王金金 雷兵

【摘要】針對(duì)工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)，分析該技術(shù)應(yīng)用原理，了解先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)、后張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)、預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)、預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，總結(jié)技術(shù)實(shí)際使用成效，肯定預(yù)應(yīng)力技術(shù)在優(yōu)化結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性方面的作用，為今后工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力技術(shù);工民建結(jié)構(gòu);承載力;混凝土結(jié)構(gòu)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.139

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)手段，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以提升結(jié)構(gòu)性能，減少結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，避免材料浪費(fèi)，還能夠延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用期限。工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，可以滿足結(jié)構(gòu)基本功能要求，加強(qiáng)整體美觀性與安全性。但是預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，還需要深入分析技術(shù)和工民建結(jié)構(gòu)的契合性，通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，以免結(jié)構(gòu)被破壞。

1、預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用原理

工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)最為明顯的優(yōu)勢(shì)，是提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度與抗壓性能，但是結(jié)合一直以來積累的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的抗壓性能還需要提升[1]。外部荷載作用進(jìn)行至混凝土構(gòu)件之前，需要通過人工的方式向其施加壓力，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋張拉形成預(yù)壓應(yīng)力，便可以將外部荷載產(chǎn)生拉應(yīng)力抵消或是減弱。對(duì)鋼筋混凝土受拉部位施壓，憑借所具備的抗壓強(qiáng)度將抗拉程度提高，便是工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的基本原理。

2、不同種類預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

2.1先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)

預(yù)應(yīng)力技術(shù)包括先張法、后張法兩種，一般先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)適合中小型構(gòu)件的生產(chǎn)，先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)需要提前張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，將其固定制鋼模、臺(tái)座之上。隨后開始混凝土澆筑、放松張拉鋼筋，操作期間混凝土強(qiáng)度要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)75%[2]。

2.2后張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)

后張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)在工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較常用，澆筑混凝土環(huán)節(jié)，需要先保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)75%之后方可張拉鋼筋，保證預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。采用后張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)，開始混凝土澆筑前預(yù)留鋼筋孔道，當(dāng)滿足預(yù)定強(qiáng)度后孔道內(nèi)部插入預(yù)應(yīng)力鋼筋，隨后開始張拉，在孔道中灌入水泥漿便可以構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。通常預(yù)應(yīng)力技術(shù)利用錨具達(dá)到預(yù)應(yīng)力傳遞的效果，并且也不會(huì)對(duì)整體強(qiáng)度造成明顯的影響。通過混凝土收縮或者分割之后再拼接這種方法，構(gòu)建大件整體能夠保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

2.3預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

要想提高工民建結(jié)構(gòu)承載力，延長(zhǎng)建筑物的使用期限，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段建議運(yùn)用補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件，可以滿足設(shè)計(jì)規(guī)范。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過調(diào)整結(jié)構(gòu)受力體系加固、體外預(yù)應(yīng)力加固或是建筑面補(bǔ)強(qiáng)層加柱加固的方式，達(dá)到預(yù)期加固效果。實(shí)際施工環(huán)節(jié)工作人員要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固過程中初始應(yīng)變卸載情況進(jìn)行觀察，不同種類的構(gòu)件要提前施加預(yù)應(yīng)力，確保構(gòu)件受拉區(qū)能夠形成壓應(yīng)力之后，可以優(yōu)化初彎矩階段構(gòu)件壓應(yīng)變與拉應(yīng)變參數(shù)值。受彎構(gòu)件應(yīng)用預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，建議采用粘貼碳纖維片材，因?yàn)樵擃愋偷钠木哂休^高的強(qiáng)度，施工環(huán)節(jié)也十分方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)如果混凝土內(nèi)已有初始內(nèi)應(yīng)力存在，抗應(yīng)變結(jié)構(gòu)作業(yè)完成、初始?jí)簯?yīng)變加工處理已經(jīng)獲得相對(duì)滿意的效果，那么混凝土受壓區(qū)的壓應(yīng)變大于極限壓應(yīng)變，就有可能會(huì)超出構(gòu)件極限承載力[3]。通過粘貼碳纖維片材，針對(duì)受彎結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，提前施加預(yù)應(yīng)力，確保碳纖維片材形成初始抗應(yīng)力，之后施工環(huán)節(jié)的碳纖維片材能夠具備強(qiáng)度與應(yīng)力，避免混凝土構(gòu)件破損。

2.4預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)

工民建結(jié)構(gòu)中運(yùn)用預(yù)應(yīng)力平板開展地下室建筑的設(shè)計(jì)與施工，是相對(duì)常見的設(shè)計(jì)方法。采用預(yù)應(yīng)力扁梁樓板、預(yù)應(yīng)力密肋板，也可以分別進(jìn)行商場(chǎng)、教學(xué)樓、車站、體育館等不同建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)作用在于降低結(jié)構(gòu)層的高度，如果跨度一致，那么預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)層的高度低于普通結(jié)構(gòu)，便可以保證室內(nèi)凈空高度，工民建建筑的總高度也會(huì)因此降低，達(dá)到節(jié)省材料與成本的效果。如果建筑物高度一致，可以能夠增加建筑樓層數(shù)量，地下室部位的施工，有利于減少基坑開挖這一環(huán)節(jié)的工作量，發(fā)揮預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)作用，提高工作效率。

2.5轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)

在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)需要結(jié)合樓層實(shí)際用途，明確相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式。工民建結(jié)構(gòu)軸線與墻體的設(shè)置、室內(nèi)空間與用房設(shè)置，或者公共空間的布置，均需要通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)，保證設(shè)計(jì)合理性。基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于結(jié)構(gòu)下部的樓層有比較大的受力，以免樓層受力不均勻降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，通過預(yù)應(yīng)力混凝土，并且憑借混凝土在強(qiáng)度、承受能力等方面的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3、工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用效果

應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)需要明確產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的來源。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，施加預(yù)應(yīng)力之后可以優(yōu)化使用結(jié)構(gòu)的效果。現(xiàn)階段工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)使用過程中預(yù)應(yīng)力將荷載引發(fā)拉應(yīng)力抵消，施工階段預(yù)應(yīng)力技術(shù)通過混凝土模塊提高結(jié)構(gòu)承載力。結(jié)構(gòu)在外力影響下，還可以通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證結(jié)構(gòu)承載力。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁階段的設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁連接承臺(tái)，預(yù)應(yīng)力鋼筋插入至管樁的頂部位置，并錨入基礎(chǔ)承臺(tái)長(zhǎng)度不小于La?；炷撂钚净炷翉?qiáng)度等級(jí)不小于C30，抗壓樁填芯長(zhǎng)度大于1.2 m，抗拔樁填芯混凝土高度不小于3 m。與此同時(shí)，混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的拼接，通過焊接連接的方法，有效優(yōu)化了管樁內(nèi)部鋼筋和端板之間的傳力，使得接頭連接強(qiáng)度超過管樁樁身強(qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

結(jié)語：

綜上所述，預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為一種建筑領(lǐng)域的常用工藝手段，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性，減少材料、成本大量投入，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的工作效率，強(qiáng)化工民建結(jié)構(gòu)的性能，以免后期建筑物面臨質(zhì)量問題。

參考文獻(xiàn)：

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[3]賈斌，李柯燃，黃友幫.大跨斜拉空間結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工控制及監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].施工技術(shù)，2018，v.47;No.514（15）：78-82.

作者簡(jiǎn)介：王金金（1988-），山東泰安人，碩士研究生，工程師，主要從事建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。