六跨预应力混凝土框架设计与施工

六跨预应力混凝土框架设计与施工

蛇口开发科技公司电脑磁头厂是深圳市重点工程，采用大柱网预应力结构，主梁为6跨曲线配筋，连系梁和次梁为3或4跨曲线配筋，为跨数较多的主次梁框架结构。

厂房每层建筑面积约为10000m2，共3层，总建筑面积为30021 m2。平面柱网为12m×15m，主梁跨度12m，连系梁和次梁跨度为15m。厂房的两条分隔缝，将平面分为4个区段：AA—AC区段、AB—AD区段、AE区段和AF区段(图4-7-1)。沿竖向分隔缝旁有后浇带。

第1章    预应力结构设计

第1节           主梁曲线方程

主梁、次梁、连系梁均按部分预应力结构设计。预应力筋为抛物线，主梁曲线方程见图4-7-2。

AB段方程：y=－0.153x2/1.82+0.64

BC段方程：y=0.357(6一x)2/4.22+0.130

第2节           断面与配筋:

主梁跨度为12m，高为800mm，高跨比H/L=1/15。连系梁与次梁跨度为15m，高为750mm，高跨比H/L=1/20，断面与配筋见图4-7-3。

第3节           断面计算

钢绞线采用强度1860N/mm2的Φj15低松弛钢绞线，属我国高强度级别的钢材。该工程由于6跨曲线配筋，摩擦应力损失大，故采用低松弛、高强度钢绞线十分有利。

主梁和连系梁的张拉控制应力σcon=0.75×1860=1395N/m m2。次梁σcon=0.7×1860=1302N/m m2。混凝土强度为C40。梁的断面按部分预应力计算，主梁、连系梁与次梁强度、抗裂安全度和裂缝宽度均满足设计要求。

第4节           锚具

AE和AF区段主梁预应力筋靠近分隔缝处为固定端锚具，其余均为张拉端锚具。张拉端为QM15一6锚具，固定端为挤压套筒锚具。

第2章    预应力施工

第1节           穿束

该工程跨数多(3~6跨)、预应力筋长(46~75m)，又系曲线配筋，总弯曲角度为93.5°~234°，如何将6根Φj15钢绞线穿入孔道，成为预应力张拉的关键问题。对穿束的方法作了多次试验后，选定整束穿入法。先用人工穿入1根钢绞线，作为引线，通过联接器将这根钢绞线和1束钢绞线连接起来，用1t慢速卷扬机作动力，牵引1根钢绞线，从而将整束钢绞线带入波纹管中，穿入75m钢绞线需时间lh。

第2节           锚具

1、张拉端锚具

使用了国内强度等级最高(1860N/m m2)的钢绞线，且张拉控制应力也较高(0.75×1860=1305N/m m2)，故对锚具要求很高。工程使用由中国建筑科学研究院研制的QMl5一6型锚固体系，工作锚与工具锚性能良好，未发生滑丝或断丝现象。

2、固定端锚具沿两段交接的后浇段无法安放千斤顶，此处改为固定端锚具，即挤压套筒锚具。挤压后套筒约长7cm，挤压器挤压力约400kN，使用挤压模时须注意模具要干净，表面经常涂石蜡黄油。将挤压套筒锚具预先浇灌在混凝土中，待达到强度后，从另一端张拉，并用QM锚具锚固。

第3节           张拉

张拉千斤顶为柳州建筑机械总厂生产的YCW一150型千斤顶，除AE和AF段主梁为一端张拉外，其余均用2台千斤顶沿两端同时张拉。使用工具锚时夹片表面应涂石蜡和黄油，否则夹片不易退出。张拉时不需顶锚，以限位板代替顶压器，可以控制夹片内缩值。

第4节           孔道灌浆

从喇叭形铸铁垫板的灌浆孔灌浆。波纹管为多次弯曲，沿每个波峰处留有泌水排气管，但此管与波纹管相交处如处理不好，容易在浇灌混凝土时漏浆，甚至将波纹管堵塞。为避免此现象，沿泌水排气管和波纹管相交处先不把波纹管打通，待张拉后灌浆前将该处波纹管打洞，以便排水、排气，这个办法简单可靠(图4-7-4)。

第3章    孔道摩擦损失测定

该工程主梁预应力筋为6跨连续曲线配筋，虽两端张拉，摩擦损失仍很大，为弄清摩擦损失值，张拉时用传感器作了实际测定。对75m长预应力筋共测定10束，实测结果表明：实测孔道摩擦系数μ=0.302，比计算值0.25稍大。

第4章    结语

预应力和非预应力框架的比较见表4-7-1。

从表中可见，预应力结构与非预应力结构比较，在主体结构上节省混凝土2876m3、钢材529.16t，造价降低32.42万元，取得较好的经济效益和明显的社会效益。

该工程采用预应力技术，这种6跨连续框架在国内尚属首次应用，大柱网增加了厂房有效使用面积。

预应力框架和非预应力框架相比，经济效益显著，混凝土与用钢量各降低20%和30%，造价降低2.1%。

多跨连续曲线配筋采用低松弛高强度钢绞线是必要的，可使摩擦损失相对减少，同时节约大量钢材。

主梁高跨比为1/15，次梁和连系梁为l/20，从而使结构的高度降低，节约了围护结构及空调能源。

工程主体结构为3层，共3万m2，工期很短，仅两个半月。实践证明6跨曲线穿束方法是可行的。