缓粘结预应力施工工艺在可域酒店项目铂域酒店中的应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hbl7623308
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  摘要:本文介绍了缓粘结预应力技术在可域酒店项目铂域酒店结构大跨度梁内的应用,简要阐述了缓粘结预应力混凝土施工工艺的优缺点,并通过工程实践总结缓粘结预应力技术的施工方法及在施工中应注意的关键控制点,为缓粘结预应力技术在其他工程中的施工提供了参考和一定的借鉴。
  关键词: 缓粘结、预应力、施工方法、控制点
  中图分类号:TU74文献标识码: A
  可域酒店项目铂域酒店总建筑面积53377.14㎡,框架结构(地上部分)与框架剪力墙结构(地下部分)相结合。考虑实际篮球场功能(投影面积约1600㎡)的需要,在保证承载力的条件下,更好地控制混凝土的裂缝,设计单位将篮球场顶棚的框架梁设置为预应力结构,1-4轴~1-7轴框架梁全长34.5m,截面尺寸为450×1700,共4榀,1-3轴框架梁全长27.3m,截面尺寸为450×1700,共1榀,混凝土强度为C40。建成后将成为集餐饮、住宿、健身、娱乐、大型会议等功能一应俱全的五星级酒店,同时将成为东戴河新区的地标性建筑。
  
  一、预应力混凝土工艺简述
  由于普通混凝土构件抗裂性能差,对于酒店运动场馆这类在使用过程中不允许出现裂缝的构件,通过在混凝土构件受拉区施加压应力,当构件在荷载作用下,产生拉应力时,首先要抵消混凝土的预压应力,然后随着荷载的不断增加,混凝土才受拉开裂,从而推迟裂缝的出现时间和限制裂缝的发展,故提出了预应力施工的设想和实践。
  缓粘结预应力技术是在传统预应力技术上的一次升级和优化,是继有粘结预应力、无粘结预应力后的新一代预应力技术,它秉承无粘结预应力技术简单宜行的施工优点,克服有粘结预应力技术施工工艺复杂、节点使用条件受限的弊端。其简单的施工工艺、优良的力学指标使结构的安全性、耐久性、抗震性能都得到显著改善,主要特点是施工简便、与混凝土粘结锚固性能良好、质量容易保证,从而可以替代有粘结及无粘结预应力技术。简而言之,缓粘结预应力施工工艺可以按照无粘结预应力的施工方法达到有粘结预应力的受力模式,是预应力施工技术发展的趋势。
  缓粘结预应力的核心技术就是缓凝材料,其钢绞线的构造如下图:
  
  缓粘结预应力钢绞线是由预应力钢绞线、缓粘结胶粘剂和外包PE护套组成。缓粘结剂填充在外包PE护套和钢绞线之间,前期相当于无粘结筋的油脂,具有一定的流动性及对钢材良好的附着性。外包PE护套经过压纹设备压制出凹凸不平的波纹,与缓粘结胶粘剂一起包裹预应力钢绞线,对钢绞线起保护作用。根据前期配方确定的固化时间,胶粘剂逐渐固化,与钢绞线之间产生粘结力(胶粘剂固化后具有比混凝土更高的强度),并与钢绞线成为一体,通过波纹状外表面的嵌固作用使钢绞线与混凝土之间不能滑移,达到有粘结预应力与混凝土之间的粘接性能。
  二、工程概况
  可域酒店项目铂域酒店设计的缓粘结预应力混凝土框架梁,预应力钢绞线(D=15.2mm,fptk=1860MPa,低松弛),总吨数为4.6t,张拉方式采用双端张拉(锚具为VM15-4、5型夹片式锚具,I类),用C45微膨胀细石混凝土进行封堵,具体位置及深化节点如下:
  
  
  
  
  三、施工方法
  缓粘结预应力施工工艺作为行业内领先的技术,同时作为建筑业十项新技术中的子項(2010版),在东北地区施工中越来越多的被采用。但还没有国家及行业标准对其施工及验收做出详细规定。通过对缓粘结预应力的构造和受力原理进行分析,因为在胶体固化前,缓粘结预应力材料的性质与无粘结预应力基本相同,本工程主要参照《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T92-2004)中的相关施工工艺进行深化设计和专项方案的编制,并指导现场施工。
  (一)材料选择
  缓粘结预应力施工中最关键的是预应力钢绞线张拉时间和缓粘结剂固化时间的确定。在预应力施工前必须根据整个工程的施工进度和预应力的施工进度确定预应力张拉时间,根据张拉时间确定缓粘结剂的固化时间。本工程篮球场地上二层为预应力结构,考虑到5榀预应力梁范围内包含伸缩后浇带,在综合考虑施工进度、结构整体浇筑和同时张拉的情况,项目部在取得业主、监理同意的情况下,将本层原有的后浇带改成施工缝,将施工缝移到预应力梁范围以外,这样可以保证预应力梁同时张拉。从张拉时间上考虑,预应力钢绞线从开始进场加工到最后张拉时间为50天(加工至砼浇筑共10天,冬季砼强度达到设计要求共40天,其中包含不同原因产生的工期拖延),综上考虑,缓粘结配方的固化时间选择6个月。
  缓粘结胶粘剂固化时间与张拉适用期之间的关系
  固化时间(月) 张拉适用期(月)
  固化时间≤6 <2
  固化时间≤9 <3
  固化时间≤12 <5
  固化时间≤24 <10
  张拉设备在使用前,做到对张拉使用的千斤顶和压力表送到有资质的检验机构进行配套标定,现场使用设备型号如下:
  仪器名称 规格型号
  千斤顶 YCQ255
  压力表 YTN100-60MPa
  标定校准结果如下:
  校准值
  (KN) 0 30 60 90 120 150 180 210
  压力表示值
  (MPa) 0 6.8 13.0 19.2 25.5 31.8 38.0 44.2
  方程:y=a+bxa=0.52857 b=0.20809r=0.99999
  注:y-MPax-KN
  (二)施工流程
  缓粘结预应力梁施工流程
  缓粘结预应力梁施工流程如下:
  (1)搭设框架梁底支撑及梁底模板;
  (2)绑扎框架梁普通钢筋;
  (3)铺设框架梁缓粘结预应力钢绞线:缓粘结预应力钢筋曲线控制点弹线→焊定位筋→张拉端承压板安装和固定(防止火花溅到钢绞线上)→穿钢绞线→缓粘结预应力钢绞线调整、绑扎及固定→钢绞线伸出梁端部分用塑料罩套牢;
  (4)梁侧模板合模;
  (5)浇筑砼;
  (6)砼终凝后,清理承压板端部砼;
  (7)同条件砼试块达到设计强度等级100%后开始张拉预应力钢绞线;
  (8)整理张拉记录;
  (9)张拉端砼封锚(微膨胀混凝土)。
  (三)主要控制点
  1.缓粘结预应力钢绞线的制作
  (1) 预应力钢绞线运到施工现场后,在存放和搬运过程中应避免使其产生机械损伤和有害的锈蚀,露天堆放时,严禁堆放在受热影响的地方。并应放置在垫木上,同时在堆放的钢绞线上覆盖苫盖物。防止雨露和各种腐蚀性介质对其产生不利影响。
  (2) 缓粘结预应力钢绞线下料应选择在平坦、洁净的场地上进行。其下料长度应采用钢尺丈量,使用砂轮锯或专用切筋机切断。
  (3) 在缓粘结预应力钢绞线加工制作时,不得采用加热、焊接或电气焊切割。在缓粘结预应力钢绞线旁对其它部件进行气割或焊接时,应防止缓粘结预应力钢绞线受焊接火花或接地电流的影响。
  2.缓粘结预应力钢绞线的铺设
  (1)缓粘结预应力钢绞线铺放之前,及时检查其规格尺寸和数量,逐根检查并确认其端部组装配件可靠无误后,方可在工程中使用。对护套轻微破损处,采用外包防水聚乙烯胶带进行修补,每圈胶带搭接宽度不应小于胶带宽度的1/2,缠绕层数不应少于2层,缠绕长度应超过破损长度50mm,严重破损的应予以报废。
  (2)张拉端端部模板预留孔按施工图中规定的缓粘结预应力钢绞线的位置编号和钻孔。 预应力钢绞线在浇筑混凝土前穿束,严禁电火花烧伤管道内的预应力钢绞线,同时应在外露端头裹塑料纸防锈。
  (3)梁中缓粘结预应力钢绞线铺设总体要求
  1)缓粘结预应力钢绞线铺设时,严格按深化设计图纸保证水平、竖向间距和预应力钢绞线曲线的平滑顺直。
  2)缓粘结预应力钢绞线铺设采用铁丝将缓粘结筋与定位钢筋绑扎牢固。
  3)缓粘结预应力钢绞线张拉端的承压板利用短筋与四周梁柱钢筋焊牢固定,且应保证直线段钢绞线与承压板相垂直,张拉端内侧预应力钢绞线应有一定长度的平直段。
  (4)预应力钢绞线数量及布筋间距:严格按照根据本工程神话设计图纸及预应力专项施工方案中的相关要求,铺设缓粘结预应力钢绞线。
  (5)预应力钢绞线平顺:预应力钢绞线长度较长,涉及总包作业面混凝土浇筑施工分段,布筋时应严格控制调整,未浇筑混凝土部分预应力钢绞线应做好盘卷保护工作,保证预应力钢绞线平顺,以减少张拉时的摩擦损失并保证张拉后有效应力达到设计要求。
  (6)梁内缓粘结预应力钢绞线曲线矢高
  严格按照深化设计图纸定位钢筋的高度,焊接定位钢筋时,用绑丝把缓粘结预应力钢绞线与定位钢筋绑扎牢固,保证预应力钢绞线的有效矢高。为保证张拉的顺利进行,预应力钢绞线在靠近张拉端处要有不小于300mm的平直段(即预应力钢绞线与承压板垂直),并用铁丝绑扎牢靠。
  (7)锚头安装固定
  锚具安装固定见深化设计图纸,应固定牢靠,再任何情况下不受扰动。
  (8)电气焊操作
  尽量使各种管线为缓粘结预应力钢绞线让路,在穿设预应力钢绞线之后,尽量减少电气焊次数,严禁电气焊损伤缓粘结预应力钢绞线。
  (9)混凝土浇筑
  在浇筑混凝土前,技术人员认真检查验收缓粘结预应力钢绞线、锚具、承压板、钢筋网片的安装情况,填写“隐蔽工程验收记录”;在浇筑混凝土时,振捣棒不得碰撞缓粘结预应力钢绞线,防止缓粘结预应力钢绞线偏离原位或损伤。
  (10)侧摸拆除
  经养护砼强度达到设计要求后,拆除并清理梁端的模板,安装张拉端锚具及夹片,做好张拉前的准备工作。
  3.缓粘结预应力钢绞线的张拉
  (1)张拉时间
  根据混凝土同条件试块强度报告达到张拉要求(梁混凝土强度达到设计要求)后,開始缓粘结预应力钢绞线的张拉。
  (2)张拉顺序
  根据施工流水段的划分从一侧向另一侧张拉,每根梁内采用由中心向两侧进行张拉。
  (3)张拉控制
  缓粘结预应力钢绞线张拉控制应力及伸长值应满足设计要求;缓粘结预应力钢绞线张拉采用张拉力与伸长值双控进行,如发现伸长值不满足规范的有关规定,应立即停止张拉,并查明原因,再进行张拉。
  本工程张拉控制应力取为0.70倍钢绞线强度标准值(设计要求进行3%超张拉),即
  1860×0.73=1302MPa(1358)
  每根钢绞线截面面积为139;
  故每根钢绞线张拉控制力为1302×139=181KN(189KN);
  由压力表校准结果计算出,钢绞线张拉控制力对应的压力表示值为40MPa。
  (4)张拉步骤
  1)预应力张拉设备在使用前,应送有资质的检验机构对千斤顶和油表进行配套标定,在张拉前进行试运行,保证设备处于良好工作状态。
  2)剥去张拉端塑料护套,擦净预应力钢绞线上的缓黏剂,清理端部后安装锚具及夹片。
  3)安装千斤顶,连接好油路系统。由于开始张拉时,张拉端各个零件之间有一定的空隙,需要用一定的张拉力,才能使之收紧。张拉到初应力(张拉控制应力的10%)时,首次记录千斤顶伸长值,然后继续张拉至控制应力,再次量测伸长值。核算伸长值符合要求后,卸载锚固回程并卸下千斤顶,张拉完毕。
  4)张拉时以控制张拉力为主,同时用张拉伸长值作为校核依据,实测伸长值与计算伸长值的偏差应在(-6~+6)%范围之内。如果超出正常范围,应立即停止张拉,查明原因并采取相应的措施之后再继续作业。
  4.缓粘结预应力钢绞线的成品保护
  (1)预应力钢绞线
   预应力钢绞线为高强低碳钢,由7根直径为5mm的高强冷拔钢丝捻制而成,高温对钢丝的强度影响很大,因此,在所有工序施工过程中,严禁电气焊接触钢绞线及张拉端组件,导致材料退火,影响钢绞线强度和延性。
  (2)锚具封装保护
   1)后张法预应力钢绞线锚固后的外露部分应采用机械方法切割。预应力钢绞线外露长度,不宜小于其直径1.5倍,且不宜小于30mm。
  2)缓粘结预应力锚固区封闭前应进行防腐处理:锚具夹片和缓粘结预应力钢绞线端部,应涂满防腐油脂,并套上塑料罩;也可采用涂刷环氧树脂达到全密封效果。
  3)锚具封闭保护宜采用与构件同强度等级的细石混凝土,也可采用微膨混凝土、低收缩砂浆等材料。凸出式锚固端锚具的保护层厚度不应小于50mm,外露预应力钢绞线保护层厚度;处于正常环境时不应小于20mm,处于受腐环境时不应小于50mm。
  4)锚固区封闭前应将周围混凝土冲洗干净并凿毛,必要时配置1~2片钢筋和在槽壁涂刷环氧树脂类粘结剂。
  (四)节点处理
  缓粘结预应力混凝土张拉端组装构造如下图:
  
   (浇筑混凝土前状态) (浇筑混凝土后状态)
  四、施工全过程图示
  
  ①预应力钢绞线下料 ②张拉端承压板焊接固定
  
  ③预应力钢绞线绑扎固定 ④预应力张拉端处理
  
  ⑤预应力混凝土浇筑 ⑥张拉端剔凿及张拉
  
  ⑦张拉后伸长值测量 ⑧预应力钢绞线切割处理
  
  ⑨张拉端混凝土封堵处理
  五、结论
  经过精心组织和施工,铂域酒店缓粘结预应力框架梁技术圆满完成。实践证明,缓粘结预应力混凝土施工技术在解决大跨度,大空间方面具有一定的优势。缓粘结预应力施工过程与无粘结施工过程基本一致,与有粘结预应力技术相比,加快了施工进度,从而在节约工程施工成本方面起到了一定的推动作用。
  参考文献
  1、《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T92-2004) 中国建筑工业出版社,2004年
  2、熊学玉,黄鼎业《预应力工程设计施工手册》,中国建筑工业出版社,2003年11月,25-36
  3、《缓粘结预应力混凝土结构施工技术规程》,天津市建筑科学研究院,2011年
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