2.苏州科技大学 江苏苏州 215011
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摘要：大跨度双坡式屋面结构设计采取折梁与拉梁的组合结构，配置预应力钢筋束的拉梁抵抗折梁的水平推力，经济合理。下弦拉梁预应力钢筋束锚固段砼同屋面折梁砼一起浇筑，待拉梁预应力钢筋束张拉完成后，拉梁段外包砼及吊柱砼再行浇筑。此技术较一般的预应力砼构件，不使用锚具张拉，施工操作方便；预应力钢筋束张拉过程应力监测采用DH3819无线静态测试系统，试验数据直观，预应力建立准确。
关键词：预应力钢筋束张拉；过程“双控”；正反丝套筒连接；无线静态应变采集器；应力监测
1、设计概况
东沙湖学校西校区工程艺体综合楼由体育馆及报告厅组成，体育馆及报告厅屋面WKL6、WKL7梁跨度27米，下设预应力钢筋束拉梁，详见表1。
预应力钢筋束拉梁概况 表1
预应力钢筋束拉梁采用32螺纹钢筋，砼为C30。设计要求在屋面梁、板钢筋及预应力钢筋束安装完毕后浇筑屋面砼，砼强度达到100%后进行预应力钢筋束的张拉，预应力钢筋束的应力控制在20MPa~30MPa，待屋顶梁板模板、支撑拆除后对预应力钢筋束外包砼及吊柱砼进行浇筑。本工程预应力钢筋束连接采用直螺纹套筒，张拉端中间采用正反丝套筒连接。
图3 各剖面示意图
2、预应力钢筋束拉梁施工工艺
2.1工艺流程
本工程预应力钢筋束施工流程：
2.2预应力钢筋下料
预应力钢筋束张拉应力δ达到20MPa时，伸长量
△L=δ·L/Eg=20×26.818×103/（2×105）=2.68mm
预应力钢筋束张拉应力δ达到30MPa时，伸长量
△L=δ·L/Eg=30×26.818×103/（2×105）=4.00mm
根据实际现场施工经验，预应力钢筋束张拉处两端平直段长度各扣除5mm，以确保直螺纹套筒连接规范。
图4 预应力钢筋束梁下料长度
2.3预应力钢筋束锚固段钢筋安装
预应力钢筋束锚固段钢筋安装时按图定位，并用短钢筋架立与柱筋电焊固定，确保预应力钢筋束锚固段钢筋与柱筋垂直。直螺纹套筒接头部位采用开孔模板进行有效固定，见图5，防止屋面浇筑砼振捣时造成预应力钢筋束偏位。施工缝留设于屋面折梁与预应力钢筋束拉梁交接处。
图6预应力钢筋束张拉顺序
2.6预应力钢筋束张拉及应力监测
考虑钢筋束施工操作空间狭小，为降低高处作业的风险，采用在手拉葫芦协助下，直螺纹正反丝紧固进行预应力钢筋束的对中及张拉，见图7。手拉葫芦较其它工具存在以下几个优势：1、体积小、重量轻，携带方便；2、手拉力小，操作安全；3、无需电源。
图9 应变片与无线静态应变采集器连接方式
使用手拉葫芦进行预应力钢筋束对中，记录初始值。拉紧预应力钢筋束，同时张拉端接头使用正反丝直螺纹套筒紧固，见图10，至监测应变读数－初始应变读数≥20μδ，即张紧时计算应力≥20MPa（钢筋弹性模量2×105MPa）时，同时保证接头外露丝头不超过两扣。如若超过两扣，继续张拉预应力钢筋束至外露丝扣不大于两扣，同时控制钢筋监测计算应力不大于30MPa，张拉完成。及时记录张拉完成时应变读数及张拉施工记录。预应力钢筋应力应变监测报告详图11。
图11 应力监测报告
2.7吊柱筋安装
屋面部分施工时已先预留吊柱纵筋，砼同钢筋束外包结构一起浇筑。吊柱主筋418在根部勾住下部1232钢筋束。
2.8预应力钢筋束外包环氧波纹布
预应力钢筋束施工完成后，外包环氧波纹布。环氧波纹布间距每隔1米用铁丝绑扎牢固，以免外包砼浇筑及振捣过程中环氧波纹布散开起不到应有的作用。
2.9砼浇筑及养护
由于预应力钢筋束拉梁砼在屋面砼浇筑完成后施工，无法使用泵车进行钢筋束梁砼浇筑，现场采用小型砼输送泵进行浇筑。
砼浇筑过程中采用插入式振动器振捣。砼振捣过程中，应注意振动器严禁接触钢筋及模板，以免造成漏浆或钢筋移位。直螺纹套筒接头部位因钢筋密集，砼振捣存在一定的困难，应采用小直径（φ30）振动棒振捣密实，以免造成该部位砼振捣不到位出现质量缺陷的情况。
砼应加强养护，防止砼出现温度收缩裂缝。
3、施工人员组织
预应力钢筋束施工对项目部管理人员及实际各班组操作人员的专业素养要求较高。项目部共设2个钢筋束作业小组，4人一组：钢筋工带班1人，操作手拉葫芦2人，张拉正反丝直螺纹套筒接头施工1人。
4、预应力钢筋束施工注意要点
4.1钢筋下料、堆放及转运
本工程综合预应力钢筋束拉梁施工位置和施工场地情况，钢筋采用现场下料。下料按照施工工艺中要求的下料长度和方式进行放线和切割，需注意预应力钢筋束张拉段伸长值及直螺纹套筒引起的误差值，以确保钢筋下料长度的精准性。下好料的成品钢筋不能有磨伤。
钢筋堆放场地应尽可能靠近结构和塔吊，以便于转运。
4.2预应力钢筋束张拉过程的“双控”
预应力钢筋束张拉过程中，在控制钢筋束的应力达到20MPa~30MPa之间的同时，应控制正反丝直螺纹套筒两侧外露丝扣均不超过两扣，应尽量使两端钢筋丝头在套筒中间位置相互顶紧，钢筋与连接套筒之间无缝隙。
4.3屋面梁柱节点处理
由于屋面梁柱节点处除梁柱钢筋和预埋管线外增加了四排预应力钢筋束，节点构造复杂，是本工程施工的难点之一。施工时应协调各施工工序上的关系，屋面梁腰筋、二排钢筋及预埋管线等在可能情况下，应尽量满足预应力钢筋束的锚固要求。
梁柱节点处的砼浇筑也是施工的重点，该处由于钢筋密集，既要求砼必须浇筑密实，又要保护钢筋束因振动棒的冲击不移位，这要求在扎筋时适当为振动棒预留落棒位置。
4.4模板及支撑的安装与拆除
屋面梁侧模应在预应力钢筋束铺设完成后安装。屋面梁侧模若提前安装，会使预应力钢筋束锚固段钢筋没有足够空间进行有效固定，造成锚固段钢筋在浇筑砼时受到冲击力而产生位移。
预应力钢筋束与框架柱节点部位是该构件预应力施加过程中受力集中点，此处模板接合应紧密，以防砼浇筑时该部位局部漏浆，造成张拉过程中集中应力过大产生裂缝。考虑施工的可操作性，该处模板宜采用小模板组合拼缝。
5、结语
综上所述，预应力钢筋束施工不但具有普通钢筋砼结构的共性，而且还具有其自身的特点。施工过程中要从钢筋、模板、砼各分项工程环节把好质量关，从而充分发挥预应力钢筋束的优越性。
参考文献
[1]钢筋机械连接通用技术规范：JGJ 107-2016
[2]滚扎直螺纹钢筋连接接头：JGJ 163-2004
[3]砼结构工程施工质量验收规范：GB50204-2015
[4]砼结构工程施工规范：GB50666-2011
[5]砼质量控制标准：GB50164-2011
[6]建筑施工手册第五版
论文作者:徐剑1,祝伟2,陈欢3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/19
标签：钢筋论文; 预应力论文; 屋面论文; 套筒论文; 应力论文; 螺纹论文; 锚固论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;