高层住宅无粘结预应力扁梁平板结构的设计与施工

龚立志

摘 要：本文结合工程实例，对高层住宅采用无粘结预应力扁梁平板结构的设计与施工要点进行分析，旨在与同行探讨。

关键词：高层住宅 预应力 扁梁 平板结构 设计 施工

1.工程概况

某高档住宅小区由5栋31层的建筑组成，地下为2层车库，中间庭院的平面尺寸约为40m×150m，不设温度伸缩缝（见下图）。高层住宅的首层为架空层，连同中间庭院一起形成一个面积万余平方米的花园。中间庭院需考虑消防车进入。庭院板上留有几个直径5.6m的洞，将地面景观引入地下车库，、面积巨大的地下车库也因有了自然采光及通风而避免了压抑感，且可节省造价及使用费用。车库基本柱网尺寸7.6m×8.1m，要求结构层高度不超过450mm。

结构设计需解决超长混凝土板风的温度应力，中间庭院与塔楼之间的构造，大柱网、重荷载下的结构层高度等问题，还需满足开洞的要求。为此，综合采用了预应力技术和留后浇带、采用梁柱滑动支座等措施。

2.结构布置及特点

2.1结构体系及优点

中间庭院地面层为大面积超长混凝土结构，受温度变化影响较大，其温度应力及混凝土收缩徐变应力均需考虑。最近在类似工程中的处理方法主要是在楼面结构中施加预应力，使楼盖中存在较大的轴向压力，具有抵抗温度、收缩应力的能力，而且预应力筋还能承担外加荷载，因此，为在这类结构中不设缝，施加预应力是一种十分有效而且简便的解决方法。

经综合分析考虑，选用无粘结预应力混凝土扁梁平板结构体系。预应力扁梁的截面尺寸1200mm×450mm，预应力平板的厚度为200mm，梁板混凝土的强度等级为C40。本工程采用预应力混凝土扁梁平板结构的优点是：

（1）与预应力梁平板结构相比，宽扁梁的高度可减至450mm，同时因梁宽较大，减小了板的计算跨度。

（2）与预应力无梁平板相比，扁梁平板结构易满足抗冲切要求，板为四边支撑，受力条件优于柱支搅板，较为经济。

（3）扁梁平板结构允许在板上开孔，不会影响周边构件。

2.2后浇带留设

为防止预应务筋张拉前因混凝土收缩而开裂，沿150m方向设3道后浇带，带宽2.4m（见上图），后浇带均设在较小跨的跨中。在后浇带之间、后浇带与建筑物边缘间的梁板中预应力筋通长布置，在后浇带或建筑物边缘处张拉。跨过后浇带的梁板中布置短预应力筋，待补浇后浇带后梁板面张拉，使梁板中预应力筋达到连续目的。

主塔楼与中间庭院交接处也用后浇带隔开，同时将庭院边梁节点设计成铰接，允许水平方向有一定程度的位移。

3.预应力设计

3.1荷载取值

庭院地面层的消防车道及覆土荷载均为20KN/m2，由于在使用期内覆土是长期作用在结构上的，因此在使用极限状态验算时将上述荷载按恒载考虑更符合实际情况。抗裂计算时，荷载按短期效应组合与施工期间组合进行计算，梁板截面受拉边缘混凝土应力不大于1.0γftk。强度极限状态验算时，按活荷载20KN/m2 考虑。预应力梁板计算，采用陈晓宝编《预应力混凝土建筑结构设计系列软件》PRCS2.0。

3.2预应力筋布置

无粘结预应力筋采用1860 级Фj15.24低松弛钢绞线，OVM 单孔夹片锚和挤压锚。板中预应力筋以4根(个别3根)为一组，组距约1.4m，呈带状双向曲线布置。设计时在图纸上标出各部位预应力筋根数、起止位置、张拉端与固定端标记，并绘制预应力筋的竖向曲线，标出反弯点标高。扁梁中通长布置18UФj15.24，分为4束，在张拉端分散布置。由于连续梁板结构的关键截面在内支座处，因此跨过后浇带的短预应力筋数量可减少，梁中为10UФj15.24，板中每组减为2根。

3.3张拉控制应力

预应力筋张拉控制应力σcon=0.75fptk，对长度大于35m而受周边构件影响不允许两端张拉的情况，σcon提高为0.78 fptk。

3.4普通钢筋配筋及扁梁节点构造

板中普通钢筋为双层双向Φ12@150mm。扁梁的上下纵向钢筋均为8~11Φ25。在扁梁框架节点外核心区角部设置垂直拉筋与扁梁纵向钢筋搭接，构成受扭封闭箍筋；在外核心区内部设置垂直受剪拉筋作抗剪箍筋。上述拉筋均Φ10@100mm。

4.预应力施工工艺

4.1普通钢筋绑扎

后浇带范围内梁的箍筋暂不绑扎，以便张拉时千斤顶进入。板面钢筋在无粘结预应力筋铺设并经初调后再铺设，后浇带范围内同方向的面筋也不绑扎，以便张拉。

在梁柱节点处，正确处理普通钢筋与预应力筋的相互关系相当重要。该处不仅有梁钢筋及预应力筋通过，且柱筋需在节点内弯折，柱筋的弯钩也会影响预应力筋的位置。双向梁不分主次，两层钢筋在上，两层预应力筋在下。由于制图时疏忽了指定柱筋弯钩的高度，施工人员按钢筋混凝土结构的习惯绑扎，结果许多柱筋弯钩阻挡了另一方向梁预应力筋的通过，需进行调整，造成一些返工。

4.2预应力筋铺设

梁中预应力筋严格按设计要求的曲线布置，每隔1m 设一个固定架控制曲线高度，预应力筋全部穿入梁内后将其绑扎在固定架上。板中预应力筋在梁支座处直接铺放在梁筋上，在反弯点处用固定架控制预应力筋标高，在跨中处直接将预应力筋绑扎在板底筋上。

4.3后浇带处作法

后浇带处用细孔钢丝网做端部模板，施工相当方便。需注意的是，细孔钢丝网应设在锚垫板的外侧，以保证内侧混凝土密实，张拉前需凿除少量混凝土。若细孔钢丝网设在锚垫板内侧，则难以保证锚垫板后面的混凝土密实。

4.4预应力筋张拉

预应力梁板混凝土达到75% 设计强度标准值后，采用4套YDC240型千斤顶张拉。张拉程序为：0→10%σcon→100%σcon锚固。张拉次序为：先张拉板预应力筋，再张拉梁预应力筋。板筋依次张拉，即从结构一边向另一边按顺序张拉；梁筋按对称原则张拉。张拉过程实行双控管理，即以应力控制为主，伸长校核为辅。预应力筋张拉完毕后，随即调整后浇带范围内的钢筋，并用微膨胀混凝土浇满，再张拉跨过后浇带的短预应力筋。

4.5孔道摩擦损失测试

正式张拉前，选择15根板筋进行孔道摩擦损失试验。根据实测数据计算，当k取值0.002 ， μ为0.018，远小于《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T92~93)的规定。

5.结束语

该高层住宅小区中间庭院地面层大面积、大柱网、重荷载、不设缝结构采用无粘结预应力扁梁－平板，既降低了结构层高度，又满足了板上开洞的要求，对类似工程具有参考价值。在大面积结构中局部采用预应力结构时，采用后浇带及梁柱水平铰接等技术措施，可有效地建立预应力，不影响其他构件。在大面积超长结构施工中采用后浇带、连续预应力筋等技术，保证了结构不出现收缩及温度裂缝。