本發(fā)明涉及一種預應(yīng)力現(xiàn)澆混凝土柱及施工方法，適用于后張法豎向預應(yīng)力現(xiàn)澆混凝土柱的施工。

背景技術(shù)：

隨著我國于1956年開始推廣預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。預應(yīng)力結(jié)構(gòu)在我國建筑史上已邁過了半個多世紀的歲月。特別是從20世紀80年代以來，預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)開始大量應(yīng)用于大型公共建筑、高層及超高層建筑、大跨度橋梁和多層工業(yè)廠房等現(xiàn)代工程。經(jīng)過50多年的努力探索，我國在預應(yīng)力混凝土的設(shè)計理論、計算方法、構(gòu)件系列、結(jié)構(gòu)體系、張拉錨固體系、預應(yīng)力工藝、預應(yīng)力筋和混凝土材料等方面，已經(jīng)形成一套獨特的體系；在預應(yīng)力混凝土的施工技術(shù)與施工管理方面，已經(jīng)積累了豐富得經(jīng)驗，并取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

現(xiàn)澆后張法有粘結(jié)預應(yīng)力混凝土技術(shù)是通過預埋管道、穿筋、張拉、灌漿等工序為混凝土結(jié)構(gòu)建立預應(yīng)力以滿足設(shè)計要求。現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)水平方向預應(yīng)力施工經(jīng)過長久的實踐，已經(jīng)成為一門比較成熟的施工工藝，主要應(yīng)用于一些大型大跨度公共建筑。近年來，隨著大型公共建筑設(shè)計形式的不斷變化，國內(nèi)逐漸出現(xiàn)了一批屋面為超大跨度鋼結(jié)構(gòu)的公共建筑，鋼結(jié)構(gòu)兩端支座通常設(shè)計為超大截面框架柱支墩，并施加以有粘結(jié)豎向預應(yīng)力，從而實現(xiàn)了節(jié)約空間，降低成本，縮短工期，提高工程經(jīng)濟效益和社會效益的目的。充分發(fā)展和利用豎向預應(yīng)力框架柱結(jié)構(gòu)是建筑科技研究和推廣的一個新課題。

綜上所述，預應(yīng)力現(xiàn)澆混凝土柱的研究前景廣闊，具有良好的經(jīng)濟技術(shù)效益，在此方面進行技術(shù)研發(fā)，將會取得良好的創(chuàng)新成果。鑒于此，目前擬發(fā)明一種新型的超大截面框架柱后張法有粘結(jié)豎向預應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工工藝，可以廣泛應(yīng)用于設(shè)計有豎向預應(yīng)力結(jié)構(gòu)建筑施工中。使后張法有粘結(jié)豎向預應(yīng)力與混凝土結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造以及后張法有粘結(jié)豎向預應(yīng)力施工自身的張拉控制，控制后張法有粘結(jié)豎向預應(yīng)力與框架柱的連接牢固、可靠，控制后張法有粘結(jié)豎向預應(yīng)力與框架柱混凝土結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)變形，保證超大截面框架柱在承受水平向推力的過程中能夠充分利用后張法有粘結(jié)豎向預應(yīng)力施加給混凝土結(jié)構(gòu)水平向反作用力，讓超大截面框架柱整體變形產(chǎn)生的彎矩效應(yīng)較小，避免開裂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的超大截面框架柱后張法有粘結(jié)豎向預應(yīng)力結(jié)構(gòu)及施工工藝，可以廣泛應(yīng)用于設(shè)計有豎向預應(yīng)力結(jié)構(gòu)建筑施工中。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種后張法豎向預應(yīng)力現(xiàn)澆混凝土柱結(jié)構(gòu)，其特征在于主要包括柱體、分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)、鋼管和設(shè)于鋼管內(nèi)的預應(yīng)力筋（4）；分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)由混凝土、通氣孔和整體式環(huán)形支撐鋼板組成，整體式環(huán)形支撐鋼板通過預埋螺桿和螺母固定于混凝土上，通氣孔設(shè)于混凝土的中部；分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)的上方依次設(shè)有整體式環(huán)形支撐鋼板、擠壓錨具和整體式環(huán)形固定鋼板，預應(yīng)力筋底部靠近錨固端處安裝有螺旋筋；柱體內(nèi)設(shè)有灌漿孔和備用灌漿孔。

進一步地，分離的鋼管之間采用上下互鎖式環(huán)形鋼板固定，上下互鎖式環(huán)形鋼板由環(huán)形互鎖下鋼板和環(huán)形互鎖上鋼板組成；環(huán)形互鎖下鋼板上設(shè)有鋼管貫穿孔、以及用來連接柱體鋼筋的短鋼筋，環(huán)形互鎖上鋼板上設(shè)有鉚釘貫穿孔，環(huán)形互鎖下鋼板和環(huán)形互鎖上鋼板之間用鉚釘固定連接。

本發(fā)明還提供了一種后張法豎向預應(yīng)力現(xiàn)澆混凝土柱施工方法，其特征在于包括以下步驟：

1）準備工作：進行預應(yīng)力筋4、馬凳的加工以及普通鋼筋的綁扎；

2）預制錨固端支撐結(jié)構(gòu)安裝：

底層混凝土柱采用先穿法施工，即在底板中安裝分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)；分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)包括混凝土、通氣孔和整體式環(huán)形支撐鋼板，整體式環(huán)形支撐鋼板通過預埋螺桿和螺母固定于混凝土上，混凝土的中部設(shè)有通氣孔，底部設(shè)有用于通過底板鋼筋的鋼筋擱置槽；在分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)的上方依次設(shè)置整體式環(huán)形支撐鋼板、擠壓錨具和整體式環(huán)形固定鋼板；

樓層間柱體采用后穿法施工，首先安裝預制塊下錨固端，鋼板安裝在預制塊下錨固端的頂部，鋼板通過螺桿與柱體連接；

3）鋪放預應(yīng)力管道、預應(yīng)力筋：

對于先穿法施工：首先安裝鋼管，分離的鋼管之間采用上下互鎖式環(huán)形鋼板固定，所述上下互鎖式環(huán)形鋼板由環(huán)形互鎖下鋼板和環(huán)形互鎖上鋼板組成；環(huán)形互鎖下鋼板上設(shè)有鋼管貫穿孔、以及用來連接柱體鋼筋的短鋼筋，環(huán)形互鎖上鋼板上設(shè)有鉚釘貫穿孔，環(huán)形互鎖下鋼板和環(huán)形互鎖上鋼板之間用鉚釘固定連接；然后鋪放預應(yīng)力筋，并布置備用灌漿孔和灌漿孔；

對于后穿法施工，首先安裝鋼管、螺旋筋，鋼管以起彎點為界，分為直管和彎管兩部分，然后鋪放預應(yīng)力筋；

4）預應(yīng)力筋固定：預應(yīng)力筋通過螺旋筋固定于錨固端處；

5）張拉端模板封閉：張拉端采用內(nèi)置式，在框架柱頂預先設(shè)置預留槽口，待張拉灌漿結(jié)束后，進行鋼筋焊接及混凝土封閉；

6）混凝土澆筑：立模后澆筑柱體混凝土；

7）錨索張拉、灌漿及封錨：張拉完成后即可進行孔道灌漿，灌漿時自下而上逐層進行直至框架柱頂部，灌漿完成后進行二次重力補漿以確保灌漿的密實性，張拉完成后封錨。

本發(fā)明具有以下的特點和有益效果：

（1）先穿式施工在框架柱混凝土澆筑前將預應(yīng)力束穿入預埋鋼管，施工方便、不影響結(jié)構(gòu)工期。先穿式施工支撐鋼板、固定鋼板均采用環(huán)形整體式鋼板，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有良好的安全性能。先穿法定位鋼管采用上下互鎖式環(huán)形鋼板連為整體，使得預應(yīng)力鋼筋束形成一個受力整體，大大提升了預應(yīng)力筋的受力性能。

（2）后穿法施工先預埋鋼管待框架柱混凝土澆筑至頂后再穿設(shè)預應(yīng)力筋，便于腳手架搭設(shè)、鋼筋綁扎及模板封閉，便于澆筑混凝土，以及預應(yīng)力筋的保護。

（3）下錨固端預埋鋼板，后期張拉時表面平整，便于操作，提高預應(yīng)力張拉的安全性和施工質(zhì)量。

（4）采用外置式張拉端，不受柱主筋的影響，張拉端設(shè)置方便，減少張拉后鋼筋焊接工作量。

（5）先穿法底部采用帶孔槽預制塊支撐，相較于鋼筋支架具有良好的整體性和受力性能。

（6）預制塊設(shè)置了通氣孔、鋼筋擱置槽，方便施工，混凝土澆筑質(zhì)量也大大提高。

（7）環(huán)境友好、施工方便、造價低廉。

附圖說明

圖1是先穿法預應(yīng)力混凝土柱構(gòu)造圖；

圖2是后穿法預應(yīng)力混凝土柱構(gòu)造圖；

圖3是分離式互鎖下鋼板示意圖；

圖4是分離式互鎖上鋼板示意圖；

圖5是分離式互鎖環(huán)形鋼板示意圖；

圖6是分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是張拉端部構(gòu)造示意圖；

圖8是本發(fā)明施工工藝流程圖。

圖中：1-柱體，2-備用灌漿孔，3-灌漿孔，4-預應(yīng)力筋，5-鋼管，6-螺旋筋，7-整體式環(huán)形固定鋼板，8-擠壓錨具，9-整體式環(huán)形支撐鋼板，10-分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)，11-錨固端，12-直管，13-起彎點，14-彎管，15-預制塊下錨固端，16-上下互鎖式環(huán)形鋼板，17-環(huán)形互鎖下鋼板，18-環(huán)形互鎖上鋼板，19-鋼管貫穿孔，20-短鋼筋，21-鉚釘貫穿孔，22-鉚釘，23-鋼板，24-螺桿，25-預埋螺桿，26-螺母，27-通氣孔，28-鋼筋擱置槽，29-混凝土。

具體實施方式

本實施方式中預制塊的制作要求，鋼筋焊接施工工藝，預應(yīng)力張拉施工操作規(guī)程等不再贅述，重點闡述本發(fā)明涉及的后張法豎向預應(yīng)力現(xiàn)澆混凝土柱的實施方式。

圖1是先穿法預應(yīng)力混凝土柱構(gòu)造圖；圖2是后穿法預應(yīng)力混凝土柱構(gòu)造圖；圖3是分離式互鎖下鋼板示意圖；圖4是分離式互鎖上鋼板示意圖；圖5是分離式互鎖環(huán)形鋼板示意圖；圖6是分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是張拉端部構(gòu)造示意圖；

如圖1所示的先穿法預應(yīng)力混凝土柱構(gòu)造圖，主要包括柱體1、分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)10、鋼管5和設(shè)于鋼管5內(nèi)的預應(yīng)力筋4；分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)10的上方依次設(shè)有整體式環(huán)形支撐鋼板9、擠壓錨具8和整體式環(huán)形固定鋼板7，預應(yīng)力筋4底部靠近錨固端11處安裝有螺旋筋6；柱體1內(nèi)設(shè)有灌漿孔3和備用灌漿孔2。

如圖2所示的后穿法預應(yīng)力混凝土柱構(gòu)造圖，主要包括預制塊下錨固端15、鋼板23、鋼管5和設(shè)于鋼管5內(nèi)的預應(yīng)力筋4；鋼板23安裝在預制塊下錨固端15的頂部，并通過螺桿24與柱體連接；預應(yīng)力筋4穿過鋼板23固定于預制塊下錨固端15，預應(yīng)力筋4底部安裝有螺旋筋6。錨索固定裝置包括鋼管4和螺旋筋6；鋼管分為直管12、彎管14，二者以起彎點13為界。

如圖3-5所示，分離的鋼管5之間采用上下互鎖式環(huán)形鋼板16固定，上下互鎖式環(huán)形鋼板16由環(huán)形互鎖下鋼板17和環(huán)形互鎖上鋼板18組成；環(huán)形互鎖下鋼板17上設(shè)有鋼管貫穿孔19、以及用來連接柱體鋼筋的短鋼筋20，環(huán)形互鎖上鋼板18上設(shè)有鉚釘貫穿孔21，環(huán)形互鎖下鋼板17和環(huán)形互鎖上鋼板18之間用鉚釘22固定連接。

如圖6所示的分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)，包括混凝土29、通氣孔27和整體式環(huán)形支撐鋼板9，整體式環(huán)形支撐鋼板9通過預埋螺桿25和螺母26固定于混凝土29上，通氣孔設(shè)于混凝土29的中部。分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)底部設(shè)置有用于通過底板鋼筋的鋼筋擱置槽28。

如圖8所示，后張法豎向預應(yīng)力現(xiàn)澆混凝土柱的施工步驟如下：

1）準備工作：進行預應(yīng)力筋4、馬凳的加工以及普通鋼筋的綁扎。

2）預制錨固端支撐結(jié)構(gòu)安裝：

底層混凝土柱采用先穿法施工，即在底板中安裝分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)10；分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)包括混凝土29、通氣孔27和整體式環(huán)形支撐鋼板9，整體式環(huán)形支撐鋼板9通過預埋螺桿25和螺母26固定于混凝土29上，混凝土29的中部設(shè)有通氣孔27，底部設(shè)有用于通過底板鋼筋的鋼筋擱置槽28；在分離組合式鋼筋混凝土預制塊錨固端支撐結(jié)構(gòu)10的上方依次設(shè)置整體式環(huán)形支撐鋼板9、擠壓錨具8和整體式環(huán)形固定鋼板7；

樓層間柱體采用后穿法施工，首先安裝預制塊下錨固端15，鋼板23安裝在預制塊下錨固端15的頂部，鋼板23通過螺桿24與柱體連接。

采用斜置槽口做法，固定端采用夾片式錨具錨固。即在超大截面框架柱的側(cè)面設(shè)置三角形槽口或矩形塊，在柱體內(nèi)預埋鋼管，待框架柱混凝土澆筑完成后再穿設(shè)預應(yīng)力筋，待混凝土強度達到設(shè)計要求時，進行張拉和灌漿?？紤]到建筑外立面的美觀需要，三角形槽口設(shè)置在框架柱內(nèi)。此做法框架柱部分主筋需斷開，待張拉灌漿結(jié)束后進行恢復處理。

3）鋪放預應(yīng)力管道、預應(yīng)力筋：

對于先穿法施工，首先安裝鋼管5，分離的鋼管5之間采用上下互鎖式環(huán)形鋼板16固定，上下互鎖式環(huán)形鋼板16由環(huán)形互鎖下鋼板17和環(huán)形互鎖上鋼板18組成。鋼管連接采用加接套管的形式，套管長度為100mm，連接口采用電焊滿焊，并用防水膠布纏繞密封。焊縫需連續(xù)以避免漏漿致使孔道堵塞。環(huán)形互鎖下鋼板17上設(shè)有鋼管貫穿孔19、以及用來連接柱體鋼筋的短鋼筋20，環(huán)形互鎖上鋼板18上設(shè)有鉚釘貫穿孔21，環(huán)形互鎖下鋼板17和環(huán)形互鎖上鋼板18之間用鉚釘22固定連接。然后鋪放預應(yīng)力筋4，并布置備用灌漿孔2、灌漿孔3。

對于后穿法，安裝鋼管4，螺旋筋6，鋼管分為直管12、彎管14，二者以起彎點13為界。

4）預應(yīng)力筋固定：預應(yīng)力筋4通過螺旋筋6固定于錨固端11處。固定端采用擠壓錨具，并在擠壓錨具的下部設(shè)置鋼板以利于預應(yīng)力筋的受力均勻，鋼板底部用ф32鋼筋籠支撐?？椎啦捎娩摴艹煽?，灌漿孔采用ф20鋼管與鋼管焊接牢固。在預應(yīng)力束固定端設(shè)置灌漿孔，或利用固定端部的灌漿孔，并在孔道中部分段設(shè)置2～3道灌漿孔，每一灌漿孔在樓面上部約300mm的位置。灌漿孔采用φ20鋼管與鋼管焊接牢固。此方法的優(yōu)點在于可減小由于高度影響造成的灌漿壓力損失，確?？椎赖拿軐嵭浴?/p>

5）張拉端模板封閉：張拉端采用內(nèi)置式，在框架柱頂預先設(shè)置預留300x300mm槽口，預留槽深度約150mm，待張拉灌漿結(jié)束后，進行鋼筋焊接及混凝土封閉。

6）混凝土澆筑：立模后澆筑柱體混凝土。

7）錨索張拉、灌漿及封錨：張拉采用ycw-400型及ycw-250型千斤頂及zb-800型高壓油泵。張拉完成后即可進行孔道灌漿。灌漿時自下而上逐層進行直至框架柱頂部。灌漿采用52.5普硅水泥，灌漿強度≥m35。灌漿完成后應(yīng)進行二次重力補漿以確保灌漿的密實性，張拉完成后封錨。