷载的要求，并有足够的承载能力、刚度和稳定性。预应力梁两侧模板必须在波纹管固定好并验收合格后方可进行封模安装，在模板打对拉螺栓孔时必须注意预先定出位置，防止打穿波纹管。
3.4 混凝土浇筑和养护
混凝土浇筑时严禁踩压波纹管、预应力筋、定位钢筋、排气管( 兼泌水管) 及端部顶埋件。混凝土浇筑过程中，要在波纹管的两侧对称下料，振捣时，振动棒不得碰到波纹管、锚具等，以免损坏波纹管而引起漏浆堵塞孔道和保证顶应力筋的束形和锚具的位置准确。并注意控制波纹管的上浮现象发生，浇筑好后要注意养护，以确保混凝土有足够的承压力，以免张拉时发生事故。
3.5 张拉控制
张拉过程实行双控管理，即以应力控制为主，并同时实施伸长值测量控制。在正式张拉前进行试张拉，实测摩擦损失系数，再根据实测结果填写“张拉要点”（包括张拉力及计算伸长值）。张拉的实际伸长值不应大于计算伸长值的+6% 或小于-6%，若发现实际伸长值超出此范围，应停止张拉，查明原因可继续张拉。
3.6 孔道灌浆和封锚
灌浆水泥采用普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4，掺高效减水和带微膨胀的外加剂，塌落度为16cm。从设置在曲线孔道最低点的灌浆孔中均匀地一次灌满孔道，待两端出气处冒出浓浆后方可封闭泌水孔（出气孔）并继续加压到0.6MPa，持荷2min 后封闭灌浆孔。张拉灌浆完成后紧接着进行封锚。封锚前必须将锚具、锚孔清理干净，按设计要求进行封锚，凸出的锚头按照设计的大样图由总包方配置附加钢筋，对锚具进行封闭保护。封锚材料必须将锚具、预应力钢丝头全部封锚堵密实，不得留有空隙，筋头、锚具不得外露。
4 预应力顶板裂缝的分析处理
裂缝主要出现在通道外墙上，呈上宽下窄逐渐消失的特点。经本工程建设、设计、监理、施工单位各方会同检查后认为：裂缝是由于通道为非预应力结构，与预应力梁相连，在预应力张拉后，通道墙体不能与其相连预应力梁协调变形造成。各单位认为对整体结构没有影响，待裂缝发展稳定后做裂缝封闭即可。
总结裂缝出现的经验，作者认为，在整体结构复杂，出现预应力构件的张拉端或固定端与普通结构相连的情况，对于预应力构件与普通结构相连处应采取加强配筋抵抗张拉牵引力或将二者暂时断开，以后封闭达到释放应力效果的方法处理。采用张拉前断开的方法较为简单，即在浇筑混凝土前可在预应力构件外端插入木片，张拉前剔出即可，钢筋加强的方式一般采取将梁腰筋加密拉通，具体通过结构计算进行配筋。
5 结语
综上所述，在现代小区大面积地下室设计与施工中，合理結构技术的应有能有效的降低工程成本，改善结构性能并有效的提高了使用功能，本文中的地下室车库采用采用大跨度预应力技术，减少了结构柱的数量，让建设单位在减少综合投入的同时，也让使用者获得了良好的使用功能。