59曾昭波-天津滨海国际机场预应力框架结构施工节点设计.doc

中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006年 天津滨海国技击场预应力框架结构施工 节点设计 曾昭波 谢应鹏 王 波 吴乃力 （中冶集团建筑研究总院，北京 100088） 提 要 本文结合天津滨海国际机场改扩建工程（航站楼）预应力工程的施工实践，给出了大面积预应力框架结构节点构造作法，阐明了结合结构整体受力状况的预应力细化方案是保证这种预应力结构体系施工质量的关键。 关键词 框架结构 预应力 节点构造 施工 1前言 随着我国经济的发展,大空间、大面积结构的需求越来越多。在各种结构体系中，大柱网预应力混凝土框架结构最能满足这种要求。它具有跨度大、结构性能有保障、施工工艺灵活、整体施工进度快、综合经济效益好等优点。近年来在工业厂房、大型公建中得到广泛应用，取得了良好的社会效益和经济效益。 2工程概况 天津滨海国际机场改扩建工程（航站楼）平面呈风筝形，建筑物设计特点鲜明、结构新颖，新建航站楼二层为出港层、夹层为到港层，主楼横向面宽165m，（包括两端指廊总宽约为450m）纵向全长约284m。混凝土结构设计规范GB500102002规定现浇框架结构不设伸缩缝的长度为55m,如果按照此要求，该工程将会出现纵横数道伸缩缝，严重影响建筑功能。为解决超长结构温度应力和控制混凝土收缩裂缝，本工程采用了两种方法，一是采用超长钢筋混凝土结构补偿收缩混凝土应用技术，即用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土做结构材料，梁板采用C40膨胀混凝土，利用其在水化硬化过程中产生膨胀作用，在受到钢筋和邻位约束产生的预压应力来抵抗收缩变形时产生的拉应力，来防止混凝土开裂。二是采用 曾昭波，男，1977.9出生，工学硕士，工程师 预应力技术对结构施加预应力，梁采用有粘结预应力，板采用无粘结预应力，利用预应力在混凝土中建立有效的压应力，来抵抗收缩变形所产生的应力，达到防止混凝土开裂的目的。整个设计思路是“以抗为主，抗放兼施”。并在结构BC区，合理划分了混凝土的后浇膨胀加强带。通过设计与施工单位的紧密配合，最终达到了满足建筑要求、降低成本和快 速施工的目的。 3 预应力结构布置与材料选用 本工程预应力框架纵向大跨采用1000 x1100的有粘结预应力梁，梁内配置3x12Φs15.2预应力钢绞线；横向采用主次梁结合布置的方法，框架主梁截面取为800 x800，次梁截面取为600 x800，根据不同层的不同荷载，梁内配置2x6Φs15.2或2x8Φs15.2预应力钢绞线；在板内沿结构纵向布置无粘结预应力筋，来抵抗混凝土温度和伸缩应力。锚固端锚具采用DZM15-1P挤压锚，张拉端采用OVM15系列锚具。预留管采用镀锌波纹管。灌浆采用P.O.42.5水泥，并加入8％MNC-EPS灌浆剂。 在不设置伸缩缝以后，框架结构的连续跨数过多, 而且框架大梁的高跨比较大,导致连续多波预应力筋曲线的总转角较大，中间跨的预应力损失必然过大,过大的预应力损失既降低抗裂度，有降低承载力。而且，长度大、曲线转角大使预应力筋的穿束也比较困难，影响预应力施工质量与进度。经验算后，决定预应力筋的张拉端结合混凝土膨胀后浇带设置，在预应力张拉之后再浇注后浇带混凝土，并在后浇带所在跨内设置搭接筋，把预应力筋分成了4～5段，使连续跨数最多不超过5跨,大大减少了内跨预应力的损失。 4 预应力构造设计 本工程纵横两向预应力筋相互交叉，后浇带中设置预应力筋张拉端并和搭接筋交叉、搭接，而且结构局部采用劲性混凝土柱，节点复杂。节点设计要求考虑专业施工单位的施工工艺、设备，所采用的锚具尺寸，而且要考虑施工荷载、混凝土的局部承压，并结合整体结构的受力情况，合理设计预应力节点。在本工程中，经过详细考虑，采用了如下节点构造 （1） 梁柱节点 在框架梁柱内节点处，结构纵向1000 x1100的大梁预应力筋布置在上层，横向预应力筋布置在下层（图一）；在劲性混凝土柱节点处，在型钢中间预留一个孔穿设中间的波纹管，另两根波纹管从型钢两侧穿设（图二）；在框架边柱节点处，根据建筑的不同要求，在能满足建筑要求的地方，优先采用张拉端凸出混凝土表面的作法（图三），减少施工难度，最大限度的减少对柱子的影响，有利于满足局部承压和“强柱弱梁”的要求，提高节点的抗剪、抗震能力。而在有建筑要求混凝土表面平整的柱顶部位，采用张拉端凹入混凝土表面的作法（图四）。 图一 图二 图三 图四 （2） 有粘结搭接节点 搭接筋设置在后浇带跨内，待后浇带内混凝土达到设计强度以后进行张拉（图五）。为避免因搭接筋在后浇带以外的区域与梁内预应力重叠布置而使后浇带两侧的梁柱节点构造复杂、增大穿筋难度的问题，在满足原预应力设计曲线的矢高不变的条件下，把搭接筋布置在下层，并把搭接筋的锚固端与张拉端设置在临跨梁中（图六）。预应力筋应散开锚固，并避开下层波纹管。张拉端从梁顶撅起（图七），在开槽处箍筋需特殊处理（图八）；为避免崛起张拉端对梁普通钢筋造成不利影响，在张拉端处预先把普通钢筋断开，做成等强直螺纹连接，并预留张拉用斜槽（图九），待张拉完成后再把梁普通钢筋连接好，用微膨胀混凝土封锚。 图五 图六 图七 图八 图九 （3） 无粘结搭接节点 板内配置的无粘结预应力筋是抗温度应力筋，按设计要求沿板截面形心布置，在后浇带处交错搭接（图十），张拉端在板面撅起（图十一），使垂直预应力筋方向每米范围内撅起张拉端个数不多于两个，大大减少了对混凝土板的不利影响。 图十 图十一 5 结语 大面积连续多跨有粘结预应力框架结构，其施工难点就在于设计方案的细化。既要保证结构预应力的有效建立，又要最大限度减少预应力节点构造对工程造价、结构受力、施工进度的不良影响。在天津滨海国际机场改扩建工程（航站楼）预应力工程中，我们采取对策，详尽设计预应力节点。经实践证明，上述各种节点构造作法是合适的，有效地保证了预应力施工质量。