預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

羅朝行

(安徽省第一建筑工程有限公司,安徽 合肥 230000)

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的內(nèi)涵[1]

1.1 應(yīng)用范圍

預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展空間越來越廣泛，其基于的特性可以顯著提高實際項目中的施工質(zhì)量、使用壽命和安全性能。這解決了大而雜亂的設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)的問題。同時，由于國內(nèi)外提出并選用了預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力混凝土組合結(jié)構(gòu)的概念，預(yù)應(yīng)力技術(shù)已成為現(xiàn)代建筑工程設(shè)計與施工的主要方法，這是現(xiàn)代大跨度建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定使用的核心技術(shù)。在現(xiàn)代建筑中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)被廣泛用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、變形結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)的加固。

1.2 技術(shù)原理及施工條件

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)是指在結(jié)構(gòu)受外荷載前，選擇人工在結(jié)構(gòu)受拉區(qū)張拉鋼筋的方法。結(jié)構(gòu)中鋼筋的彈性收縮產(chǎn)生受力狀態(tài)并對混凝土施加預(yù)應(yīng)力。在這樣的涂裝階段產(chǎn)生的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力相互抵消或部分抵消，從而抑制、延緩了裂縫的發(fā)生提高了混凝土的抗裂性能，完成了結(jié)構(gòu)剛度。預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以擴(kuò)展構(gòu)件的范圍，更好地利用強度數(shù)據(jù)，提高構(gòu)件的耐久性，減輕構(gòu)件的重量。但是，建筑預(yù)應(yīng)力技術(shù)必須滿足一定的工作條件。預(yù)應(yīng)力的大小取決于預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量和拉應(yīng)力，因此要求強度高，否則將影響組件的制造和使用，并導(dǎo)致組件丟失。其次，預(yù)應(yīng)力混凝土具有足夠的塑性和粘性，以確保它在結(jié)構(gòu)損壞之前具有很高的變形能力。

1.3 施工工藝差異化

預(yù)拉伸技術(shù)可分為預(yù)拉伸預(yù)應(yīng)力和后拉伸預(yù)應(yīng)力。后張拉可以通過耦合、非耦合和慢耦合來完成，這兩種結(jié)構(gòu)既有相同之處，也有不同之處。組合式預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)是在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中預(yù)留管道(或先在管道內(nèi)放置預(yù)應(yīng)力鋼筋)。當(dāng)混凝土達(dá)到其強度要求時，就會施加預(yù)應(yīng)力。通過結(jié)構(gòu)中的特殊錨桿固定張力后，將水泥漿倒入隧道中，非膠粘劑(慢粘合)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)消除了灌漿的需要。對于大跨度、大空間的框架結(jié)構(gòu)，可采用組合預(yù)應(yīng)力技術(shù)，充分展示預(yù)應(yīng)力混凝土的力學(xué)性能，節(jié)約鋼材和混凝土材料，降低施工成本。

2 建筑工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)中使用的三種結(jié)構(gòu)

2.1 平板結(jié)構(gòu)

建筑工程的平面結(jié)構(gòu)可分為建筑結(jié)構(gòu)的水平體系和線性體系兩個方面。這些是樓板、柱子和梯子的主要結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)在壓力下彈性變形、扭曲，這些結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形狀的變化只會破壞建筑物的結(jié)構(gòu)。受損建筑物中的非均勻應(yīng)力會導(dǎo)致墻體開裂、倒塌其他危險等。例如，樓梯是通過壓縮平面結(jié)構(gòu)創(chuàng)建的，在建筑體的揉捏壓力和重力的影響下，這種結(jié)構(gòu)引起樓梯的彈性變化。這種情況應(yīng)該避免，因為如果不采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，樓梯會破裂并造成人員傷亡和行業(yè)損失。預(yù)應(yīng)力用于平面結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可以在應(yīng)用過程中部分或全部加載。消除因載荷引起的壓應(yīng)力，提高變形預(yù)防能力，并保持建筑物的完整性，堅持結(jié)構(gòu)和力的統(tǒng)一，確保建筑物內(nèi)人員和工業(yè)的安全。

2.2 轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)

所謂轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，是指當(dāng)建筑物內(nèi)的設(shè)施在某一層時，由于上層的功能和特點不同，結(jié)構(gòu)方法不同。上層分離，這一層居中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，它被稱為變換層結(jié)構(gòu)。傳輸層結(jié)構(gòu)的上基層之間的間隙僅表示風(fēng)險情況，因為它具有不同的影響和不同的力量。繁華城市中中小城市中央商務(wù)區(qū)的摩天大樓通常包括餐廳、娛樂場所和辦公場所。每一層都有變換自己的層結(jié)構(gòu)的效果。不僅會影響某一層的力量崩潰，建筑物的安全還會造成人員和財產(chǎn)的損失，通過轉(zhuǎn)換層保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)應(yīng)力極限結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并通過轉(zhuǎn)換層上基層安全保證壽命和性能[2，3]。

2.3 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是指內(nèi)部梁結(jié)構(gòu)與柱結(jié)構(gòu)之間的緊密連接，以構(gòu)建建筑設(shè)施的承重結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的本質(zhì)是建筑物的整體受力不是由墻體支撐，而是由建筑物內(nèi)部的水平力和法向力所支撐的力由框架來支撐。骨架結(jié)構(gòu)是支撐整個建筑物受力的節(jié)點，但如果結(jié)構(gòu)因受力問題而損壞，則整個建筑物只會倒塌?？蚣芙Y(jié)構(gòu)鋼是應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)，在水平和垂直荷載中都起著重要的作用。如果右側(cè)的鋼筋變形或折斷，整個建筑物就會倒塌并受到很大的破壞。框架結(jié)構(gòu)選擇預(yù)應(yīng)力技術(shù)后，鋼筋將發(fā)揮各自的作用，同時提高建筑物的抗變形能力，提高建筑工程質(zhì)量，保證建筑物的安全。可以保證建筑物內(nèi)人員的生命財產(chǎn)安全。

3 建筑工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)相關(guān)要點

3.1 準(zhǔn)備階段的技術(shù)要點

在預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用過程中，準(zhǔn)備階段是一個非常重要的環(huán)節(jié)，包括施工材料、施工設(shè)備等，應(yīng)控制好施工材料和機械設(shè)備。在施工材料方面，應(yīng)選擇具有良好資質(zhì)的廠家，嚴(yán)格檢查預(yù)應(yīng)力鋼筋的質(zhì)量報告和合格證，確保材料的外觀不受損壞，性能符合標(biāo)準(zhǔn)后方可用于施工。對機械設(shè)備進(jìn)行抽檢，確保機械設(shè)備滿足施工要求，提高施工質(zhì)量。

3.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋下料及錨固控制要點

預(yù)應(yīng)力鋼筋下料時，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)控制長度，并根據(jù)實際數(shù)據(jù)有效掌握鋼絞線長度。鋼絞線應(yīng)按長度放置在相應(yīng)區(qū)域，并確認(rèn)長度和數(shù)量。錨具應(yīng)在適當(dāng)位置制造，然后送至施工現(xiàn)場進(jìn)行錨具控制。

3.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋定位要點

預(yù)應(yīng)力筋定位過程中，應(yīng)采用固定架對豎向預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行有效固定，控制垂直度，并將偏差控制在允許范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)歪斜問題。固定后，在波紋管頂部安裝排氣管，鉆一個直徑20mm的孔，用海綿包住，然后用鐵絲固定。在接頭處，為保證密封性，應(yīng)使用膠帶密封，以防泥漿泄漏，然后將直徑25mm，長度500mm的圓管連接到塑料板上，用作排水管。

3.4 對原材料的質(zhì)量控制

在實際施工過程中，原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運用有著嚴(yán)重的影響。例如預(yù)應(yīng)力混凝土，整體技術(shù)是否可以達(dá)到預(yù)期的效果[4，5]。但在實際施工中，原始數(shù)據(jù)清晰，施工單位對原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制不夠重視，許多建筑部門在施工施工方案中沒有根據(jù)原材料的具體要求選擇原材料，也沒有注意原材料的質(zhì)量控制，沒有考慮材料的相關(guān)指標(biāo)是否符合建設(shè)項目的要求。這樣可以節(jié)省資金、提高經(jīng)濟(jì)效益，但經(jīng)濟(jì)效益的提高也導(dǎo)致材料采購和施工要求不足。該規(guī)范直接影響到預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用。使用不合格的原材料完成后，外觀沒有問題，但建筑質(zhì)量有問題，會影響建筑未來的安全和使用。原材料質(zhì)量沒有嚴(yán)格控制，但很少有工人不符合預(yù)應(yīng)力施工要求的規(guī)格。但是，這種情況會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題和后果，很多嚴(yán)重的安全事故都是由原材料質(zhì)量問題引起的。

3.5 建筑工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是通過準(zhǔn)確的施工前計算，建筑物在未來使用和施工期間所能承受的應(yīng)力總和。對結(jié)構(gòu)進(jìn)行早期壓力，以確保良好的承載能力，為整體結(jié)構(gòu)和未來建設(shè)提供更多。此技術(shù)廣泛用于建筑工程，適用于需要加載的零件，此技術(shù)可對結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)加載，以防止因使用不當(dāng)而對各種結(jié)構(gòu)造成損壞以及因壓力問題而導(dǎo)致裂縫[6]。但是，隨著建筑材料的使用，地位變得越來越重要，對這個技術(shù)的要求也越來越高，所以我們需要與時俱進(jìn)。該技術(shù)的成熟度滿足了廣大用戶的質(zhì)量要求，加速了整個行業(yè)質(zhì)量提升的發(fā)展，為更多的關(guān)聯(lián)企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)效益。

3.6 建筑工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)

構(gòu)建過程在構(gòu)建過程中，要保證各個環(huán)節(jié)操作的準(zhǔn)確性和合理性。這樣只要是就可以成功使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。現(xiàn)階段預(yù)應(yīng)力技術(shù)的主要步驟包括施工過程中所用材料的選擇、施工中所用預(yù)應(yīng)力鋼筋的選擇和切割、合理操作曲線的創(chuàng)建、支架的焊接等。相對于其他建造技術(shù)，技術(shù)本身并不復(fù)雜，但不能忽視建造技術(shù)方方面面控制[7]。施工的所有步驟必須由專業(yè)和熟練的施工人員進(jìn)行，操作人員需要合理操作，防止因操作過程中的各種失誤而導(dǎo)致質(zhì)量問題。同時，需要確保所有構(gòu)建技術(shù)的良好執(zhí)行并處理所有細(xì)節(jié)，通過關(guān)注建筑物的細(xì)節(jié)，可以確保整個建筑物的安全使用，并防止事故對的工業(yè)安全產(chǎn)生不利影響。

4 建筑工程施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

(1)應(yīng)用在建筑加固施工中為了滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，施工中通常采用鋼筋施工方法能有效地提高建筑的承載力。建筑物鋼筋通過部分構(gòu)件加固與結(jié)構(gòu)改造，達(dá)到加固目標(biāo)，在建筑加固施工中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，通過預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件分擔(dān)成本通過相互作用，在初始，預(yù)應(yīng)力將繼續(xù)減小，提高了構(gòu)件的承載力，達(dá)到了加固效果。

(2)應(yīng)用在建筑的受彎結(jié)構(gòu)中如果建筑物中有許多受彎結(jié)構(gòu)，則承載力不能滿足設(shè)計要求，將大大降低建筑的安全性能，并在建筑物中進(jìn)行彎曲結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以有效地提高彎曲結(jié)構(gòu)的承載力。建筑中彎曲結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，通常采用碳纖維材料強度高、施工方便等優(yōu)點。當(dāng)碳纖維板用于彎曲結(jié)構(gòu)時，有必要初始應(yīng)力變增大，碳含量增加纖維板的應(yīng)力會降低，板材不能發(fā)揮預(yù)期效果，容易損壞受彎構(gòu)件的失效。因此，在粘貼碳纖維板的過程中，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)在操作過程中，需要保留初始拉伸應(yīng)力[7，8]。當(dāng)碳纖維受到壓力和應(yīng)變的破壞時，碳纖維會受到損壞，它可以提高構(gòu)件的應(yīng)力水平，避免構(gòu)件的損傷。

(3)應(yīng)用在混凝土多跨連續(xù)梁中在施工中，混凝土多跨連續(xù)梁是一種常見的結(jié)構(gòu)形式。根部位于連續(xù)梁的中間和支架的位置。在施工過程中，由于某些因素的限制，連續(xù)梁的抗剪承載力和抗彎承載力有時不能滿足要求。因此，有必要采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)來彌補和增強連續(xù)性梁的抗彎承載力。

(4)應(yīng)用在建筑混凝土框架中混凝土框架具有大跨度、多層高度等特點，需要科學(xué)化采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)保證框架結(jié)構(gòu)各部位和施工結(jié)構(gòu)承載力結(jié)構(gòu)的可靠性。在支撐層框架梁中，應(yīng)做好地基處理，避免沉降不均勻。框架梁采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，保證預(yù)應(yīng)力應(yīng)力桿的拉伸力可以完全釋放。應(yīng)拆下框架梁的鋼筋地板模板、側(cè)模等，避免不良影響[9]。澆筑混凝土框架時為了避免波紋管的損壞，應(yīng)做好振動控制。同時，也應(yīng)采用高壓水沖洗孔，防止波紋管漏漿，避免通道堵塞充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)的作用。

5 結(jié) 語

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑行業(yè)發(fā)展多年，并通過不斷的實踐和發(fā)展逐步完善。 本文通過應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)、傳遞層結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)的分析技術(shù)，證明預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑行業(yè)具有巨大的潛力。需要不斷改進(jìn)并提高自己。 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑行業(yè)的充分應(yīng)用，可以加快我國建筑業(yè)的發(fā)展，為我國建筑設(shè)施的發(fā)展打開大門。