预应力施工技术在现代商业建筑中的应用——以厦门国际银行大厦为例

张国敏

（天津海格丽特装饰有限公司 中国 天津 300350）

1 预应力施工技术简介

预应力技术是二十世纪初逐渐兴起的一项施工新技术，说它在建筑施工过程中的应用其实指的就是其在混凝土的工程里的运用，为了使混凝土的结构能够产生预应力状态并抵消或者减弱外荷载导致的拉应力，相关设计和施工人员必须对预应力混凝土的构件进行系统构建，也就是混凝土凭借自身特有的的高抗压度来对它的低抗拉程度进行互补，以此来实现在受拉区的混凝土能够延缓开裂的目的，从而提高承载力。总的来说，应用到建筑施工中的预应力混凝土结构一般使用的都是高强度的混凝土和钢材，这样就使得预应力混凝土的构件有了高强度的抗压、抗渗、抗疲劳、抗剪的能力，同时又在一定程度上对钢材和混凝土的应用起到了节约的作用，也能使得建筑结构自身的重量降低，这样就能使得它的开裂度和挠度减少。而且预应力混凝土的技术能使建筑更加的美观、长寿。所以在目前的我国预应力混凝土结构因可以确保材料高强度的性能得以充分地利用，且还可以对混凝土的开裂进行预防和阻止，鉴于这一系列的优点使得它在建筑施工的过程中被广泛地拿来进行应用[1]。

2 现代商务建筑应用预应力技术的必要性和可行性

说到运用的必要性，先说下现代商务建筑的特点，最显著的是办公类的建筑，特别是现在城市里最多的高层商务办公楼，高层办公建筑往往以其宏伟的尺度和超大的体量，给观者以强烈的视觉感受，同时也决定和影响着所在城市区域的艺术风格和美感，作为现代办公建筑，功能要求必须放在首位，目前，“适用安全，经济美观”建筑成为人们所青昧的一种建筑形式，创造舒适、健康的空间环境是永恒的话题。这部分可以提高项目品牌形象.吸引高端公司入住，提高项目知名度，从而获取更高的商业利润[2]。那说到空间问题就和建筑成本造价密不可分了，现在商业建筑普遍追求大视野、大跨度、大空间、空间分割自由、高层高、和绿色智能环保建筑。这些按照传统成本概念来说势必会大幅度增加造价的，特别是主体结构部分的造价，而造价提高了，势必利润空间大幅压缩，这就为预应力施工技术进入到商业建筑提拱了明显的机会和优势。如，厦门国际银行工程施，该建筑是一栋35层的观景办公建筑，沿扇面展开面临鼓浪屿，该工程设计的主要功能亮点就是要保证办公客户能最大尺度的观景需求，所以在设计时采用大跨度的预应力砼梁，尽量小截面的圆形框架柱、舒适的3.5米办公层高，其中采用预应力梁跨度达到11米，截面高度600mm，比正常设计每层高度降低层高600mm，预应力梁比正常施工结构梁造价上仅增加10%，总计节约造价达到1000多万元，不仅保证了设计功能需要，而且采用这项技术所带来的经济效益非常大。

3 预应力技术在现代商业建筑中的发展趋势

3.1 现代预应力技术在多层大跨结构中的发展方向

建筑业是我国国民经济重要支柱产业之一，旺盛的建筑需求，日新月异的生产工艺变革以及人们对物质文化生活需求的迅速提高，使建筑结构正面临新的挑战。现代建筑结构正在向大柱网、大开间、大跨度、多功能方向发展，人们总想在有限的建筑面积和空间内获得最好的使用功能和最佳的投资回报。预应力技术正以其跨度大、自重轻、节约材料、节省层高、改善功能等突出优点，迎合了现代建筑结构的发展趋势[3]。

3.2 高层建筑结构中预应力技术发展方向

近年来，现代预应力技术在高层建筑中的应用有很大发展，尤其是无粘结预应力混凝土平板和预应力砼扁梁用于高层建筑的楼盖，它具有降低层高，简化模板，提高施工速度等明显效果受到建设单位、设计和施工单位的普遍欢迎[4]。预应力混凝土除用于楼盖外，有时还用来解决大跨度、大空间部位柱网转换时的转换梁、转换桁架，以及复杂柱网情况下的转换板。此外8～l8m跨度的预应力混凝土空心板和外墙用的装饰保温复合预应力混凝土墙板在高层建筑中的应用前景也很广阔。目前，高层建筑的外墙材料大都是红砖、小型砌块、实心混凝土或玻璃幕墙等墙体材料的改革势在必行。

3.3 预制现浇相结合的装配整体式结构将加速发展

先张法预制预应力混凝土构件具有工厂化规模生产的各种优点，如质量控制水平高，构件耐久性好，模板周转率高，损耗小，它与现场浇注的后张法预应力混凝土相比，省去了留管灌浆工序或无粘结束的注油挤塑工序，省去了管道费用、涂包费用和锚具费用。在道路及运输吊装条件较好，运距不太大（200公里以内）的情况下，预制构件常常有良好的技术经济指标。随着大柱网、大开间多层建筑和高层建筑迅猛发展，长跨预应力砼空心板、T形板、大型预应力砼墙板等必将逐步兴起，预制梁板现浇柱或预制梁、板、柱与现浇节点相结合的各种装配整体式建筑结构体系预期会迅速发展，这种结构体系可以把预制与现浇二者的优点结合起来，避免纯装配式建筑对产品尺寸的高精度要求，结构整体性差和节点耗钢量大等缺点，又避免了现浇结构现场湿作业工程量大，受制于现场施工及气候条件，耗用大量模板、支撑等缺点。

4 预应力施工在厦门国际银行大厦建设中的应用

在厦门国际银行大厦施工中，设计上为有黏接后张预应力梁施工，后黏结预应力混凝土结构梁具体是指预先在结构梁中预留孔道，然后再进行混凝土浇筑，当混凝土达到一定强度后，将预应力筋穿于孔道内，再对预应力筋进行张拉，在这一过程中对混凝土梁施加压力，最后结合锚具来进行预应力在整体结构中的传递。该设计结构具有以下特点：其一，良好的使用性能。在挠度以及梁板裂缝的控制上均有明显效果，而且防渗性能较高、抗腐蚀性能较强；其二，具有较高的抗震性。该结构具有较为理想的刚性可将由地震引起的水平震力按照刚度传递给各个抗侧力构件，增强了结构的整体抗震性能；其三，布置灵活。由于设计成预应力梁使得梁的跨度加大，建筑内部的梁柱相对较少，这样能够使建筑室内的空间增大，布置更具灵活性，更符合现代商业办公建筑的需求，同时还可以对建筑内的空间进行随意分隔，能够满足不同的使用要求；其四，后张法施工工期短、速度快。

4.1 厦门国际银行大厦施工设计技术要点

4.1.1 预应力筋的铺放

在前期准备工作中，首先，合理的选用张拉端的模板，本工程中一般采用的都是木模，还有部分特别订制的定性模板。施工员在预应力筋穿出的位置上，放线进行打孔，孔径的直径大小与波纹管的直径相吻合；其次，架立筋的安装按照施工设计图进行，定位架的立筋直径选择ф10的钢筋，并将其对梁箍筋进行牢靠的点式焊接，间距控制在1.0m，波纹管与上下架立筋同样进行固定；再次，严格控制各个连接位置处的接头尺寸。当接头管的长度达到20m以上时，采用优质的接头管将它两端完全拧入接头内部，并对接口位置采取胶带和注胶密封处理。在施工中注重做好预埋件的施工工作，确保预埋的位置准确可靠；同时按照图纸的设计要求对架立筋进行绑扎，波纹管的安装为硬性标准；在施工中做好各个连接部位的密封处理，不得漏气、漏浆，着重检查如波纹管接头等。

4.1.2 预应力筋张拉

按照规范规定，预应力筋的张拉应在混凝土强度达到设计要求强度的75%以后进行。本工程预应力梁设计强度为c45，在张拉前均对同条件养护试块进行试验，保证张拉强度应符合混凝土的试验压力强度，这样有利于混凝土的后续养护工作，在张拉前检查保证梁底模支撑的完整性。预应力筋的张拉按照先中间后两边的顺序进行，张拉过程中采用200吨千斤顶双控的方式对张拉力进行控制，并将伸长值作为校核依据；对张拉结果进行实时观察，项目部技术人员和预应力公司相关人员现场进行记录，并将伸长值与实测值之间的误差控制在±6%这一区间内；在对主跨超过6米跨度梁进行预应力筋张拉时，按照设计在梁的两端同时增加预应力，并保证持续施压在1min以上后，再进行锚固；预应力筋一次张拉到位，张拉过程中，为确保施工安全，必须要禁止施工人员站在预应力筋两端。

4.1.3 孔道灌浆

当预应力梁张拉操作完毕后，稍作停歇，控制在10分钟后，待应力均匀传递后进行孔道灌浆。对波纹管进行灌浆时，预先估计灌浆用量，确保一次灌注完成，避免中途停顿，孔道灌浆的浆液设计采用普通的硅酸盐水泥，强度c30，水灰比控制在0.4，使用清水拌和，并适当加入磺酸钙，水泥浆液的强度应达到每平方毫米30N以上。在对梁端的灌浆口进行灌浆时，先检查排气口的通畅，然后采用专用灌浆机将浆液一次性压入孔道当中，并做好排气孔的密封，然后持续施加压力直至灌浆口密封，后期做好养护工作。

4.2 厦门国际银行大厦施工设计技术主要关键质量控制点

4.2.1 波纹管安设按照必要的位置、标高、矢线位置

在普通钢筋绑扎成型、固定支架焊接牢固之后方可进行波纹管铺设。在铺管的过程中，监督预应力公司施工人员先将固定锚垫板安装到位，再由张拉端处将波纹管逐步套入其中。在连接时采用同形式大一号的波纹管，对接后用胶带密封严实。固定端钢绞线与波纹管之间的连接也先用棉丝予以封堵，而后用特制的胶带密封。

4.2.2 预应力筋穿束

在梁普通钢筋绑扎以及焊接、定架等工序完成之后，先将波纹管进行铺放，而后在管内穿入预应力筋，全部铺完后再在固定架上绑扎波纹管。本工程施工中，预应力穿束采用人工单根穿束，每根穿束完成后用胶布或软布将穿束端口包缠牢固，以此减少穿束过程中预应力筋对波纹管造成的损坏。此外，在穿束期间和完毕后，同时对波纹管的完好情况进行详细检查，若发现有破损现象及时用防水胶带予以包缠封堵。

4.2.3 混凝土浇筑

在混凝土浇筑时选择专业熟练的操作工进行施工，注意避免振动棒与波纹管发生直接接触。在梁柱节点和张拉端等重点部位进行振捣时，为了避免出现蜂窝现象造成张拉事故，应采用30小直径振动棒予以振捣密实。同时严格检查张拉端和锚固段的隔离和保护，现场专人进行看护，在混凝土浇筑过程中，按照规定预留了多组同条件的养护混凝土试件，以利于将其强度检测值作为张拉时预应力筋后张拉的依据。在混凝土浇筑完成后，将锚垫板上的混凝土清理干净，保证锚具得以顺利安装。

4.2.4 预应力孔道灌浆

在预应力筋张拉完成后的24h以内进行孔道灌浆，若因特殊情况无法在这一时段进行灌浆，必须采取相应的防锈措施，避免钢绞线和锚具锈蚀。由于灌浆的质量属于较为重要的环节之一。因此，在施工前充分做好各方面准备，留下施工中详细准确的记录，严格控制该工序的施工质量。

4.2.5 原材料质量控制

预应力筋作为预应力混凝土梁施工的重要材料，我们要求预应力施工公司对其质量进行严格监管，不但应要求厂家提供预应力筋的产品合格证、性能出厂检验报告等，还对进场后的预应力筋进行外观检查和抽样检验，在确认检验批完全合格后方可允许使用。同时，预应力筋所需用的连接器、夹具、锚具等，每个部件进行全数检验，保证符合现行国家标准规定和设计要求，不仅对它们进行抽样检验，还对其进行组装件试验，确认合格后方可投入使用。

5 小结

厦门国际银行大厦工程中应用了现代商业建筑较先进的的预应力施工技术。其中混凝土梁的施工是一项较为复杂且系统的工程，施工过程具有较强的专业性，而且对施工质量的要求也比较严格，通过对于施工前后各项关键控制点的控制，保证了该工程预应力分项工程的质量达到设计要求，在分项验收时资料齐全，验收合格，从而保证设计功能目标的实现。

［1］CECS 212：2006预应力钢结构技术规程[S].北京:中国计划出版社.

［2］韩林福.126m 跨张弦桁架预应力拉索张拉分析[J].山西建筑，2009，35(20)：150-151.

［3］李佩勋.缓粘结预应力综合技术的研究和发展[J].工业建筑，2008，38(11)：1-5.

［4］宫锡胜，刘景亮，周建锋.缓粘结预应力技术在力鸿生态家园中的应用[J].工业建筑，2008，38(11).