后张法无粘结预应力技术在覆土层厚且板跨度大的地下室顶板中的应用
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摘要：现在的钢筋砼结构中普遍使用的是普通梁板结构,但是随着经济的不断发展、消费者对产品的追求越来越高，使得现代建筑对空间要求的不断提高，这就要求在特定的建筑下使用特定的结构设计和施工方案以满足这种要求。其中，后张法无粘结预应力无梁楼盖就是一种很好的方案。本文主要对比分析了在覆土厚、板跨度大的地下室顶板中采用后张法无粘结预应力钢筋在结构设计方面的优势及其施工方法等。
关键词：后张法；无粘结预应力无梁楼盖；跨度；优势；施工方法
1 前言
随着现代社会经济的日益发展和私人汽车的普及使用，现代建筑均需加强前期规划性，要求配置相当数量的汽车车位。为了使各功能设置合理，人车分流和具备良好的室外园林绿化环境，使得建筑的开发趋向于设置大型地下车库。该种车库顶板面覆土厚度大、跨度大，覆土上种植各种园林绿化、设置小桥流水、放置各种雕塑、设置泳池等；车库顶板底面为美观而要求尽量不设梁或少设梁。在这种发展要求下，采用后张法无粘结预应力无梁楼盖可以满足功能要求的同时并采得良好的效果。对于采取该种施工方法，要根据规范要求并结合后浇带的设置位置和施工区段的划分等做好预应力钢筋的分段张拉计划，确保混凝土达到要求设计强度并满足设计要求的覆土厚度后再张拉预应力钢筋。实践证明，采用该方法施工，经济性能优良，同时能满足良好的建筑使用要求，获得较好的经济效益。
2 工程概况
某商住楼工程位于广州市天河区龙洞，该工程为框架剪力墙结构，地上26层，地下2层，建筑面积35366m2，是大型商住小区的其中一个单体建筑工程。本工程地下室顶板采用后张法无粘结预应力无梁楼盖结构，层高为4.2m，柱帽高度为900mm，板厚度为300mm，覆土厚度为1500mm，最大跨度为约9.0m。
3 顶板方案比较与选择
3.1方案图比较
本工程选择了一跨，对采用普通梁板楼盖和后张法无粘结预应力无梁楼盖两种结构方案见下图1、图2：
3.2 经济效益比较
对于这两种结构方案，其经济量对比见下表1、表2：
3.3 方案综合比选
普通梁板，层高为4.2米，主梁梁高为500×1000，板厚度为160mm，地下室底板面到顶板结构梁底的净高度为3.2米，经济造价为449.71元/m2；后张法无粘结预应力无梁楼盖，层高为4.2米，柱帽高度为900mm，板厚度为300mm，地下室底板面到顶板结构板底的净高度为3.9米，地下室底板面到顶板柱帽底的净高度为3.3米，经济造价为460.74元/m2。
由以上数据得出，后张法无粘结预应力无梁楼盖比普通梁板楼盖贵11.03元/m2，但考虑到用普通梁板结构，地下室顶板底要走管就需要在梁上预留套管，且该套管数很多，如若把套管费用考虑在内，那么普通梁板结构就没有了经济优势。
经过两种方案对比，明显无梁楼盖更美观、管线则可以避开柱帽在柱帽范围外走使得地下室在建筑高度相同的前提下其可以取得更高的净空；在结构方面，后张法无粘结预应力楼盖则具有更好的抗裂缝能力，提高大跨度板的刚度。鉴于以上因素，本工程最后决定采用后张法无粘结预应力无梁楼盖。
4 后张法无粘结预应力钢筋的分段张拉施工方案的确定
对于后张法无粘结预应力钢筋的分段张拉施工方案，综合考虑了施工班组的划分、施工班组的施工顺序、结构设计图纸中后浇带的划分、预应力钢筋规范中对预应力钢筋进行分段张拉的规定、预应力钢筋供货单位对预应力钢筋的制作以及以最优的预应力钢筋搭接长度以节省材料等方面，做了一个预应力钢筋分段张拉的施工方案，方案出来后，招集以上单位再次对方案进行讨论、调整优化，最终定出满足规范要求的既利于结构受力又利于施工的分段张拉方案，使得各个施工班组之间进行地下室顶板施工时能很好的协调、互不影响各自的施工进度、又能很好的利用模板，为顺利施工提供了强有力的依据。
方案出来后，预应力供货单位及时按图纸要求进行材料到加工，在工厂内进切割断料、对固定端进行挤压锚固、对预应力钢筋进行分类标号等等。材料加工要求严格、质量保证、送货及时。
5 无粘结预应力混凝土钢筋的施工工艺
5.1 无粘结预应力钢筋的铺设
本工程地下室顶板的跨度绝大部分为8.1×8.5米，采用了双向布置预应力钢筋的方式，每一方向又各分成跨中板带和柱帽板带，具体见图2。预应力钢筋铺设前必须先仔细检查预应力钢筋的规格尺寸、端部配件和外包层是否完好等等,如有外套管破损者，必须修复。一切准备就绪后，按图纸规定的要求进行铺设。铺设时还要与给排水、电气等专业工程密切配合，做好预埋及孔洞预留工作，严禁事后打凿。
5.2 布筋顺序
板底短跨非预应力筋板底长跨非预应力筋板长跨预应力筋板短跨预应力筋板负筋及分布筋组装锚具及校正承压板。
对于预应力钢筋，铺好之后也要像普通钢筋那样设置马凳筋，马凳筋的间距小于2米，一切放好后，用铁丝把预应力钢筋与马凳筋绑扎牢固。在铺设双向预应力钢筋时一定要注意尽量避免两个方向的预应力钢筋相互穿插铺放。张拉端的无粘结预应力钢筋应与承压钢板垂直，固定端的挤压锚具应与承压钢板贴紧。紧接着进行混凝土捣筑。
5.3 预应力钢筋的张拉
本工程无粘结预应力钢筋采用分段张拉方案。待混凝土达到设计要求强度后，搭设张拉肢手架，检查要进行预应力钢筋张拉的混凝土板有没有出现裂缝，若有裂缝应会同设计工程师等进行讨论评估其影响程度，记录开裂情况。
做好一切预备工作，开始对预应钢筋进行张拉。无粘结预应力钢筋采用1860级底松驰优质钢绞线，抗拉强度标准值为fptk=1860MPa,预应力钢筋的张拉控制应力σcon=0.75fptk=1395 Mpa，单束面积Ap=139mm2，符合《钢绞线、钢丝束无粘结预应力筋》（JG3006-93标准）。锚具采用I类锚具，锚具的静载锚固性能应同时满足：锚具效率系数≥0.95，极限拉力时总应变≤2.0%，钢绞线锚具，固定端采用挤压锚板，张拉端采用夹片锚具。在张拉预应力钢筋的过程中，一定要注意，尽量避免个别钢丝发生滑脱或断裂，应把发生滑脱或断裂的预应力钢筋控制在同一构件截面无粘结预应力钢筋总数量的2%之内，且一束钢丝只可允许有一根无粘结预应力钢丝滑脱或断裂。张拉时还应按设计的先后顺序要求进行预应力钢筋的张拉。同时，还结合预应力钢筋的伸长值来控制张拉力。
5.4 混凝土的施工要求
张拉端及固定端的混凝土认真捣实，严禁漏振，避免出现蜂窝麻面；捣完后作好养护，以防出现早期裂缝；捣筑混凝土时严禁踩踏马凳筋和防止触动锚具，确保预应力钢筋的曲线开状、矢高及锚具位置准确性。
5.5 锚头端部的封固
按设计要求张拉完预应力钢筋后，严格做好封锚工作。采用液压钢绞线切割器把多余的钢绞线割掉，锚具夹片外露长度30mm，把张拉端及其周围清理干净，紧接着用微膨胀细石混凝土浇筑密实封闭，严防水蒸汽等进入锈蚀预应力钢筋，避免端部锚具处露。
6 结束语
本工程地下室顶板采用了后张法无粘结预应力施工技术，在工程造价、使用功能、建筑效果等综合考虑下，其经济造价比普通混凝土梁板结构略低。在使用空间方面考虑，无梁楼盖显得更美观；管线则可以避开柱帽在柱帽范围外敷设，使得地下室在建筑高度相同的前提下其可以取得更高的净空；在结构方面，当混凝土捣筑后达到设计强度且在板面上按设计要求覆土30%厚度后进行预应力钢筋张拉，避免了张拉预应力钢筋使大跨度板反拱过大的现象，有效平衡30%覆土荷载，并且使得混凝土早期收缩对结构的影响减少到较小的程度，有效抵消了早期混凝土收缩和温度应力引起的裂缝，使张法无粘结预应力楼盖具有的抗裂缝能力得到充分的发挥，大大提高了大跨度板的刚度，这些都是本次工程采得的显著效果。在日后的工程施工过程中，加大其技术应用推广，使建筑施工技术得到不断地提高。