佛山市顺德建筑设计院股份有限公司528300
摘要：复杂建筑不断向大跨度和大空间方向发展，层高较高时，会采用截面尺寸较大的大跨度梁或者桁架梁结构来满足强度要求，同时考虑变形要求，梁截面尺寸和配筋都比较大。从经济性角度出发，可采用无粘结预应力混凝土结构减少变形影响。本文以顺德区某新建酒楼为例，阐述了无粘结预应力混凝土桁架在实际工程中的运用，对设计及施工方法进行了探讨，得出一些建议可供其他项目借鉴。
关键词：无粘结预应力混凝土桁架变形措施双控法
一、无粘结预应力混凝土结构及特点：
无粘结预应力混凝土结构是在混凝土结构构件内或构件外配置无粘结预应力束并通过张拉，建立预加应力的混凝土结构。其中无粘结预应力筋是采用专用防腐润滑涂层和塑料护套包裹的单根预应力钢绞线或单根预应力纤维增强复合材料筋，布置在混凝土构件截面之内时，其与混凝土之间可保持相对滑动。
无粘结预应力运用于混凝土大跨度楼盖时，构件尺寸小、自重轻，构造比较简便，不需要预留预应力筋孔道，特别适合用于构造复杂、曲线布筋的构件；可以在满足极限承载能力的同时避免出现集中裂缝，使之具有有粘结部分预应力混凝土相似的力学性能；当地震荷载引起大幅度位移时，可滑移的无粘结预应力筋一般始终处于受拉状态，应力变化幅度较小并保持在弹性工作阶段；同时预应力筋与外护套间设防腐油脂层张拉摩擦损失小，使用期间的预应力损失小，可补张拉。目前国内无粘结预应力混凝土技术广范用于办公楼、商场、旅馆、车库、仓库和高层建筑等，获得了比较好的经济效益和社会效益。
二、案例分析
1.工程概况：
本工程为顺德区大良近良路段某新建酒楼，建筑总高23.95m，采用现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构。主要功能：地下2层和首层为停车场，二楼宴会厅，局部附属用房，其中宴会厅使用面积约为1500平方米，层高13.300m，跨度35.1m。根据建筑功能要求及甲方对天面使用荷载要求，在平面（2-2）轴至（2-6）轴交（2-D）轴至（2-L）轴范围内，选取钢筋混凝土桁架结构形式（图一），其中上弦杆截面尺寸600mmx600mm，下弦梁截面尺寸500/600mmx1000mm，腹杆截面尺寸500mmx600mm，高度共为4.05m。桁架由于下弦杆拉应力较大，为减少混凝土微裂缝及控制混凝土桁架的整体竖向挠度，除施工时模板起拱60mm（约1/600）外，另在下弦杆内增加无粘结预应力措施。增加的预应力拉应力控制值仅考虑混凝土桁架梁及楼板自重产生的拉应力，不考虑附加恒荷和活荷载。根据计算确定每一根桁架下弦杆轴向拉力值（表一），根据受力大小不同确定每根梁布置的钢绞线数量，其无粘结预应力钢绞线采用1X7股Фs15.2低松弛钢绞线，（2-2）轴为固定端，（2-6）轴为张拉端（图二所示）。要求施工单位需未拆除脚手架之前，混凝土强度等级应不低于强度的80%，方可开始张拉。
（图二）预应力桁架结构布置与周边结构的协调措施（阴影所示）
2.变形协调措施：
本层楼盖局部构件为预应力混凝土构件，为保证张拉时张拉构件的弹性变形能够自由的发生，防止周边钢筋混凝土结构构件出现裂缝，需在不协调处采取相应构造措施（图二）。周边非预应力混凝土楼板楼板厚度采用h=150mm，板钢筋双层双向拉通；非预应力混凝土梁面贯通筋及底筋均采用直径为25mm的钢筋，跨中并设置后浇带。
3.无粘结预应力在施工阶段的控制：
实际施工操作时，采用双控法即张拉力控制（油表压力）为主，伸长值校核，实际伸长值与理论伸长计算值之间的误差应在-6%-+6%之内。张拉过程中必须
严格进行记录，包括油表读数和伸长值，同时应记录预应力筋断丝，断束及其数量位置和混凝土破损状况和部位。具体的计算公式如下：
（公式一）；（公式二）；（公式三）
Pp--预应力筋平均张拉力（N）；P--预应力筋张拉端的张拉力（N）
?pk--预应力筋抗拉强度标准值（Mpa），取值1860Mpa
Ap--预应力筋的截面面积（mm2），直径15.2mm钢绞线面积取值140mm2
Ep--预应力筋的弹性模量（N/mm2），取值1.95x105N/mm2
X--从张拉端到计算截面的孔道长度（m），取下弦杆净长度的一半16.75m
K--孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取0.0015；
μ--预应力筋与孔道壁的摩擦系数，钢绞线取0.25
θ--从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角之和（rad），下弦杆钢绞线仅考虑直线段，取值为0
无粘结预应力张拉控制力根据（公式一）计算得出
考虑张拉端预应力预应力损失6%，则实际千斤顶张拉端的预应力
理论计算长度=2x111.2=222.4mm.实际施工时以（2-L）轴为例，根据施工方提供的无粘结预应力筋张拉记录表，张拉控制力为195.3KN，五组钢束实际伸长值为214mm，210mm，215mm，213mm，209mm，符合实际伸长值与理论伸长计算值误差在（-6%-+6%）之内的要求。
四、结束语
本文以顺德区大良近良路段某新建酒楼为例，阐述了无粘结预应力混凝土桁架在实际工程中的运用。针对桁架结构变形问题，在下弦杆内增加无粘结预应力，实际施工时采用双控法控制，周边非预应力混凝土构件采取相应变形协调加强措施，有效保证无粘结预应力提供改善桁架梁变形的作用，且施工方便、速度快，取得了较好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]无粘结预应力混凝土结构技术规程（JGJ92-2016）
[2]王军文，梁志广，李建中.部分预应力混凝土梁的应力和变形[J].工程力学，2002年05期
[3]全国民用建筑工程设计技术措施结构/住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究所编.--北京：中国计划出版社，2009.12