重载地下车库无粘结预应力楼盖设计与施工

胡永东1，杨永葆2

（1.上海建科预应力技术工程公司，上海 200032；2.上海中房建筑设计院，上海 200010）

［摘要］结合上海华丽家族地下车库无梁楼盖顶板的无粘结预应力设计与施工，对预应力等代框架的模型取法及其施工要点作了介绍。

［关键词］高层住宅；地下车库；无梁楼盖；无粘结预应力；设计；施工

华丽家族是位于上海浦东新区锦绣路的高层住宅小区，在多幢高层住宅建筑之间设置9 个全埋式单层地下车库，面积分别为2433、3043、3325、3043㎡，总面积为11844㎡ ，平面尺寸分别为：73.5m×35.7m、89.7m×35.7m、107.4m×45.3m、89.7m×35.7m，均采用无粘结预应力无梁楼盖结构，车库顶面均覆土，厚度为"35 V %35;。目前该工程已完成，即将投入使用。该工程设计总包为上海中房建筑设计院，施工总包为中建一局上海中益建筑公司，上海建科预应力技术工程公司承担预应力无梁楼盖的设计及施工。

1 预应力结构设计

1.1 结构方案确定

本工程地下车库荷载较大（设计荷载值68.9 kN/㎡），柱网较规整，基本柱网为8.1m×8.1m，结构超长，要求不设缝，且要求使用阶段顶板不出现裂缝。根据以上特点和要求，经过方案比较，确定采用无粘结预应力无梁楼盖结构方案。该方案具有以下特点和优势：①无梁楼盖体系结构由于整体空间作用，具有比一般梁板结构更大的后备承载力；②施加预应力可在不设缝的条件下有效控制非受力裂缝；③有效降低层高，减小基础埋深，降低基础工程造价，增加有效使用面积，减小暖通设备投入及运行费用，综合经济效益较好。

1.2 设计基本条件

混凝土设计强度等级C35，顶板及周边混凝土墙厚400mm，柱帽尺寸2.8m×2.8m；外加恒载24.1kN/㎡、活载20 kN/㎡，总设计荷载68.9 kN/㎡；裂缝控制要求Wmax=0；挠度控制要求f≦L/250。计算程序采用预应力混凝土建筑结构设计软件PRCS。无粘结预应力筋采用270级（美标ASTMA416）高强低松弛钢绞线Φ15.24，fptk=1860MPa张拉控制应力取σcon=0.7 fptk,张拉时混凝土强度不低于设计强度的80%。

1.3 计算模型

采用等代框架法进行结构计算。计算模型选取时，由于跨度、荷载柱帽尺寸均较大，正确考虑柱帽的作用对设计的经济合理至关重要；同时，预应力计算要能正确反映结构实际情况。本工程参考ACI推荐方法，采用下述计算模型：

（1）等代框架柱 高度取层高，截面取实际截面，节点范围内（柱帽底至板顶）截面惯性矩为无穷大。

（2）等代框架梁 跨度取柱中心距，宽度取相邻跨中线间距，柱帽范围内（柱中线至柱帽边）截面惯性矩取跨中截面惯性矩除以（1-C2/L2）2,其中C2、L2分别为垂直于等代框架方向的柱宽度跨度。

根据结构长宽尺寸及预应力筋合理的分段长度，纵横向分别取/ 跨简化等代框架作为基本的计算模型进行计算。

1.4 预应力筋线型及相关参数的确定

大量工程实践及试验表明，无梁楼盖的控制截面应为柱帽边截面及跨中截面。而柱帽范围内由于截面高度较跨内截面增大，截面抵抗矩大大超过跨中，仅存在较小的拉应力。因此，利用程序按上述模型计算出相应的结构内力后，对柱帽边缘截面及跨中截面进行验算即可。

相应地，预应力筋曲线取为：在柱帽内为直线段，在柱帽边缘截面间取A 段抛物线，反弯点位置取在左右各0.1L0处。使得负弯矩最大的柱帽边缘截面预应力筋曲线位于最高点，正弯矩最大的跨中截面预应力筋曲线位于最低点，以将预应力技术平衡拉应力、控制裂缝的作用充分发挥。

考虑到柱网较规整，两个方向跨度相当，以及预应力筋编网施工的方便，内跨预应力筋矢高参数确定为横向：（90，70，90），纵向：（7090，70），施工时按先横向、后纵向的顺序铺放。这样的矢高参数两个方向矢高相等，既满足预应力筋保护层厚度要求、防火要求，避免与非预应力筋相碰，又减少了预应力筋编网的复杂程度。经验证，这样的矢高参数编网穿筋点数最少，铺放方便。

1.5 挠度及张拉反拱的近似计算

预应力无梁楼盖挠度及反拱的精确计算非常复杂且没有必要，应用于设计目的只须采用近似且偏于安全的简化方法。本工程挠度近似取为两个方向等代框架梁计算挠度之和，并考虑按5跨简化及活载在整个板面范围内与在单向等代框架内不利布置的差别，再放大10%后作为最终的计算挠度。即按fmax=1.1×(f横向+f纵向）max进行验算进行验算。

1.6 预应力筋配置

根据计算结果，每榀等代框架在8.1m宽度范围内配置预应力筋46根，集束布置，每束2根，按柱上板带、跨中板带分配配置：柱上板带16束32根（70%），束间距270mm，跨中板带7束14根（30%），束间距500mm。预应力筋分段配置，分段位置按预应力筋长度不大于50m的原则确定。为防止板面张拉端留孔过密造成对顶板结构的削弱，将张拉端错开1-2跨，并在预应力筋分段处加设暗梁。根据施工阶段验算结果，预应力筋可一批次张拉完毕。

2 预应力施工

2.1 施工准备

针对本工程的具体要求，编制预应力专项施工组织设计，并分别对钢筋、混凝土及模板等各工种进行技术交底并提出要求，保证预应力与非预应力之间相互密切配合。

2.1.1 技术准备结合设计技术交底，根据设计意图，对预应力施工图进行全面的深化，绘制预应力筋铺放图、张拉端节点详图，制作施工技术参数表。

2.1.2 材料和设备准备无粘结钢绞线经包涂成型后，在专用场地内根据铺放图和技术参数表用砂轮切割机进行断料、分类、编号，并同时进行固定端挤压锚的加工，制作完成后按进度分批运至工地现场。按设计要求，备好锚具、锚垫板、螺旋筋及张拉设备、工具，对张拉设备进行检查、标定。

2.2 预应力施工

2.2.1 工艺流程 底模铺设→绑扎暗梁及板底钢筋→安装马凳钢筋!铺设预应力筋→安装锚垫板、螺旋筋→预应力筋绑扎、固定→预应力筋矢高、数量检查→绑扎板顶钢筋→模板封闭→隐蔽工程验收→浇捣混凝土→养护、张拉端拆模、清理→试压混凝土试块、安装锚具→预应力筋张拉→张拉端预应力筋切割→安装锚具保护套→细石混凝土封锚→拆除底模。

2.2.2 预应力筋铺放及端部锚垫板安装板内预应力筋的铺放，按先横向、后纵向的顺序进行。按节点详图加工制作马凳支架钢筋，摆放到位，施工时应严格保证预应力筋矢高要求，经检查后焊接固定。对预应力筋在底模和侧模上进行放线标注，在侧模相应位置上开Φ25mm左右的小孔，按顺序插入预应力筋，穿入锚垫板、螺旋筋及锚具保护套进行铺放，并加以固定。

2.2.3 浇捣混凝土在预应力筋铺放、非预应力钢筋绑扎全部完成后，经隐蔽工程验收合格即可浇捣混凝土。在浇捣过程中应派专人值班检查监督，以防施工人员踏压或碰撞预应力筋、马凳支架及预埋件，并绝对避免振动棒强力撞击无粘结钢绞线。在张拉端、固定端处钢筋比较集中，应注意振捣密实，防止出现空洞。

2.2.4 预应力张拉在混凝土强度达到设计规定的张拉强度后，进行预应力张拉。本工程无粘结预应力筋采用单根张拉方式，张拉机具为柳州建筑机械厂生产的ZB500油泵及YC-25千斤顶。

（1）张拉顺序 先张拉柱上板带预应力筋，后张拉跨中板带预应力筋；先张拉横向预应力筋，后张拉纵向预应力筋；张拉时采用2套设备，同时从结构的中间部位向两边进行。

（2）张拉程序 0→0.1σcon（初应力）→σcon→持荷2min→卸荷至零。以张拉力控制为主，辅以预应力筋伸长量校验。

（3）张拉力 按设计要求，张拉控制应力σcon=1302MPa，张拉力Np=182kN。

（4）张拉伸长量 初应力时伸长量为L1，张拉达100%σcon时伸长量为L2，则实际张拉伸长量ΔL= L2- L1+初应力推算伸长量。实际张拉长量较理论伸长量误差不应超过规范要求。

（5）张拉结束后应检查端部和其他部位是否有裂缝，并填写张拉记录表。

2.2.5 锚具保护本工程采用本单位开发的专用

锚具保护套。在张拉完成后，采用手提式砂轮切割机切割超长部分预应力筋（切断后钢绞线外露长度不小于30mm），在锚具保护套杯内注入专用防腐油脂，套上后盖，最后用细石混凝土封闭。

3  结束语

（1）对重载全埋式地下车库顶板而言，无粘结预应力无梁楼盖是一种较好的结构形式，在满足结构强度、刚度要求的同时具有较好的综合经济效益。

（2）本工程采用的等代框架模型适用于该类工程结构，计算结果经济合理。

（3）本工程预应力筋线型结合设柱帽的无梁楼盖形式，可有效减少钢绞线用量（较常规线型减少约10%-15%），在重载结构需配置较多预应力筋的情况下，对控制混凝土平均预压应力较有利。

（4）由于结构超长，防止预应力张拉前因收缩及温度变化等因素产生早期裂缝的针对性措施必不可少。本工程采取设置膨胀补偿带（混凝土中加入适量UEA膨胀剂）的作法，并在混凝土浇筑后加强养护，效果良好。

转自：《施工技术》，第31卷，第7期，2002年7月，15-17页。