摘要：预应力结构在建筑领域应用广泛，而大面积预应力结构受力复杂，设计计算分析及施工难度大，且国内外无类似工程借鉴。本文以韶关摩尔城项目为例，首先简要概括了技术原理和施工工艺，然后结合项目实际情况介绍了大面积预应力结构屋面楼板施工的操作过程，最后阐述了施工效果，无任何渗漏，做到了真正意义上的无缝完工。
关键词：大面积；预应力；无缝施工技术
一、工程概况
韶关摩尔城项目总建筑面积约32万平方米，本工程由4栋32层住宅、1栋16层酒店、1栋二层幼儿园、4层~6层商业街、购物中心、1栋22层办公楼组成；住宅建筑总高度99.25m，幼儿园建筑总高度7.5m，酒店总高度58.8m，办公楼98m，商业街及购物中心22.5~33.5m。建成后将是办公、酒店、住宅及商业休闲娱乐为一体的综合性建筑群，是韶关地区目前最大的综合体建筑，将会成为韶关市吸引高层次商业人才、企业，及相关配套产业的标志性示范基地。商业街屋面楼板采用预应力施工，其屋面楼板面积约3万平方米，为大面积预应力结构屋面楼板。
二、技术原理与工艺流程
2.1技术原理
研究大面积屋面楼板的设计与施工技术原理、工艺流程及操作要点，利用预应力对楼板结构的位移及温差裂缝进行控制，TMD对大面积预应力屋面楼板的减震应用，空间三维测量技术的研究，检测支模架的变形，施工部署，材料、设备、人员周转与投入。为确保屋面板施工安全及质量，项目编制专项施工方案，对楼板施工进行仿真分析，并对各工况施工中的楼板应力、应变情况进行全过程跟踪。
2.2工艺流程
大面积预应力结构屋面楼板施工工艺流程如下：
施工准备及预应力深化设计→钢绞线、锚具进场检验、复试及报审合格→预应力筋下料及固定端制作→铺设无粘结预应力筋→TMD安装→安装张拉端螺旋筋、承压板及穴模→两端模板封闭→隐蔽工程资料报验及检查验收合格→混凝土浇筑→预应力筋张拉→切割外露钢绞线→张拉端封锚。
三、技术操作要点
3.1预应力深化设计
目前预应力深化设计的软件主要是美国的Autocad，其二维平面图绘制、复杂节点建模应用比较广泛。该软件绘制的预应力深化图可直接标注各分段预应力筋长度尺寸、间距等，也能直观表达节点施工大样，为施工提供方便。
本项目预应力筋选用高强度直径 D=15.2mm低松弛钢绞线，抗拉强度为fptk=1860Mpa，张拉控制应力ócon=1395N/mm2，单根预应力筋张拉力为195.3KN。预应力张拉端锚具采用夹片锚具，预应力固定端锚具采用挤压锚具。
图3.1-1 西区屋面预应力筋整体深化图
3.1.1整体深化设计
由于屋面整体面积大（约为3万平米），跨度大（长边长度达300m），未设置建筑变形缝，因此整体深化设计时根据施工分区将预应力筋进行分段。
3.1.2节点深化设计
节点深化主要是两端的固定节点大样和张拉节点大样，主要由聚乙烯泡沫板、挤压锚、垫板、螺旋筋组成。
图3.1-2 预应力筋节点深化大样图
3.1.3仿真分析
本项目施工前邀请设计单位、公司专家组及预应力施工单位相关人员利用ANSYS软件进行仿真分析，做好结构静力分析、结构动力分析、结构非线性分析等，提前预判施工过程中可能出现的受力改变问题，以便施工前做好详细策划。
3.1.4TMD技术
TMD技术是一种建筑减震技术。由质块，弹簧与阻尼系统组成，将振动频率调整至主结构频率附近，改变结构共振特性，以达到减振作用。
3.2施工分区
由于屋面整体面积大、跨度长，预应力筋施工需进行分区施工，主要根据主体施工策划分区来施工屋面板，对于预应力筋也相应增加锚固端和张拉端。
3.3预应力施工
3.3.1预应力筋布筋
对于板内无粘结预应力筋可将钢绞线打开后按图纸编号依次布设，然后将每组预应力筋调至到规定高度，全部布设完后再按照规定数量将钢绞线绑扎牢固并做调直。穿筋时注意不要戳伤预应力筋外皮，如有破损应用防水聚乙烯胶带缠好。
节点安装：板内无粘结预应力筋锚固端节点安装见下图：
图3.3-1 预应力筋直线布置大样
3.3.2浇筑砼
全部钢筋铺放完成后，由质量检查部门、监理单位进行隐检验收，确认合格后，方可浇筑混凝土。
浇混凝土，应认真振捣，保证混凝土的密实，尤其是承压板，锚板周围的混凝土严禁漏振，不得出现蜂窝或孔洞。振捣时，应量避免踏压碰撞预应力筋、支撑架以及端部预埋部件。
砼中不得带有含氯离子等对预应力筋有侵蚀性的物质。
预留砼试块时应至少多留出2～3组试块作同条件养护以确定张拉日期。
3.3.3预应力张拉锚固
（1）张拉时间
混凝土达到设计要求的张拉强度并经监理确认后方可进行预应力筋的张拉，具体张拉时间按土建施工进度要求进行，张拉时的混凝土强度应有书面试压强度报告单，本工程混凝土强度达到100%设计强度时即可进行张拉。
（2）张拉顺序
张拉时可采用顺序依次张拉的方式从一边向另一边进行张拉，待张拉完成后即可拆除模板。
（3）张拉前的准备工作
A、张拉设备校验
预应力张拉采用26吨千斤顶张拉。预应力张拉前所有张拉千斤都须与油表配套到试验室进行标定校验，并根据校验报告计算出张拉力所对应的油表读数进行控制；校验周期不大于六个月，如千斤顶大修或更换油表则应重新进行校验。
B、工具准备
卷尺、100cm直尺、笔记本、笔及安全用品。
C、清理张拉槽孔（模板和砼）。
D、锚具夹片安装：将夹片放入锚杯内挤紧，且夹片应间隙均匀，楔平。
E、油泵加满油：油为液压油或20号机油。
F、张拉控制应力：ócon=1395N/mm2
G、张拉程序：0→100%ócon锚固
（4）张拉过程
张拉过程中以应力控制为主通过油表读数及伸长值测量对预应力筋张拉实行双控管理，其实际伸长值应不大于理论伸长值的6%或小于6%。本工程预应力筋根据图纸采用一端张拉施工方式。一端张拉时用一台千斤顶在构件进行张拉；张拉时对于较短的预应力筋可以一次张拉到位并锚固。当预应力筋长度超过一定长度时张拉力一次不能到位，但伸长值达到150～200mm时应立即回油，进行第二次、甚至第三次张拉，每次张拉伸长值均不能超过200mm，并随时用尺测量检查，以免发生意外事故。张拉时对于预应力筋采用分级加载一次张拉到位进行张拉。
具体张拉步骤如下：
A、安装千斤顶；
B、启动油泵进行预应力张拉；
C、记录：张拉前测量承压板外钢绞线外露长度L1，加荷100%ócon一次张拉成功，测量承压板外钢绞线外露长度L2后回油，撤掉千斤顶并作记录。
（5）张拉要求
张拉时，伸长值应与理论计算值接近，相差幅度为-6%～+6%，如不符合，应立即停止张拉，查找原因后再继续进行。
发现砼破裂应立即停止张拉，研究原因并处理后再张拉。
发现断丝断束应停止张拉，待调整张拉力和伸长值后再张拉。
记录应精确到毫米。
（6）张拉安全措施
A、张拉人员进工地必须戴好安全帽和安全带，在脚手架上张拉施工时安全带应拴牢在脚手架上，并做到高挂低用。
B、千斤顶和油泵必须有安全措施，以免造成设备损坏和不必要的事故。
C、张拉人员必须站在千斤顶两侧位置操作，不得在千斤顶正面操作。
D、锚固端或未张拉端不得站人。
E、张拉位置的下面不应有人通行，以免锚具、工具等掉落，造成不必要的损害。
F、工地严禁吸烟，预防火灾。
G、电路、开关等应及时检查，防止漏电、短路等情况。
（7）预应力筋切割封锚
预应力筋在张拉完成3天内切除多余预应力筋，夹片外露长度约30mm。切割采用角磨机逐根进行，不得采用气割或电焊。切割完成后即可进行封锚工作。
3.4空间三维测量技术
结合屋面板设计情况，通过在楼板支座、楼板中间拱部、预应力钢丝束，支模架体等主要部件预埋或安装传感器，采集各工况下结构体系相关数据，来观察体系随工况不同产生的内力和变形情况，对结构体系进行评估。
通过监测和观察，不同工况下结构体系产生的内力和变形均在可控范围内，混凝土楼板表面也未出现明细温度裂缝。并且在全部结构完成后，经过在屋面板上做闭水试验，整个商业综合体结构屋面未出现任何渗漏。
四、实施效果
目前，建筑领域中预应力结构形式较为常见，而预应力结构在道路桥梁专业运用较为广泛，在房建项目中较为少见，本项目将预应力结构与建筑结构有机结合，将预应力结构的优点运用于建筑领域，达到节约成本、提升工效、减少后期维修的目的。大面积预应力结构利用了预应力结构良好的受力特点，结合TMD对大面积预应力屋面楼板的减震应用，具有面积大、跨度大、变形小的特点，将预应力结构形式利用在建筑物内，属新型建筑结构类型，在大型综合体建筑中用于建筑物底板或屋面具有较大优势。
大面积预应力结构在建筑领域中应用面临受力复杂，设计计算分析及施工难度大，国内外缺少类似的工程作为施工参考，设计及施工质量难以保证等诸多问题，对整个结构工程的质量影响较大，如何保证计算模型准确和各个关键部位的施工质量，显得尤为重要。
通过空间三维测量技术的监测与观察，结构位移与变形均在可控范围内，在结构全部封顶完成后通过观察未发现温度裂缝，并通过在板面做闭水试验，未发现任何渗漏点。
五、结语
本项目中大面积预应力屋面结构复杂，面积达2万平米，最大跨度近300m，为目前国内建筑领域同种类型结构形式中规模、跨度最大，无类似工程借鉴。大面积预应力混凝土结构屋面技术的运用主要是确保结构无缝，施工中“无缝”包含的两层含义（一是指没有人为设置的建筑变形缝，二是指减少影响地面结构承载和正常使用的有害裂缝），基于屋面单层面积达2万平方米、跨度近300米的大型城市综合体项目，对涉及结构柱、板、梁等多种建筑构件的混凝土原材料的选用、配合比设计、材料性能和检测要求以及混凝土的制备、运输、浇筑、养护、施工现场监测等方面进行了全面系统地规范。
本成果围绕预应力、TMD等关键部位施工，以及预应力总体安装、张拉顺序对结构的受力状态产生的影响等方面展开，保证预应力结构施工质量，积累了丰富的施工经验，为同类型结构的研究和推广提供有力的保障。
论文作者:罗燕飞,夏斌,张泽,谭志荣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/2/27
标签：预应力论文; 结构论文; 屋面论文; 楼板论文; 混凝土论文; 千斤顶论文; 大面积论文; 《基层建设》2018年第35期论文;