物流仓储工程预应力框架梁张拉端布置及张拉方法探讨

物流仓储工程预应力框架梁张拉端布置及张拉方法探讨

马洪君

宜兴市建筑设计研究院有限公司 江苏 宜兴

摘要：物流仓储工程中近几年流行的一次性成形地坪工艺做法，对传统的预应力框架梁张拉端节点设计以及张拉方法提出了新的挑战，本文以分析了造成上述影响的原因，探讨了几种合理的搭接处张拉端布置方案的有优缺点以及张拉方法，指出了单根张拉的危害性并提出相应的解决方案，可供类似工程借鉴。

关键词：一次性成形地坪；预应力框架梁；张拉端；单根张拉；整束张拉

中图分类号：TU378.2                   文献识别码：A

Discussion on tension end arrangement and tension method of prestressed frame beam in logistics warehousing engineering

Ma Hongjun

Yixing Architectural Design & Research Institute Co. LTD, Jiangsu 214200, YiXing

Abstract: In recent years, the disposable forming floor technology is popular in the logistics warehousing engineering, which poses new challenges to the design of the tensioning end joints and tensioning methods of the traditional prestressed frame beams. This paper analyzes the causes of the above influence, discusses the advantages and disadvantages of several reasonable tensioning end layout schemes and tensioning methods, points out the harm of single tensioning and puts forward the corresponding solutions, which can be used for reference by similar projects.

Keywords:Disposable forming floor; Prestressed frame beam; Tensioning end; Single root tension; Whole bunch tension

0.前言

    随着国家高速公路网的快速发展和物流储存的需求急剧提升，近15年以来国内许多城市兴建了大量的物流仓储工程。物流仓储结构层高一般在10m左右，楼面设计的允许使用活荷载为10~35kn/m2，柱网一般采用10~12m ，对于这种跨度及荷载采用预应力技术将获得更好的结构性能和经济效益。因此，物流仓储工程中双层或多层仓库及卸货平台多采用预应力混凝土框架结构体系。

根据物流仓储的使用特点，其楼面有较高的耐磨要求，早期的耐磨楼面都是待结构层完工后在施工结面层时完成的。近5年来，由于追求楼面的整体性和降低施工成本，开始流行楼面一次性成形的工艺做法。该工艺是在楼面混凝土浇筑完成后就开始耐磨材料的施工及成形，由此导致结构施工的工序流程发生一定程度的改变，特别是对预应力技术的应用产生了较大的不利影响，如不正确对待，将可能导致整个工程存在质量隐患。

1.概况

    物流仓储的平面尺寸一般都是百米量级，对10~12m柱网意味着预应力框架梁将达到10跨以上，这就需要将连续的预应力束分段，把预应力束张拉端设置在结构四周和结构平面的中间部位以避免更多的预应力损失。此类预应力筋的分段搭接以及搭接节点张拉端布置也是在其他各类结构中被广泛采用的做法，国家标准图集《后张预应力混凝土结构施工图表示方法及构造详图》[1]列举了常用的两种搭接节点张拉端布置方法。然而，楼面一次成形工艺的出现改变了传统的做法。为保持楼面整体观感及地坪的整体性，业主通常不允许在成型的楼面上开洞或留槽，加上有些结构设计工程师对预应力施工工艺缺乏足够的了解，把搭接处的张拉端设置在板下，这给后期预应力张拉、灌浆造成了较大的困扰。

2.搭接张拉端布置方案比较

预应力束中间张拉端的搭接一般位于支座处，此处为梁柱节点区，普通钢筋密集，将张拉端布置在节点区显然是很不合理的，通常做法是将预应力束延伸至支座外侧把张拉端置于梁面或梁侧加腋处，具体有以下四种方式：

2.1 梁面留槽

梁面留槽是将预应力束穿过柱外一段距离后，将张拉端设置在梁面，张拉后恢复槽口内的开口箍筋，封闭槽口。槽口的宽度及长度应根据预应力筋的根数或是锚具的尺寸来确定，通常槽口处需要调整梁面纵筋的位置以获得恰当的槽口宽度。锚垫板的倾斜角度一般在15~20度，这也决定了槽口的长度以及开口箍筋的范围，专业单位深化设计时按方便梁钢筋绑扎的原则进行纵筋排布和开口箍筋的预留。

该方式是最经济的预应力束搭接布置方案，但其槽口位置通常受到梁上部纵筋根数和排列的限制而难以获得合适的尺寸。另外，预应力束穿过柱子至张拉端的这一段曲线存在连续的正反弯曲，设计阶段应予以考虑这些额外的预应力损失。该方案主要适用于钢绞线根数不多的情况，当两束并排布置时可将张拉端前后错开设置，如下图2.1。

图2.1 梁面留槽三维节点大样              图2.2 板面留洞三维节点大样

2.2 梁侧加腋、板面留洞

   梁侧加腋、板面留洞是将预应力束延伸至梁侧加腋处并设置张拉端，在加腋末端板面留设800*1000mm的洞口，张拉完成后采用焊接方式恢复板钢筋并二次立模浇筑混凝土封闭预留洞口。

该方式对加腋长度要求不高，延长的预应力束曲线平顺几乎没有额外的摩擦损失。张拉端布置与梁纵筋无关，张拉操作方便且安全，是应用最多的一种预应力束搭接张拉端布置方案，如上图2.2。

2.3 梁侧加腋、板面留槽

梁侧加腋、板面留槽是在梁侧加腋，将预应力束延伸至加腋然后再伸出板面，是前两种方法的结合，一般用于钢绞线根数不多的情况，如下图2.3。为防止槽口贯穿板面需要较长的加腋，同样存在连续的正反弯曲线，额外的预应力损失较大。但是张拉操作全部在板面完成，施工安全有保证。

图2.3板面留槽三维节点大样              图2.4 板底张拉三维节点大样

2.4 梁侧加腋、板底张拉

梁侧加腋、板底张拉与梁侧加腋、板面留洞方法的布置基本一致，只是没有在板面开洞，张拉操作需要在板底完成，如上图2.4。此处需要注意的是锚具中心线至板底的尺寸和千斤顶直径的匹配，往往需要降低张拉端的高度来满足张拉空间要求。该方法受板底张拉条件的限制较多，层高、支撑脚手架、千斤顶的重量等等都会在张拉和灌浆操作时带来诸多不利的影响，且安全隐患较多。

综上四种预应力束搭接中间张拉端布置方案，在设计阶段选择时应遵循以下原则：

（1）加腋长度短 （2）摩擦损失低 （3）安全且操作方便 （4）经济性能好

3.梁侧加腋、板底张拉存在的主要问题

大规模的结构平面，考虑到多跨连续的通长预应力束中间部分的摩擦损失将可能达到60%左右，在相同条件下梁内的配筋将会大幅增加，结构方案的经济性难以保证。则预应力束筋势必要分段而形成中间搭接的张拉节点，目前物流仓储项目中普遍采用的梁侧加腋、板底张拉方案，显然这是一种被动的选择，为保证楼面一次成形放弃了最优的搭接中间张拉端布置方案，其主要问题集中在以下三个方面：

（1）. 采用小型千斤顶单根张拉钢绞线

 物流仓储工程的层高一般在10~12m，大型千斤顶的重量约200~300kg，板底间隙空间狭小，在有高支模架体的板底要将千斤顶安装至张拉位置显然是非常困难的。有些施工队伍专业素养低、质量意识淡薄，为了完成张拉违规采用重量约25kg的小型千斤顶单根张拉钢绞线。《混凝土结构工程施工规范》[2]第6.4.8条“后张有粘结预应力筋应整束张拉。对直线形或平行编排的有粘结预应力钢绞线束，当各根钢绞线不受叠压影响时，也可逐根张拉”，该条对有粘结钢绞线束的张拉方式提出了明确要求。这与《建筑工程预应力施工规程》[3]第7.2.3条的表述基本是一致的。物流仓储项目中的框架梁预应力束中钢绞线根数一般较多，加上连续多波的预应力曲线显然不符合上述单根张拉的条件。事实上，单根张拉导致的预应力损失难以估量，不能满足设计上要求的有效预应力值，存在质量隐患。这一点值得引起施工单位及设计单位的高度重视。同时深化设计阶段要重点考虑张拉空间，张拉端锚具至板底的净高应满足千斤顶的安装空间要求

（2）. 孔道全长不设置排气（泌水）孔

    有些采用了一次成形地坪工艺也不允许在板面留设预应力孔道灌浆用的排气(泌水)孔，这也是值得注意的。物流项目的预应力孔道灌浆一般是采用传统的压力灌浆工艺，很少采用真空辅助灌浆工艺。而留设排气(泌水)孔是压力灌浆工艺的必要要求，否则空气和泌水均难以排出，后期也无法进行补浆，灌浆质量将难以保证。另外在板底进行灌浆操作的安全风险较大，效率也不高。

（3）. 高空张拉操作

 梁侧加腋、板底张拉通常是在梁板支撑拆除前进行，操作人员需要穿过密集的脚手架，并在10多米高空操作，没有安全通道及必要的登高措施，安全风险不言而喻。在这种情况下，要求按照施工工艺要求采用大型千斤顶整束张拉预应力筋是不切实际的。

因此，梁侧加腋、板底张拉要待梁板支撑脚手架全部或部分拆除后张拉方可进行，同时需要相应的登高设备及相应的安全保障措施。

5.结语

本文以大量的实际工程设计出发，结合施工现场的情况，比较了各种预应力搭接张拉端布置方案的优缺点；分析了物流仓储工程中楼面一次成形对预应力张拉施工质量、安全方面的不利影响和存在的问题。

楼面一次成形施工工艺虽然降低了楼面地坪本身的施工成本，但不可避免的是，由于预应力张拉施工的所有工序，例如清理张拉端、安装锚具、张拉、灌浆、封锚等都必须借助登高设备在10m左右的高空完成，其效率很低是想而知的，这会导致预应力张拉的施工成本大幅增加。这和梁侧加腋、板面留洞或者板面留槽的张拉方案相比，两者之间的成本差异还有待论证。

根据以上的分析，总结以下几点可供同类工程的设计、施工借鉴：

（1）. 楼面一次成形的整体观感固然重要，但是结构的安全性更加应当确保，不能本末倒置。建议首选

梁侧加腋、板面留洞的施工方案，并允许在预应力张拉工艺需要的必要的部位如张拉洞口、排气

（泌水）孔进行二次地坪施工，其实只要措施得当，同样也能获得较好效果。

（2）. 如只能采用梁侧加腋、板底张拉的张拉工艺时，也必须坚持采用大型千斤顶整束张拉方式。对双

向次梁结构以及水沟、两端均为板底等情况，定制短行程千斤顶、大吨位前卡千斤顶，采用大型

登高设备辅助，并根据梁板构造改造微调操作设备等措施，以保证一端大顶整束张拉的要求。

（3）. 楼面确实不能留设排气（泌水）孔时，可以采取如提高浆体质量、真空辅助灌浆工艺等确保孔道

内的浆体密实的措施。

（4）. 大型千斤顶高空张拉必须有登高设备辅助，张拉工作安全风险大，必须采取可靠的安全措施。

（5）. 预应力张拉施工专业性强，对施工单位、操作人员的技术水平、施工经验要求较高，因此，选择

合适的预应力专业队伍显得尤为重要。

参考文献

[1] 06SG429.后张预应力混凝土结构施工图表示方法及构造详图.中国计划出版社.

[2] GB 50066-2011.混凝土结构工程施工规范.中国建筑工业出版社.

[3] CECS180-2005. 建筑工程预应力施工规程.中国计划出版社.