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技术文章

大跨度框架梁选有粘结还是无粘结预应力?

框架大梁宜采用有粘结预应力,这是《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ 92-2016 对构件分工的要求,也是BICP银泰建构在这类构件上的判断基线。无粘结省掉灌浆、单根张拉灵活,但预应力完全依靠两端锚具传力,梁体变形时钢绞线与混凝土应变不同步,极限抗弯强度和延性都低于有粘结。选型不能只看施工那几周的方便,要把失效后果、耐久路径和使用期维护一起放进比较。

作者:BICP银泰建构
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适用场景

技术文章有粘结预应力、无粘结预应力、框架大梁、大跨梁选型、预应力施工、锚具失效
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导语

把“不用灌浆”直接当成省钱省事,是这类选型里最常见的偏差。灌浆在有粘结体系里干两件事:让钢绞线和混凝土粘成整体,预应力才能沿梁长传递;在锚具之外再架一条传力路径。只算施工那几周,省下的是一道工序;放到使用期的几十年,少掉的是一道防线。施工快不等于综合优,这句话在体系选型上同样成立。

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适合哪些项目

  • 有粘结更合适: 框架主梁、转换层大梁、承受反复重载或动力荷载的梁,以及多跨连续、锚具失效影响范围大的承重构件。多跨连续构件一处预应力失效,波及范围会超出单根梁。
  • 无粘结更合适: 分散配置预应力筋的板类结构、楼盖次梁,以及张拉端节点不规则、群锚布置困难的部位。普通15.2mm直径无粘结钢绞线的外护套外径不超过20mm,在板里比波纹管好布置。
  • 开工前先确认: 构件在体系里担什么角色、是否承受动力荷载或反复重载、抗震设防要求、张拉端有没有条件做群锚、施工单位对孔道灌浆质量有没有控制手段。

标准依据对几类构件的用语强度不同:转换层大梁应采用有粘结预应力筋;承重结构的受拉杆件,规范明确不得采用无粘结预应力筋;框架梁宜采用有粘结预应力筋,多跨连续框架主梁按框架梁对待。标准没写禁止,不等于默认可以用,用在框架梁上仍要逐条核对适用条件。

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两种体系差在哪

有粘结的做法是把钢绞线穿进波纹管,张拉后压浆。浆体凝固,钢绞线与混凝土之间的粘结力和普通钢筋差不多,梁受弯时两者一起变形,应变同步。无粘结则是给钢绞线涂油脂、套护套,钢绞线能在护套里滑动,梁变形时,钢绞线和混凝土的应变对不上;受弯时构件接近矢高很小的低矢拱,钢绞线像拱的拉杆,承载力极限状态下达不到屈服强度,极限抗弯强度和延性都低于有粘结。

失效后果的差别更值得算。无粘结的预应力只靠两端锚具维持,锚具失效,整根梁的预应力跟着失效;放在多跨连续结构里,后果可能扩展到连续倒塌。有粘结在锚具失效后,孔道浆体和混凝土仍能提供粘结传力,预应力不会全部丧失。

耐久性上两条路径的薄弱点不同。无粘结靠油脂和护套防腐,长期使用后油脂会干缩,有时从锚具部位渗出,护套与钢绞线之间形成空洞,钢绞线仍有锈蚀可能。有粘结靠压浆质量,孔道灌浆不密实同样会让钢绞线锈蚀,英国Ynys-Gwas大桥的垮塌就是工程界常引用的这类教训。两条路径都有质量门槛,区别在于有粘结多了一道可检查、可补救的构造层。

比较项 有粘结预应力 无粘结预应力
梁体受力 应变同步,延性较好 应变不同步,延性较低
锚具失效后果 不会导致预应力全部失效 预应力体系整体失效
耐久关键 孔道压浆密实度 油脂和护套的长期完整性
施工工序 铺波纹管、穿束、群锚张拉、灌浆、封锚 单根铺放、单孔张拉、封锚,不用灌浆
常用位置 框架梁、转换层大梁、反复重载楼板 分散配筋的板类结构、楼盖次梁
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怎么核对

第一步,定构件角色。框架主梁、转换层大梁按有粘结考虑;楼盖次梁、板类结构可以比较无粘结。转换层大梁应采用有粘结,承重结构的受拉杆件不得用无粘结。

第二步,看荷载性质。仓储、工业设备带来的反复重载,会让无粘结的端部锚固更容易松弛失效,这类楼板和框架梁更适合有粘结;直接承受动力荷载、要做疲劳验算的结构,不适合采用无粘结。

第三步,看失效后果和抗震要求。多跨连续梁这类锚具失效影响范围大的构件,锚具之外得有第二道防线;抗震构件里如果用无粘结,非预应力钢筋要配足,锚具要做防松处理。

第四步,看张拉端条件。节点不规则、群锚放不下时,无粘结单孔锚是处理手段之一,这属于节点层面的选择,不能反过来当成整个体系的选型依据。这几条落成书面比选,和设计院一起把每根构件的体系定下来。

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我们在这类项目里的判断

某高校游泳馆工程,短向跨度33.8m。普通梁600×2200过不了净空这一关,方案改成单向预应力主次梁,框架梁和次梁截面500×1650,跨高比1/22;比较中梁内配4束9孔有粘结预应力筋,净空增加550mm、梁自重减少37.5%(方案测算)。这个项目里,构件角色先定体系,体系再定截面,链条是完整的。

某综合指挥中心工程是在一栋楼里分工:横纵各三根主框架梁共13根用有粘结预应力,横纵各四根次梁共17根用无粘结预应力,两种体系各归其位。

银泰建构做这类工况,先认构件角色和荷载性质,再比较体系。张拉端节点在方案阶段就过一遍,等施工图出来才发现群锚放不下,返工代价就大了。缓粘结预应力是另一条可选路线,施工阶段不用穿波纹管、不用灌浆,缓凝粘合剂固化后在力学上接近有粘结;某个构件要不要用缓粘结,我们会把它和构件角色、荷载性质、张拉端条件放在一张表里比较后给建议。

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参考依据

《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ 92-2016;《预应力混凝土结构设计规范》JGJ 369-2016;《混凝土结构通用规范》GB 55008-2021。

银泰建构参与过的项目:某高校游泳馆工程,短向跨度33.8m的单向预应力主次梁;某综合指挥中心工程,主框架梁用有粘结预应力、次梁用无粘结预应力。

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相关产品和资料

  • 泰库 · 高效空间预应力结构系统:面向工业建筑与冷链仓储的大柱网、大跨度楼盖,先做方案比选再定结构路线。
  • 预应力结构技术能力:核对柱网、跨度、荷载、净高和机电条件后,比较普通钢筋混凝土、预应力、钢结构等路线,形成书面报告供建设单位和设计院决策。
  • 申特材料与部品支撑能力:锚具、波纹管、压浆机等材料与部品成套配套,用于有粘结预应力束的张拉和孔道灌浆作业。
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常见问题

Q1 有粘结比无粘结贵多少?

差价主要出在灌浆工程量和张拉端数量上:有粘结要铺波纹管、穿束、群锚张拉、灌浆、封锚,无粘结是单根铺放、单孔张拉,工序少一道。具体到项目,跨度、束型、张拉端个数、工期安排都会改变结果,按实际工程量算比拿一个比例套更可靠。银泰建构在方案比选阶段会把两种体系的综合造价列进同一张表。

Q2 多跨连续梁一定要用有粘结吗?

多跨连续框架主梁按框架梁对待,宜采用有粘结。确有特殊情况要评估无粘结,需要逐条核对规程适用条件,并对锚具失效后的连续倒塌风险做专门判断。工程里也有按构件分工的做法,主框架梁用有粘结、次梁用无粘结,关键是每根构件的角色写清楚。

Q3 灌浆质量现场怎么控制?

灌浆要连续做,出浆口封闭后继续加压稳压;浆体试块养到28天,抗压强度不低于30MPa;梁底支撑要等张拉和灌浆都完成才拆。张拉按控制应力为主、伸长值校核为辅的双控方法,实测伸长值与计算值的偏差按±6%控制。这几项写进专项施工方案,过程记录留完整。

把构件角色、跨度、荷载性质和张拉端条件发给我们,BICP银泰建构的工程师按构件逐根过一遍,把有粘结和无粘结各用在哪些构件上写清楚。

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