大跨度悬挑预应力施工技术在高层建筑中的应用

　　【摘要】大跨度预应力结构施工复杂，技术难度高，安全防护难度大，本文就针对高层大跨度预应力后张法施工工艺进行简单分析，旨在提高高层建筑施工技术水平。

　　【关键词】高层建筑,钢筋混凝土,后张法预应力

　　大量工程试验证明，高层建筑中使用预应力技术能够有效提高结构和构件的受力性能，如增强构件的耐久性、抗疲劳性能和抗震能力，还能起到节约材料，降低自重的作用。随着预应力混凝土技术的不断成熟，其在高层建筑中也得了广泛的应用，特别是跨度较大的梁。

　　一、大跨度预应力工艺及其特点

　　高层建筑中大跨度结构施工技术要求较高，并且安全防护能力差，施工中容易出现安全问题，为了保证施工人员施工的安全，还需要对建筑结构、施工设施、施工工艺等各个方面进行控制，选用合适的施工技术，以保证施工能够顺利进行。

　　大跨度预应力施工技术的特点有：①施工中需要严格控制张拉工序，通过张拉应力的控制来保证建筑结构达到设计要求。②施工设计及施工需要做到在最不利荷载作用下都能保证建筑结构的稳定性。③在高层建筑施工条件的选择时，优先采用成熟的施工工艺，扩大地面拼装作业，减少高空作业，提高安全系数。④强化劳动组合，优先选用机械操作，在高空危险区域采用机械作业。

　　二、后张法预应力混凝土施工工艺

　　高层建筑后张法预应力混凝土施工工艺为：梁底模安装→绑扎梁普通钢筋→焊接波纹管→支架波纹管→留排气孔→安装配件→布设预应力筋→浇筑混凝土→混凝土养护→张拉预应力筋→孔道灌浆→切割→锚具封闭。

　　1、钢绞线下料、制作

　　施工人员按照设计尺寸进行下料，并经过开盘冷拉、下料编数等工序，完成钢绞线的预制工作。在下料过程中为了降低因构造变形和应力松弛产生的应力损失，需要进行预拉，预拉应力值控制在钢绞线抗拉强度的85%，张拉到85%的设计强度后，保持5-10min，然后放松。钢绞线下料时需要在两侧切口，并利用细铁丝绑扎牢固。

　　理论下料长度：L总=L+2(L1+L2+L3+250)其中：L—孔道长度;L1—夹片式工作锚厚度;L2—穿心式千斤顶长度;L3—夹片式工具接头板厚度。钢绞线下料场应平坦，下垫方木或彩条布。下料时，将钢绞线盘卷装在放线盘内，从盘卷中央逐步抽出，较为安全。钢绞线下料实际长度必须有适当的余长，一般按理论下料长度加400—500mm。所需长度用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。如遇钢绞线有死弯，应切除死弯部分弃用。钢绞线下料完毕，成盘、起吊到工作楼面铺设。

　　2、孔道留设

　　采用后张法进行预应力筋张拉时，需要预埋波纹管，优先采用镀锌波纹金属管，因为其可以根据设计要求制作成曲线、折线等形式，并且所用的波纹管不必抽出，提高施工效率。按波纹管安装时，需要在波纹管上开口，用带嘴的塑料弧形压板与海绵垫覆盖，并用铁丝绑扎牢固，然后接上塑料管，为了防止梁混凝土浇筑时对管道产生挤压变形，可以在管道内临时设置支架钢筋，待混凝土浇筑完成后移除。

　　3、垫板、波纹管、钢筋网片安装及泌水孔设置

　　在梁底模安装完成后，需要在梁底模上安装垫板和螺旋钢筋，然后再绑扎钢筋，这种施工顺序能够提高施工效率，增加钢筋绑扎质量。在喇叭管与波纹管接头连接时注意优先选用棉纱填充喇叭管与波纹管之间的间隙，填充完毕后需要用胶带绑扎牢固;波纹管需要插入喇叭管内40-80mm，还要避免波纹管挡住灌浆口。

　　波纹管的堆放、吊装、铺设应该避免损坏，安装时需要按照设计中心线和支撑间距进行支撑和固定，一般可以用直径为10mm的圆钢筋水平焊接在箍筋上。波纹管在进入喇叭口与锚垫板的接口前应有约1000mm的直线段，确保其与垫板锚具垂直，进入喇叭口的接合处需要包裹一层海绵。铁丝绑扎牢固后用胶带密封，以防漏浆进入管内。最后将波纹管绑扎固定在托架上。柱节点处波纹管的预埋，在最上面一排波纹管顶面焊接直径为25mm的钢筋支撑梁上部非预应力钢筋，确保该位置波纹管在梁筋绑扎过程中不被压坏。波纹管接头应特别注意，为防止渗浆必须用大一号的波纹管接头。接头长度为200mm，在接头处用胶带密封。

　　4、预应力混凝上框架大梁混凝土浇筑

　　高层建筑受力复杂，钢筋布置众多，尤其是梁柱接合处，空间狭小，为了保证混凝土浇筑密实，优先采用自密实混凝土。控制砂石的粒径，一般为0.5-3cm，优先选用中砂，掺入10%左右的U型膨胀剂，并掺入泵送剂。由搅拌试验室多次试验确定出合适的配合比，保证混凝土强度达到设计要求。

　　混凝土采用泵送施工，为了保证混凝土的浇筑质量，应该连续浇筑，每层下料厚度控制在50mm左右。混凝土浇筑过程中，应该派专人进行值班看管，施工人员严格按照施工工序操作，控制混凝土的振捣，振捣过程中不得出现空鼓，孔道不变形、不移位，振捣棒严禁接触波纹管，张拉端及梁柱节点处应该采用小直径振捣棒进行振捣，防止出现蜂窝，麻面等质量问题。

　　三、预应力张拉

　　1、张拉设备及操作要求

　　根据高层建筑梁的跨度合理选择张拉设备，其中需要对千斤顶的额定张拉力进行控制，在与弹性顶压器配套使用时，应该对张拉预应力或钢丝束的直径进行控制。与液压顶压器、液控顶压阀配套使用时，可以对预应力束锚具的夹片施加顶压力，采用这种方法可以有效的减少锚固损失，提高锚固效果。

　　2、张拉操作顺序

　　预应力筋张拉是预应力混凝土结构施工的关键工序，其张拉质量将直接影响到结构的安全，因此在张拉前需要做好各项准备工作，以保证张拉施工的顺利进行。

　　张拉前需要打开阀门，启动油泵电动机，然后关闭张拉油路上的泄压阀、调节阀，千斤顶活塞外伸，带动锚具对钢丝束进行张拉。张拉中不得使构件出现扭转、侧弯，不应使混凝土构件出现超应力。张拉达到设计吨位后，将调节阀打开，使张拉油路保持油压，当保持2-3min后，就可以关闭回程油路泄压阀、调节阀，当油压缓慢降到零值后，需要及时卸荷，关闭电动机，松开所有阀门，张拉完成。在张拉过程中，应该注意，千斤顶行程需要严格控制，且千斤顶油压不得超过最大张拉油压。

　　3、预应力控制

　　在预应力张拉过程中，应该考虑到钢丝束松弛、混凝土徐变等引起张拉应力损失，一般可以采取超张拉方法，在梁的实际张拉中，可以在梁的两端施加压力差，分三级张拉，每张拉一次，测一次钢丝束伸长值，实际张拉顺序及张拉值如下：当主桁架两端张拉到103%σk后，测得最终伸长值及应力应变值，达到标准后，就可以进行顶锚。顶锚施工中应该分批顶锚，避免两端同时顶锚，这样可以在另外一端补足因顶锚产生的应力损失后，再进行顶压。

　　4、孔道灌浆

　　首先连接灌浆机出浆口及孔道，并做好密封工作，然后开动灌浆泵，注入有一定压力的水泥浆，检查各个出浆口是否工作正常，待出浆口出现浓浆后方可逐一关闭孔道，当关闭完所有的孔道后，继续加压到0.5-0.7MPa，稳压1-2min，封闭进浆孔阀门后，等待水泥浆硬化，然后拆卸连接接头，最后清理周边的水泥浆。

　　四、结束语

　　后张法预应力混凝土施工工艺在高层建筑中得到了成功的应用，形成了一套做法、工艺成熟，便于操作的施工技术，施工可以达到设计和规范要求，切实保证了工程质量。高层大跨度预应力悬挑结构的设计与施工为我国建设结构又增添了一个新的体系，也为节约建筑用地，改善城市景观，提供了新的有效途径。

　　【参考文献】

　　1、GB5223-85，预应力混凝土用钢丝[S]

　　2、李宝群 高层大跨度悬挑预应力施工技术 企业技术开发 2011

　　3、吴幼琴 预应力施工技术在高层建筑中的应用 中国新技术新产品 2011

《大跨度悬挑预应力施工技术在高层建筑中的应用》

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