預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在現(xiàn)代商業(yè)建筑中的應(yīng)用——以廈門國際銀行大廈為例

張國敏

（天津海格麗特裝飾有限公司 中國 天津 300350）

1 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)簡介

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是二十世紀(jì)初逐漸興起的一項施工新技術(shù)，說它在建筑施工過程中的應(yīng)用其實指的就是其在混凝土的工程里的運用，為了使混凝土的結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力狀態(tài)并抵消或者減弱外荷載導(dǎo)致的拉應(yīng)力，相關(guān)設(shè)計和施工人員必須對預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)件進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建，也就是混凝土憑借自身特有的的高抗壓度來對它的低抗拉程度進(jìn)行互補(bǔ)，以此來實現(xiàn)在受拉區(qū)的混凝土能夠延緩開裂的目的，從而提高承載力?？偟膩碚f，應(yīng)用到建筑施工中的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)一般使用的都是高強(qiáng)度的混凝土和鋼材，這樣就使得預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)件有了高強(qiáng)度的抗壓、抗?jié)B、抗疲勞、抗剪的能力，同時又在一定程度上對鋼材和混凝土的應(yīng)用起到了節(jié)約的作用，也能使得建筑結(jié)構(gòu)自身的重量降低，這樣就能使得它的開裂度和撓度減少。而且預(yù)應(yīng)力混凝土的技術(shù)能使建筑更加的美觀、長壽。所以在目前的我國預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)因可以確保材料高強(qiáng)度的性能得以充分地利用，且還可以對混凝土的開裂進(jìn)行預(yù)防和阻止，鑒于這一系列的優(yōu)點使得它在建筑施工的過程中被廣泛地拿來進(jìn)行應(yīng)用[1]。

2 現(xiàn)代商務(wù)建筑應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的必要性和可行性

說到運用的必要性，先說下現(xiàn)代商務(wù)建筑的特點，最顯著的是辦公類的建筑，特別是現(xiàn)在城市里最多的高層商務(wù)辦公樓，高層辦公建筑往往以其宏偉的尺度和超大的體量，給觀者以強(qiáng)烈的視覺感受，同時也決定和影響著所在城市區(qū)域的藝術(shù)風(fēng)格和美感，作為現(xiàn)代辦公建筑，功能要求必須放在首位，目前，“適用安全，經(jīng)濟(jì)美觀”建筑成為人們所青昧的一種建筑形式，創(chuàng)造舒適、健康的空間環(huán)境是永恒的話題。這部分可以提高項目品牌形象.吸引高端公司入住，提高項目知名度，從而獲取更高的商業(yè)利潤[2]。那說到空間問題就和建筑成本造價密不可分了，現(xiàn)在商業(yè)建筑普遍追求大視野、大跨度、大空間、空間分割自由、高層高、和綠色智能環(huán)保建筑。這些按照傳統(tǒng)成本概念來說勢必會大幅度增加造價的，特別是主體結(jié)構(gòu)部分的造價，而造價提高了，勢必利潤空間大幅壓縮，這就為預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)進(jìn)入到商業(yè)建筑提拱了明顯的機(jī)會和優(yōu)勢。如，廈門國際銀行工程施，該建筑是一棟35層的觀景辦公建筑，沿扇面展開面臨鼓浪嶼，該工程設(shè)計的主要功能亮點就是要保證辦公客戶能最大尺度的觀景需求，所以在設(shè)計時采用大跨度的預(yù)應(yīng)力砼梁，盡量小截面的圓形框架柱、舒適的3.5米辦公層高，其中采用預(yù)應(yīng)力梁跨度達(dá)到11米，截面高度600mm，比正常設(shè)計每層高度降低層高600mm，預(yù)應(yīng)力梁比正常施工結(jié)構(gòu)梁造價上僅增加10%，總計節(jié)約造價達(dá)到1000多萬元，不僅保證了設(shè)計功能需要，而且采用這項技術(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益非常大。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在現(xiàn)代商業(yè)建筑中的發(fā)展趨勢

3.1 現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)在多層大跨結(jié)構(gòu)中的發(fā)展方向

建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，旺盛的建筑需求，日新月異的生產(chǎn)工藝變革以及人們對物質(zhì)文化生活需求的迅速提高，使建筑結(jié)構(gòu)正面臨新的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)正在向大柱網(wǎng)、大開間、大跨度、多功能方向發(fā)展，人們總想在有限的建筑面積和空間內(nèi)獲得最好的使用功能和最佳的投資回報。預(yù)應(yīng)力技術(shù)正以其跨度大、自重輕、節(jié)約材料、節(jié)省層高、改善功能等突出優(yōu)點，迎合了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢[3]。

3.2 高層建筑結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展方向

近年來，現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用有很大發(fā)展，尤其是無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板和預(yù)應(yīng)力砼扁梁用于高層建筑的樓蓋，它具有降低層高，簡化模板，提高施工速度等明顯效果受到建設(shè)單位、設(shè)計和施工單位的普遍歡迎[4]。預(yù)應(yīng)力混凝土除用于樓蓋外，有時還用來解決大跨度、大空間部位柱網(wǎng)轉(zhuǎn)換時的轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換桁架，以及復(fù)雜柱網(wǎng)情況下的轉(zhuǎn)換板。此外8～l8m跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板和外墻用的裝飾保溫復(fù)合預(yù)應(yīng)力混凝土墻板在高層建筑中的應(yīng)用前景也很廣闊。目前，高層建筑的外墻材料大都是紅磚、小型砌塊、實心混凝土或玻璃幕墻等墻體材料的改革勢在必行。

3.3 預(yù)制現(xiàn)澆相結(jié)合的裝配整體式結(jié)構(gòu)將加速發(fā)展

先張法預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有工廠化規(guī)模生產(chǎn)的各種優(yōu)點，如質(zhì)量控制水平高，構(gòu)件耐久性好，模板周轉(zhuǎn)率高，損耗小，它與現(xiàn)場澆注的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土相比，省去了留管灌漿工序或無粘結(jié)束的注油擠塑工序，省去了管道費用、涂包費用和錨具費用。在道路及運輸?shù)跹b條件較好，運距不太大（200公里以內(nèi)）的情況下，預(yù)制構(gòu)件常常有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著大柱網(wǎng)、大開間多層建筑和高層建筑迅猛發(fā)展，長跨預(yù)應(yīng)力砼空心板、T形板、大型預(yù)應(yīng)力砼墻板等必將逐步興起，預(yù)制梁板現(xiàn)澆柱或預(yù)制梁、板、柱與現(xiàn)澆節(jié)點相結(jié)合的各種裝配整體式建筑結(jié)構(gòu)體系預(yù)期會迅速發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)體系可以把預(yù)制與現(xiàn)澆二者的優(yōu)點結(jié)合起來，避免純裝配式建筑對產(chǎn)品尺寸的高精度要求，結(jié)構(gòu)整體性差和節(jié)點耗鋼量大等缺點，又避免了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)現(xiàn)場濕作業(yè)工程量大，受制于現(xiàn)場施工及氣候條件，耗用大量模板、支撐等缺點。

4 預(yù)應(yīng)力施工在廈門國際銀行大廈建設(shè)中的應(yīng)用

在廈門國際銀行大廈施工中，設(shè)計上為有黏接后張預(yù)應(yīng)力梁施工，后黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)梁具體是指預(yù)先在結(jié)構(gòu)梁中預(yù)留孔道，然后再進(jìn)行混凝土澆筑，當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，將預(yù)應(yīng)力筋穿于孔道內(nèi)，再對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，在這一過程中對混凝土梁施加壓力，最后結(jié)合錨具來進(jìn)行預(yù)應(yīng)力在整體結(jié)構(gòu)中的傳遞。該設(shè)計結(jié)構(gòu)具有以下特點：其一，良好的使用性能。在撓度以及梁板裂縫的控制上均有明顯效果，而且防滲性能較高、抗腐蝕性能較強(qiáng)；其二，具有較高的抗震性。該結(jié)構(gòu)具有較為理想的剛性可將由地震引起的水平震力按照剛度傳遞給各個抗側(cè)力構(gòu)件，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體抗震性能；其三，布置靈活。由于設(shè)計成預(yù)應(yīng)力梁使得梁的跨度加大，建筑內(nèi)部的梁柱相對較少，這樣能夠使建筑室內(nèi)的空間增大，布置更具靈活性，更符合現(xiàn)代商業(yè)辦公建筑的需求，同時還可以對建筑內(nèi)的空間進(jìn)行隨意分隔，能夠滿足不同的使用要求；其四，后張法施工工期短、速度快。

4.1 廈門國際銀行大廈施工設(shè)計技術(shù)要點

4.1.1 預(yù)應(yīng)力筋的鋪放

在前期準(zhǔn)備工作中，首先，合理的選用張拉端的模板，本工程中一般采用的都是木模，還有部分特別訂制的定性模板。施工員在預(yù)應(yīng)力筋穿出的位置上，放線進(jìn)行打孔，孔徑的直徑大小與波紋管的直徑相吻合；其次，架立筋的安裝按照施工設(shè)計圖進(jìn)行，定位架的立筋直徑選擇ф10的鋼筋，并將其對梁箍筋進(jìn)行牢靠的點式焊接，間距控制在1.0m，波紋管與上下架立筋同樣進(jìn)行固定；再次，嚴(yán)格控制各個連接位置處的接頭尺寸。當(dāng)接頭管的長度達(dá)到20m以上時，采用優(yōu)質(zhì)的接頭管將它兩端完全擰入接頭內(nèi)部，并對接口位置采取膠帶和注膠密封處理。在施工中注重做好預(yù)埋件的施工工作，確保預(yù)埋的位置準(zhǔn)確可靠；同時按照圖紙的設(shè)計要求對架立筋進(jìn)行綁扎，波紋管的安裝為硬性標(biāo)準(zhǔn)；在施工中做好各個連接部位的密封處理，不得漏氣、漏漿，著重檢查如波紋管接頭等。

4.1.2 預(yù)應(yīng)力筋張拉

按照規(guī)范規(guī)定，預(yù)應(yīng)力筋的張拉應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求強(qiáng)度的75%以后進(jìn)行。本工程預(yù)應(yīng)力梁設(shè)計強(qiáng)度為c45，在張拉前均對同條件養(yǎng)護(hù)試塊進(jìn)行試驗，保證張拉強(qiáng)度應(yīng)符合混凝土的試驗壓力強(qiáng)度，這樣有利于混凝土的后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作，在張拉前檢查保證梁底模支撐的完整性。預(yù)應(yīng)力筋的張拉按照先中間后兩邊的順序進(jìn)行，張拉過程中采用200噸千斤頂雙控的方式對張拉力進(jìn)行控制，并將伸長值作為校核依據(jù)；對張拉結(jié)果進(jìn)行實時觀察，項目部技術(shù)人員和預(yù)應(yīng)力公司相關(guān)人員現(xiàn)場進(jìn)行記錄，并將伸長值與實測值之間的誤差控制在±6%這一區(qū)間內(nèi)；在對主跨超過6米跨度梁進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉時，按照設(shè)計在梁的兩端同時增加預(yù)應(yīng)力，并保證持續(xù)施壓在1min以上后，再進(jìn)行錨固；預(yù)應(yīng)力筋一次張拉到位，張拉過程中，為確保施工安全，必須要禁止施工人員站在預(yù)應(yīng)力筋兩端。

4.1.3 孔道灌漿

當(dāng)預(yù)應(yīng)力梁張拉操作完畢后，稍作停歇，控制在10分鐘后，待應(yīng)力均勻傳遞后進(jìn)行孔道灌漿。對波紋管進(jìn)行灌漿時，預(yù)先估計灌漿用量，確保一次灌注完成，避免中途停頓，孔道灌漿的漿液設(shè)計采用普通的硅酸鹽水泥，強(qiáng)度c30，水灰比控制在0.4，使用清水拌和，并適當(dāng)加入磺酸鈣，水泥漿液的強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到每平方毫米30N以上。在對梁端的灌漿口進(jìn)行灌漿時，先檢查排氣口的通暢，然后采用專用灌漿機(jī)將漿液一次性壓入孔道當(dāng)中，并做好排氣孔的密封，然后持續(xù)施加壓力直至灌漿口密封，后期做好養(yǎng)護(hù)工作。

4.2 廈門國際銀行大廈施工設(shè)計技術(shù)主要關(guān)鍵質(zhì)量控制點

4.2.1 波紋管安設(shè)按照必要的位置、標(biāo)高、矢線位置

在普通鋼筋綁扎成型、固定支架焊接牢固之后方可進(jìn)行波紋管鋪設(shè)。在鋪管的過程中，監(jiān)督預(yù)應(yīng)力公司施工人員先將固定錨墊板安裝到位，再由張拉端處將波紋管逐步套入其中。在連接時采用同形式大一號的波紋管，對接后用膠帶密封嚴(yán)實。固定端鋼絞線與波紋管之間的連接也先用棉絲予以封堵，而后用特制的膠帶密封。

4.2.2 預(yù)應(yīng)力筋穿束

在梁普通鋼筋綁扎以及焊接、定架等工序完成之后，先將波紋管進(jìn)行鋪放，而后在管內(nèi)穿入預(yù)應(yīng)力筋，全部鋪完后再在固定架上綁扎波紋管。本工程施工中，預(yù)應(yīng)力穿束采用人工單根穿束，每根穿束完成后用膠布或軟布將穿束端口包纏牢固，以此減少穿束過程中預(yù)應(yīng)力筋對波紋管造成的損壞。此外，在穿束期間和完畢后，同時對波紋管的完好情況進(jìn)行詳細(xì)檢查，若發(fā)現(xiàn)有破損現(xiàn)象及時用防水膠帶予以包纏封堵。

4.2.3 混凝土澆筑

在混凝土澆筑時選擇專業(yè)熟練的操作工進(jìn)行施工，注意避免振動棒與波紋管發(fā)生直接接觸。在梁柱節(jié)點和張拉端等重點部位進(jìn)行振搗時，為了避免出現(xiàn)蜂窩現(xiàn)象造成張拉事故，應(yīng)采用30小直徑振動棒予以振搗密實。同時嚴(yán)格檢查張拉端和錨固段的隔離和保護(hù)，現(xiàn)場專人進(jìn)行看護(hù)，在混凝土澆筑過程中，按照規(guī)定預(yù)留了多組同條件的養(yǎng)護(hù)混凝土試件，以利于將其強(qiáng)度檢測值作為張拉時預(yù)應(yīng)力筋后張拉的依據(jù)。在混凝土澆筑完成后，將錨墊板上的混凝土清理干凈，保證錨具得以順利安裝。

4.2.4 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿

在預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后的24h以內(nèi)進(jìn)行孔道灌漿，若因特殊情況無法在這一時段進(jìn)行灌漿，必須采取相應(yīng)的防銹措施，避免鋼絞線和錨具銹蝕。由于灌漿的質(zhì)量屬于較為重要的環(huán)節(jié)之一。因此，在施工前充分做好各方面準(zhǔn)備，留下施工中詳細(xì)準(zhǔn)確的記錄，嚴(yán)格控制該工序的施工質(zhì)量。

4.2.5 原材料質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力筋作為預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工的重要材料，我們要求預(yù)應(yīng)力施工公司對其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，不但應(yīng)要求廠家提供預(yù)應(yīng)力筋的產(chǎn)品合格證、性能出廠檢驗報告等，還對進(jìn)場后的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行外觀檢查和抽樣檢驗，在確認(rèn)檢驗批完全合格后方可允許使用。同時，預(yù)應(yīng)力筋所需用的連接器、夾具、錨具等，每個部件進(jìn)行全數(shù)檢驗，保證符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計要求，不僅對它們進(jìn)行抽樣檢驗，還對其進(jìn)行組裝件試驗，確認(rèn)合格后方可投入使用。

5 小結(jié)

廈門國際銀行大廈工程中應(yīng)用了現(xiàn)代商業(yè)建筑較先進(jìn)的的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)。其中混凝土梁的施工是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工程，施工過程具有較強(qiáng)的專業(yè)性，而且對施工質(zhì)量的要求也比較嚴(yán)格，通過對于施工前后各項關(guān)鍵控制點的控制，保證了該工程預(yù)應(yīng)力分項工程的質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求，在分項驗收時資料齊全，驗收合格，從而保證設(shè)計功能目標(biāo)的實現(xiàn)。

［1］CECS 212：2006預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國計劃出版社.

［2］韓林福.126m 跨張弦桁架預(yù)應(yīng)力拉索張拉分析[J].山西建筑，2009，35(20)：150-151.

［3］李佩勛.緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力綜合技術(shù)的研究和發(fā)展[J].工業(yè)建筑，2008，38(11)：1-5.

［4］宮錫勝，劉景亮，周建鋒.緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在力鴻生態(tài)家園中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2008，38(11).