滿足工業(yè)化生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)

李艷來　劉征

摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由于施工便捷，常被應(yīng)用于橋梁、廠房、磚混住宅等，預(yù)應(yīng)力混凝土在工程中常以預(yù)應(yīng)力梁和預(yù)應(yīng)力板的形式出現(xiàn)。文章主要研究由預(yù)應(yīng)力梁、預(yù)應(yīng)力板和成品柱組合成的預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，分析預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)工業(yè)化生產(chǎn)的的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)，使得預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力梁；預(yù)應(yīng)力板；成品柱；預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)；工業(yè)化生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：TU756 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）09-0087-02

回顧我國50年來預(yù)應(yīng)力混凝土的成就，其共分：我國預(yù)應(yīng)力混凝土的開拓；低強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用；高效預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用；先張、后張預(yù)加應(yīng)力工藝；預(yù)應(yīng)力混凝土的普及和進(jìn)一步的推廣；研究與發(fā)展六個(gè)部分。普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁板一般處于受彎狀態(tài)，通常鋼筋還沒有承受很大彎拉應(yīng)力，混凝土受彎區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，甚至可能使鋼筋暴露進(jìn)而銹蝕，而預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，通過控制預(yù)應(yīng)力的大小，可以保證預(yù)應(yīng)力梁板在承受設(shè)計(jì)彎曲荷載時(shí)，混凝土受彎區(qū)基本不產(chǎn)生拉應(yīng)力，不出現(xiàn)裂縫，鑒于預(yù)應(yīng)力混凝土有如此優(yōu)越的特性，本文研究將批量生產(chǎn)的柱、梁和板同時(shí)用于工程，形成預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)不斷在發(fā)展，但是市場(chǎng)依然很小，在工程中沒有得到充分的應(yīng)用，在1985年姚崇德《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)（六）——預(yù)應(yīng)力和部分預(yù)應(yīng)力框架》中就提到預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，截止目前預(yù)應(yīng)力框架應(yīng)用于施工和生產(chǎn)的比例太小，為了提高效率，節(jié)約成本，本文進(jìn)一步介紹預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)在建筑工程中的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)。

1 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)相比現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)有如下

優(yōu)點(diǎn)：

1.1.1 節(jié)省材料造價(jià)，框架結(jié)構(gòu)工程中材料占的比例最大，而鋼筋和混凝土在材料中占的比例最大，如果工業(yè)化生產(chǎn)梁、柱和板，可以大大減少材料造價(jià)。

1.1.2 節(jié)省人工造價(jià)，如果機(jī)械化生產(chǎn)梁、柱和板，可以省去模板的支設(shè)、鋼筋的綁扎，與此同時(shí)也就省去了模板工和鋼筋工，然而對(duì)于目前，人工價(jià)格不斷在上漲，很多地方出現(xiàn)人工荒，而這種結(jié)構(gòu)正好可以減少人工作業(yè)，減少人工造價(jià)。

1.1.3 縮短工期，由于梁、柱和板都是成品，類似于鋼結(jié)構(gòu)的施工，現(xiàn)場(chǎng)主要負(fù)責(zé)組裝，這就節(jié)省了鋼筋綁扎時(shí)間、模板支設(shè)時(shí)間、混凝土澆筑時(shí)間、混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間等，因此會(huì)大大縮短工期。

1.1.4 提高工程質(zhì)量，在框架結(jié)構(gòu)中，混凝土強(qiáng)度特別重要，現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)由于施工中的不到位可能導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不符合要求，然而預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，梁、柱和板在出廠和進(jìn)場(chǎng)的時(shí)候都會(huì)檢查，符合強(qiáng)度要求的可以使用，這樣就可以提高工程質(zhì)量。

1.2 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

相比現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)有如下

不足：

1.2.1 整體性較差，由于預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)是現(xiàn)場(chǎng)組裝的，梁、柱和板不是同時(shí)成型的，因此整體性較差。

1.2.2 抗震性較差，梁柱節(jié)點(diǎn)連接和梁板連接處，組裝時(shí)才進(jìn)行澆筑，這樣抗震性能相對(duì)薄弱。

1.2.3 相對(duì)于現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)高度較低。由于抗震性和整體性較差，預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)高度將會(huì)受限。

2 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)中存在的問題

2.1 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)梁柱連接問題

本設(shè)計(jì)要求預(yù)應(yīng)力梁為后張梁，成品柱的長(zhǎng)度要滿足現(xiàn)澆框架柱鋼筋連接區(qū)和非連接區(qū)的要求，成品柱和預(yù)應(yīng)力梁如何連接是問題之一。本文提出在梁中和柱的節(jié)點(diǎn)部分預(yù)留孔道，通過穿過孔道的后張預(yù)應(yīng)力筋將梁和柱連接在一起形成框架后，再進(jìn)行孔道灌漿，在進(jìn)行孔道灌漿前，要進(jìn)行梁柱節(jié)點(diǎn)處混凝土的澆筑，確保滿足節(jié)點(diǎn)的抗震要求（如圖1和圖2），柱與梁連接的效果直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量。此外，本文提出成品柱長(zhǎng)度=層高一半-梁高，此處剪力較小。

2.2 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)梁板連接問題

預(yù)應(yīng)力板在加工時(shí)，以1m為單位，進(jìn)行制造加工，預(yù)應(yīng)力板為先張的板，端部鋼筋和鋼絞線預(yù)留，待梁左右板鋼筋處理后，進(jìn)行混凝土的澆筑（如圖3）。在板與板的連接處，在板的上部有預(yù)留垂直于板的構(gòu)造的鋼筋，這些鋼筋首先必須滿足結(jié)構(gòu)整體和抗震性能要求，其次可以調(diào)節(jié)板在平面中的鋪設(shè)寬度，當(dāng)板與板處鋼筋連接無誤后，進(jìn)行板與板縫處混凝土的澆筑（如圖3）。

2.3 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的抗震問題

在一定的條件下，用抗震性能較差的材料也能設(shè)計(jì)出抗震能力較好的結(jié)構(gòu)來。反之，即使采用抗震性能好的材料，如果結(jié)構(gòu)的耗能機(jī)制選擇及設(shè)計(jì)不合理，也會(huì)使得整體結(jié)構(gòu)的抗震能力較差。本文從梁柱連接、梁板連接處進(jìn)行主要抗震設(shè)計(jì)，使其可以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。此外在進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)梁、板、柱時(shí)，選擇材料性能相對(duì)好的材料進(jìn)行加工。

3 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的可行性

3.1 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)技術(shù)上的可行性

在50年前，我國就已經(jīng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工，因此預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)在技術(shù)方面有一定的基礎(chǔ)，并且改革開放后，框架結(jié)構(gòu)在我國不斷地發(fā)展，在技術(shù)方面也具有一定的基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代，我國就開始研究預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，但是沒有達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)，大多都是現(xiàn)場(chǎng)的預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)施工，相對(duì)工業(yè)化程度較低。本文在預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)中存在的問題中已經(jīng)分析了該結(jié)構(gòu)梁、板、柱的處理意見，并且也滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)造的要求。

3.2 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)上的可行性

在預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)中，我們已經(jīng)分析了預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)施工比較經(jīng)濟(jì)，可以節(jié)省造價(jià)，因此，在結(jié)構(gòu)整體性和抗震性滿足要求的情況下，可以考慮預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

3.3 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)工業(yè)化生產(chǎn)的可行性

預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)建筑工程最大的貢獻(xiàn)是建造大跨度梁、板結(jié)構(gòu)和抗拉結(jié)構(gòu)提供了一種切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)新材料，同時(shí)也為解決設(shè)計(jì)、施工中的疑難開辟了一條非常規(guī)技術(shù)能比的新途徑。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，在工程中應(yīng)用有一定的廣泛性，特別在橋梁結(jié)構(gòu)中，更為突出。具體的一些施工方法，已經(jīng)比較成熟，在磚混結(jié)構(gòu)中的裝配式樓板和裝配整體式樓板中也應(yīng)用比較成熟，因此可以滿足預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的施工。鑒于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性，可以將預(yù)應(yīng)力框架中的梁、板、柱成批量成產(chǎn)，以滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求，這樣可以在更大程度上節(jié)約成本，縮短施工工期。

4 結(jié)語

本文在前輩的理論基礎(chǔ)上，提出新形勢(shì)下滿足工業(yè)化生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)施工和工程造價(jià)上都有一定的優(yōu)越性。本文側(cè)重這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和可行性，并分析了梁、板、柱的處理方法，為這種結(jié)構(gòu)的工業(yè)化生產(chǎn)提出一點(diǎn)意見，希望能夠?qū)⑦@種結(jié)構(gòu)更加廣泛地應(yīng)用于工程中，進(jìn)一步加快我國建筑市場(chǎng)的工業(yè)化發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：李艷來（1978—），男，河北唐山人，北京天潤建設(shè)有限公司烏海項(xiàng)目部項(xiàng)目經(jīng)理，高級(jí)工程師，研究方向：建筑施工；劉征（1970—），男，山東煙臺(tái)人，煙臺(tái)港集團(tuán)有限公司規(guī)劃建設(shè)處工程質(zhì)量監(jiān)督科副科長(zhǎng)，高級(jí)工程師，研究方向：建筑施工。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）