基于預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁的大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工控制技術(shù)

李志穎

摘 要：由于現(xiàn)今建筑市場(chǎng)對(duì)建筑的需求多樣化使大跨度鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際中的應(yīng)用越來(lái)越多，但是大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工程序非常復(fù)雜，目前我國(guó)的技術(shù)水平無(wú)法滿足大跨度鋼結(jié)構(gòu)的多種需求，因此在施工中需要對(duì)其進(jìn)行控制。本文從力學(xué)及施工工藝的角度對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁的大跨度鋼結(jié)構(gòu)中所需要注意的施工要點(diǎn)進(jìn)行探討并提出幾點(diǎn)可對(duì)此結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行控制的方法，以此來(lái)探索及完善大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁；大跨度鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)；控制技術(shù)

在現(xiàn)今建筑工程施工中常在建筑的混凝土結(jié)構(gòu)上施加預(yù)應(yīng)力，以此來(lái)提升結(jié)構(gòu)的使用性能及穩(wěn)固性，對(duì)基礎(chǔ)梁施加預(yù)應(yīng)力可以降低其混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂情況的幾率，提高結(jié)構(gòu)的抗拉伸力。同時(shí)應(yīng)用預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁可以在構(gòu)建大跨度鋼結(jié)構(gòu)時(shí)通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)的調(diào)整及應(yīng)力分布的調(diào)控提高結(jié)構(gòu)的可載荷量，從而減少結(jié)構(gòu)在施工中的用鋼數(shù)量，避免大跨度鋼結(jié)構(gòu)鋼筋分布過(guò)于復(fù)雜，影響建筑的整體效果。

一、大跨度鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀

在大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用上我國(guó)起步較晚，其中預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)多數(shù)為借鑒國(guó)外先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)成果，其結(jié)構(gòu)形式逐漸成熟，目前在基礎(chǔ)梁的大跨度鋼結(jié)構(gòu)的使用中，可以對(duì)建筑的承重柱進(jìn)行有效連接，同時(shí)在預(yù)應(yīng)力的使用下可以避免張拉力對(duì)其結(jié)構(gòu)的破壞。在大型建筑中此種結(jié)構(gòu)使用較多，例如大型商場(chǎng)、車站、體育場(chǎng)等，同時(shí)使這種結(jié)構(gòu)施工非常復(fù)雜，雖然我國(guó)建筑行業(yè)大跨度鋼結(jié)構(gòu)的使用已經(jīng)趨于成熟，但是仍需要對(duì)其施工進(jìn)行全面的控制。

二、大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工控制技術(shù)

預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，為了在施工中將預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁的力學(xué)性質(zhì)與外部形態(tài)盡可能的還原為大跨度鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)初始形態(tài)，對(duì)其進(jìn)行全面的施工控制是必不可缺的環(huán)節(jié)，在整個(gè)過(guò)程中其需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行制作、安裝及張拉進(jìn)行控制。

1.分析和工藝的結(jié)合

在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁施工之前需要對(duì)其力學(xué)性質(zhì)及外形要求進(jìn)行綜合考慮，因此其結(jié)構(gòu)的要求比普通的鋼筋結(jié)構(gòu)要復(fù)雜許多。在進(jìn)行大跨度鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)需要將其力學(xué)性質(zhì)及形態(tài)進(jìn)行共同設(shè)計(jì)，使預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)墻的力學(xué)性質(zhì)與外形相統(tǒng)一。因此在預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)墻施工之前需要對(duì)其大跨度鋼結(jié)構(gòu)的特征、要求進(jìn)行全面的分析、掌控，對(duì)其各項(xiàng)施工參數(shù)進(jìn)行有效控制，盡量減少施工與設(shè)計(jì)之間存在的誤差，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的性能。

（1）結(jié)構(gòu)性能分析。預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁結(jié)構(gòu)中對(duì)拉索的分析及掌控是必要的環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)拉索的分析比對(duì)可以減少施工事故，同時(shí)可以合理優(yōu)化預(yù)應(yīng)力，掌握初始態(tài)和工作態(tài)下的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，特別是結(jié)構(gòu)自重初始態(tài)，確定施工目標(biāo)；掌握拉索對(duì)結(jié)構(gòu)的主要作用，為施工控制打下基礎(chǔ)。

（2）施工力學(xué)分析。預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁在施工中需要對(duì)其整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行張拉施工，因此必須進(jìn)行詳細(xì)的拉索力學(xué)分析，從而找準(zhǔn)施工方案，精確的計(jì)算施工拉索張拉參數(shù)，同時(shí)進(jìn)行力學(xué)分析也可以對(duì)施工的各個(gè)過(guò)程中大跨度鋼結(jié)構(gòu)的形態(tài)進(jìn)行確定，從而制定出更加安全、可靠的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，在預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁的施工中主要依據(jù)力學(xué)分析數(shù)據(jù)作為監(jiān)工的參考依據(jù)。

2.鋼構(gòu)和拉索施工的結(jié)合

預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)是個(gè)有機(jī)的整體，其通過(guò)拉索及其中的張力，來(lái)形成結(jié)構(gòu)和改善結(jié)構(gòu)性能。拉索張拉后，結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力狀態(tài)不僅是拉索的索力，還包括鋼構(gòu)內(nèi)力和支座反力以及結(jié)構(gòu)位形等。設(shè)計(jì)初始態(tài)的要求是針對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的，而非僅僅針對(duì)拉索。因此，鋼構(gòu)和拉索施工須緊密結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)最終的結(jié)構(gòu)整體目標(biāo)。鋼構(gòu)和拉索施工的結(jié)合，具體體現(xiàn)在施工方案、全過(guò)程分析、相互施工誤差影響等方面。

（1）施工方案。施工方案包括鋼構(gòu)安裝方法和順序、胎架支撐系統(tǒng)、支座條件、拉索安裝和張拉的方法、順序和時(shí)機(jī)等。兩者施工相互穿插，流水作業(yè)。優(yōu)良的施工方案，在保證施工質(zhì)量下，大大節(jié)省施工費(fèi)用和工期。

（2）全過(guò)程分析。由于拉索不可能全部同時(shí)張拉，需要分批次張拉，為考慮先后批次索力相互影響，須進(jìn)行張拉過(guò)程分析。在許多工程中，并不是待所有鋼構(gòu)均安裝后再進(jìn)行拉索張拉，而是單體子結(jié)構(gòu)的剛構(gòu)拼裝后就張拉該單體內(nèi)的拉索，從而不僅存在單體子結(jié)構(gòu)內(nèi)索力的相互影響，還存在相鄰連系的單體子結(jié)構(gòu)之間狀況的相互影響。因此，須進(jìn)行包含剛構(gòu)安裝過(guò)程和拉索張拉過(guò)程的全過(guò)程分析。

（3）相互施工誤差影響。由于成品索有限的索長(zhǎng)調(diào)節(jié)量，鋼構(gòu)的安裝誤差直接影響到拉索的長(zhǎng)度和線形，甚至難以掛索和精準(zhǔn)施加張拉力。而拉索上索夾位置偏差和索力偏差，會(huì)影響鋼構(gòu)內(nèi)力、支座反力和結(jié)構(gòu)位形等，其中對(duì)結(jié)構(gòu)位形的影響是最直接的，導(dǎo)致支座難以就位、增加后批鋼構(gòu)安裝難度。

3.拉索控制

首先，制作確定制作索長(zhǎng)及其相應(yīng)的索長(zhǎng)張力，并根據(jù)可能的施工誤差，確定合理的索長(zhǎng)調(diào)節(jié)量；其次，安裝根據(jù)索長(zhǎng)制作誤差，并現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)鋼構(gòu)安裝誤差，調(diào)節(jié)索長(zhǎng)和索夾安裝位置等；最后張拉根據(jù)分析得到的施工張拉力和主控項(xiàng)目允許偏差進(jìn)行張拉，同時(shí)輔以相關(guān)位移、索力等監(jiān)測(cè)。

預(yù)應(yīng)力大跨度鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展?jié)M足的現(xiàn)代社會(huì)對(duì)建筑工程大空間的要求，在預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁的施工中其即需要考慮建筑的外形條件，又需要滿足建筑鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、性能要求，其中存在的影響因素過(guò)多，因此在施工的全過(guò)程需要應(yīng)用科學(xué)、合理的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行控制。目前在預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)梁的發(fā)展中其衍生出了多種大跨度鋼結(jié)構(gòu)形式，使其的應(yīng)用性能得到了大幅度的提升，而通過(guò)對(duì)施工工藝及技術(shù)的分析結(jié)合，可以使其在力學(xué)及外形上可以得到更好的統(tǒng)一。

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