本工程项目位于广州南沙区黄阁镇, 是广州五大保障性住宅基地之一。工程总占地面积37 946.22m², 整个工程项目由8栋住宅楼组成, 均为安置房, 其中1~3号楼为装配式框架剪力墙结构, 16层住宅楼, 建筑高度58.19m, 4~7号楼为装配式框架剪力墙结构, 18层住宅楼, 建筑高度66.53m, 8号楼位于整个建设项目的最南侧, 紧邻街道, 共22层, 81.72m, 下部1~2层为社区健康检查中心, 现浇剪力墙结构, 上部3~22层为装配式框架剪力墙结构, 整个建设项目的预制率为33%~55%, 其中8号楼的预制率最大, 为54.72%。该工程建筑结构安全等级为二级, 建筑抗震设防类别为丙类, 抗震设防烈度为7度, 建筑结构形式采用预制装配式框架剪力墙结构, 设计要求强化梁柱节点的连接构造, 采用预应力施工技术, 并保证设计基准期内的梁柱节点处预应力损失≤5%, 同时, 为达到创优项目要求, 对所有预制构件 (尤其是节点构造) 的外观质量要求较高。项目建设过程中, 设计采用了“预应力梁金属波纹管内锚节点构造”, 在保证项目梁柱节点抗震性能要求的前提下, 也完全满足了预应力筋端部封锚的隐蔽性, 不影响结构的整体外观质量, 技术方案设计合理, 施工单位编制了相应的专项方案, 通过专家论证后, 实施效果较好, 工程现场施工及整体分布如图1所示。

预应力梁金属波纹管内锚节点构造 (见图2) , 包括预制柱、预制预应力叠合梁、金属波纹管和预应力筋、凹槽钢模具、螺旋箍筋、锚具以及后浇混凝土节点。所述预制预应力梁内部通过所述金属波纹管预留预应力筋孔道, 在工厂制作预应力梁时已将金属波纹管与预应力筋设置在预应力梁内, 现场吊装过程中, 将梁柱节点处通过凹槽钢模具与金属波纹管对接固定, 节点混凝土浇筑并达到设计强度后采用后张法进行预应力筋张拉, 最后采用细石混凝土将锚固于凹槽钢模具内部的锚具进行封闭处理。图2所示为预应力梁金属波纹管内锚节点构造。该节点构造主要应用于装配式结构梁柱节点预应力梁施工, 结构设计合理, 施工操作简便, 内锚构造不影响节点外观质量, 提高了锚具封锚效果及耐久性, 降低了长期工作状态下的预应力损失。

1) 所述预应力梁金属波纹管内锚节点构造中的金属波纹管布设位置偏差控制在5mm以内, 不可出现金属波纹管与柱筋发生碰撞等设计问题。

2) 所述预应力梁金属波纹管内锚节点构造中的预制预应力梁钢筋锚入节点内部的长度应满足规范要求, 预应力梁钢筋锚入形式不可影响金属波纹管布设路径。

3) 所述预应力梁金属波纹管内锚节点构造中的凹槽钢模具采用壁厚≥3mm的合金钢制成, 内表面设置成锯齿槽形, 以加强封锚混凝土与整个节点结构的咬合力。

4) 所述预应力梁金属波纹管内锚节点构造中的预应力梁外伸入梁柱节点处的金属波纹管采用架筋将金属波纹管固定于柱的竖向钢筋上, 保证金属波纹管与凹槽钢模具对接后的稳定性。

5) 所述预应力梁金属波纹管内锚节点构造中的调节垫片应具有一定的耐老化性能, 可选用橡胶垫片或钢垫片, 也可二者配合使用, 为便于调节, 垫片厚度≤3mm。

PC结构梁柱节点处预应力梁金属波纹管内锚施工工艺流程如下:预应力梁制作→构件运输与验收→预制柱吊装→预应力梁吊装→节点处金属波纹管临时固定→凹槽钢模具与金属波纹管对接固定→安装模板→混凝土浇筑、振捣与养护→预应力筋张拉、锚固→封锚。

PC结构梁柱节点处预应力梁金属波纹管内锚施工方法, 施工流程包括如下步骤。

1) 预应力梁制作在预制梁的过程中, 采用金属波纹管留设预应力孔道, 按照设计要求准确计算金属波纹管的下料理论长度, 实际下料长度应比计算的理论下料长度大0.5%左右为宜, 以便于后期对接凹槽钢模具确保其固定位置的灵活性与准确性, 其中金属波纹管的直径为60mm, 满足抗集中荷载达到0.75k N或均布荷载达到1.5k N, 径向变形不超过直径的10%, 金属波纹管实际下料长度应比计算的理论下料长度大0.3%, 具体尺寸还应根据实际工程综合考虑。

2) 构件运输与验收预制构件从工厂运输至工程现场过程中应加强构件的保护工作, 尤其是对已制作好的预应力梁进行成品保护, 同时对由于运输等因素造成的偏差超过规范要求的预制构件, 严禁进场, 有效控制构件质量。

3) 预制柱吊装预制柱的吊装要按照规范要求严格控制柱的平面、垂直度和标高误差, 并做好预制柱安装后的临时固定工作, 误差不能超过规范要求, 否则会影响后期预应力梁的安装质量, 预制柱吊装误差控制:平面误差≤2mm, 标高误差≤1mm, 垂直度误差≤0.3%。

4) 预应力梁吊装在吊装梁前, 校核柱的吊装位置并调整, 在柱身上弹好梁就位控制线后进行梁的吊装, 并合理控制梁的吊装误差, 预应力梁吊装时, 柱身上弹好梁就位控制线应比梁底设计就位标高线低300mm为宜, 最终梁安装固定后的误差≤3mm。

5) 节点处金属波纹管临时固定预制梁吊装就位后, 对预应力梁外伸入梁柱节点处的金属波纹管采用架筋将金属波纹管固定于柱的竖向钢筋上, 当出现梁柱节点处外伸的金属波纹管遇到柱筋时, 可以通过预留的0.5%下料长度进行调节, 切记不可改变预制柱筋的设计位置, 同时也需保证固定架筋的稳定性;对预应力梁外伸入梁柱节点处的金属波纹管采用架筋将金属波纹管固定于柱的竖向钢筋上, 其中架筋采用直径为6mm的Z形筋与柱竖向钢筋焊接固定。

6) 凹槽钢模具与金属波纹管对接固定凹槽钢模具是实现内锚的关键构造, 在金属波纹管临时固定后, 便可将凹槽钢模具与节点处金属波纹管端头进行对接固定, 并检查对接后的位置, 做好固定工作, 凹槽钢模具与金属波纹管端头采用承插连接, 设计时将凹槽钢模具端部连接段内径应比金属波纹管外径稍大1mm, 以便于凹槽钢模具与金属波纹管的对接固定;其中, 凹槽钢模具的壁厚为3mm, 凹槽尺寸为80mm×80mm×61.5mm, 凹槽钢模具插入金属波纹管内部对接长度≥30mm。

7) 安装模板梁柱节点处模板采用厚度≥4mm的铝模, 保证节点混凝土外观浇筑质量, 在支模过程中, 应加强节点处柱筋、已固定金属波纹管以及已对接固定的凹槽钢模具的保护。

8) 混凝土浇筑、振捣与养护按照设计要求进行梁柱节点混凝土浇筑、振捣与养护, 施工过程中避免对梁柱钢筋、已固定金属波纹管以及已对接固定的凹槽钢模具造成过大扰动, 否则会影响节点处混凝土浇筑质量、柱筋位置以及预应力梁端部预应力筋的内锚质量;同时, 梁柱节点处混凝土强度等级应比梁柱混凝土设计最高强度等级提高一个等级。

9) 预应力筋张拉、锚固当混凝土的强度达到规范要求后, 方可进行预应力钢筋的张拉与锚固工作, 预应力钢筋张拉前的混凝土强度必须达到节点混凝土设计强度的75%以上。

10) 封锚预应力筋张拉、锚固后, 先在凹槽钢模具内的锚固件上涂刷1道防腐油膏, 再采用掺有微膨胀剂的砂浆进行封锚, 封锚砂浆强度≥M15。

1) 预制柱与预制预应力梁节点处的柱箍筋间距应≤5d (其中d代表柱竖向钢筋的最小直径) , 且应≤100mm。

2) 预制预应力梁的后浇混凝土叠合层厚度宜≥150mm, 若采用凹口截面预制梁时, 凹口深度宜≥50mm, 凹口边厚度宜≥60mm。

3) 预制柱和预制预应力梁节点处的端面应进行粗糙处理, 粗糙面的面积均不宜小于结合面的80%, 粗糙面凹凸深度应≥6mm, 梁柱构件吊装前严格检查, 采用全面检查, 不满足要求的严禁吊装。

4) 梁柱节点处的预制柱最外侧竖向钢筋和预制预应力梁上部纵筋应可靠搭接, 锚固长度≥1.5l_ae。

5) 梁柱节点处的凹槽钢模具与螺旋箍筋一体化成型, 安装时, 为防止产生过大的位置偏差, 现场采用马凳筋焊接固定支承于预制柱端面上, 并采用钢丝将马凳筋与梁柱纵筋进行绑扎固定, 后期节点混凝土浇筑过程中并未发生过大位置偏差, 最大偏差控制在6mm以内, 基本符合要求, 现场监理工程师验收合格。

6) 本工程梁柱节点处的预应力筋采用无粘结预应力筋, 张拉端头的预应力筋外伸预留长度为300mm, 预应力筋张拉采用YC60型千斤顶, 由于各梁柱节点预应力筋控制应力不全相等, 张拉时, 为弥补预应力损失, 超张拉率为3%~3.5%, 张拉后立即锚固, 锚固端采用“压花成型”, 张拉前锚固端的混凝土实测强度为32.73MPa, 达到了混凝土设计强度的81.83%, 满足张拉要求。

7) 预制柱和预制预应力梁节点处的后浇混凝土应比预制梁柱构件混凝土强度提高至少一个等级。

本文介绍了PC结构梁柱节点处预应力梁金属波纹管内锚施工方法, 主要通过预埋金属锚槽实现隐蔽式预应力梁安装固定, 可应用于装配式结构梁柱节点、预应力梁柱节点构造施工, 结构设计合理, 施工操作简便, 内锚构造不影响节点外观, 提高了锚具封锚效果及耐久性, 降低了长期工作状态下的预应力损失。