淺談預應力施工技術在大跨空間鋼結構中的應用

摘要：近年來，建筑行業呈快速上升的態勢，大跨度空間鋼結構符合建筑施工的更高要求，得到迅猛發展。我國的大跨度空間鋼結構技術基礎還比較薄弱，但是近年來發展較快，主要在體育館建造中應用較多。隨著經濟的發展和建筑施工技術的成熟，大跨度空間鋼結構的運用會越來越廣泛。

關鍵詞：大跨度空間鋼結構；施工技術；質量控制

1.大跨度空間鋼結構的特點

1.1大量運用鋼材，鋼材等級要求高。建筑的發展和技術的進步使得建筑施工對鋼材的要求越來越高，鋼結構的空間跨度越來越大。大跨度空間鋼結構建筑在施工中會增加對鋼材的厚度要求，從而增強鋼材的強度。現在，新型的鋼材越來越多，其強度的增大可以提高建筑的質量。

1.2結構形式多樣化。大跨度空間鋼結構建筑形式多種多樣，涌現了很多奇形怪狀的建筑。大多數符合自然的生態綠色的理念，如“鳥巢”的設計就是根據自然中鳥巢的形狀采用復雜的空間鋼結構技術建造的。

1.3現代預應力技術的運用。在大跨度空間鋼結構建筑施工中，運用現代預應力，可以提高鋼材的強度，增加建筑的安全性。現代預應力是一種新型的應用技術，在建筑中運用可以增強建筑的堅固性，延長建筑的使用年限。

1.4施工技術難度大。大跨度空間鋼結構建筑需要很多的節點支撐，為了滿足建筑的結構形式和堅固性，各種各樣的節點需要焊接，是一個大工程。大型的建筑工程，往往有上萬個構建，而且構建的大小、尺寸各不相同，加大了施工難度。而國家的重點工程建設對工程的質量有嚴格的要求，都施工的精準度要求高。

2.大跨度空間鋼結構預應力施工技術的應用

2.1模板安裝與拆除

①在預應力筋張拉前預應力梁不能承受任何外加荷載，預應力梁自重及施工荷載全部由模板支撐架承擔。因此，在模板支撐架搭設過程中，嚴格把好基礎、材質、間距、支撐、連接、防護、承重、鋪板、上下通道、驗收等十道關。②預應力梁側模板在混凝土強度能保證其表面及棱角不因拆模板而受損壞的情況下方可拆除；預應力結構的底模及其支撐必須在預應力筋張拉完成、孔道灌漿后方可拆除。

2.2 鋼筋工程

①鋼筋下料采用 CAD 三維空間放樣，由班組根據鋼筋加工配料單加工，然后分品種、型號、規格分別掛牌堆放。②為防止加腋區混凝土保護層崩裂，須配置專門的防崩裂鋼筋。防崩裂鋼筋內側圓弧與預應力束密貼，不得松動；防崩裂鋼筋的錨固端應有足夠的錨固長度。

2.3 預應力筋下料

預應力筋下料長度根據設計水平長度、曲線長度、錨具尺寸和千斤頂張拉所需工作長度確定。下料采用砂輪切割機切割。下料的同時檢查鋼絞線的外觀，鋼絞線展開后應平順無彎折，表面不應有裂紋、小刺、機械損傷、氧化鐵皮、油污等。根據現場條件采用人工每根穿束。預應力筋穿束時先從固定端穿過承壓板、螺旋箍向張拉端進行。

2.4預應力波紋管的安裝與固定

預應力波紋管的曲線位置是保證預應力效果的關鍵，應予以高度重視。安裝前根據設計圖細化預應力波紋管的定位曲線和定位點。施工時以梁底模為基準點，量出波紋管曲線底對應點的高度，標記在梁箍筋上。波紋管校正好后，用多股扎絲將預應力波紋管牢靠地綁扎在托架上，確保預應力波紋管在澆筑混凝土時不上浮、不位移。在預應力筋張拉端留設灌漿孔，固定端留設管排氣孔。波紋管曲線外觀應平滑。進行預應力波紋管的曲線定位以前，應先完成梁普通鋼筋骨架定位、綁扎。梁縱向腰筋的拉結筋，應在預埋波紋管安裝、固定完畢后再安裝綁扎。

2.5張拉端和固定端的安裝

①張拉端采用多孔夾片群錨，固定端采用單孔擠壓錨內埋。端部承壓板、螺旋筋或局壓網片選用錨具廠家配套的，滿足局部承壓和張拉設備的要求。②梁張拉端及固定端錨具承壓板應與波紋管相垂直，由于預應力梁每束鋼絞線根數較多，設置整塊鋼承壓板較困難，可將固定端鋼承壓板分成與鋼絞線根數相對應的塊數，固定端鋼承壓板安裝時，鋼承壓板上擠壓錨具間距宜為 60mm。待預應力筋穿束完成后，將承壓板點焊在普通鋼筋骨架上固定，固定端承壓板距波紋管端 500mm。③綁扎梁和柱的普通縱向鋼筋時，應注意避開預應力筋波紋管和承壓板位置。在梁端部承壓板范圍的上部普通縱筋下彎時，可側向下彎或者后退 130mm 再側向下彎。封梁端模及澆筑混凝土時，應注意保護波紋管，防止混凝土漿進入波紋管孔道

2.6預應力筋張拉

張拉工藝流程：整理、清潔鋼絞線 → 安裝錨具、千斤頂 → 鋼絞線裝入千斤頂及工作錨內楔緊 → 張拉→ 錨固→ 灌漿→ 切割多余鋼絞線 →封錨。張拉采用張拉控制應力和伸長值雙控，以張拉應力控制為主。預應力筋張拉時應保證每根預應力筋受力均勻一致。具體實施方法為：將各級張拉應力值通過千斤頂的標定轉化成比較直觀的油壓表讀數，各級張拉應力值采用油壓表讀數控制，千斤頂和油壓表配套使用。同際伸長值與設計計算理論伸長值允許偏差應在±6%范圍內。每次張拉應有完整的原始記錄。

3.大跨度空間鋼結構預應力施工質量控制

3.1鋼構件質量安全等級的控制

隨著建筑行業標準的逐漸完善，在標準中對鋼結構可靠性設計也有理論可依。在鋼結構施工過程中鋼構件的安全等級可根據實際情況進行調整。在需要改變安全等級時進行必要的調整，主要構件有隱患時必須提高其安全等級；在次要構件選用時可以稍微降低其安全度。總的要求是必須保證整個鋼構件的安全和建筑物的承受力。在遇到地理不可抗因素破壞時必須能保證整個建筑物的整體結構，最大程度保障人民生命財產安全。在鋼結構安全的前提下沒必要過分要求鋼結構的安全等級。

3.2施工過程注重對焊縫的處理

在鋼結構施工處理過程中焊接這個環節非常關鍵，對于大型鋼架構建筑鋼材就如同人的骨骼脈絡一樣，焊接工藝要求非常嚴格。在焊接過程對于焊接殘余應力只能減小而不可能做到消除處理。焊接質量等級必須高于或等于二級。在國家關于民用建筑的相關規定中也有規定，焊接厚度絕不可以小于鋼材厚度的三分之一，對于要求抗震的建筑要求更高，要求焊接厚度不能小于鋼材厚度的二分之一。對于鋼結構的關鍵骨架必須要求全部焊透，以保障框架的穩定性。對于鋼結構設計人員，必須明示出焊接的各個細節。讓施工工作人員完全按照要求去操作。

3.3加強安裝施工質量管理

（1）選用合理的安裝方法。大跨度空間鋼結構技術復雜，選用合適的施工技術和方法有利于建筑施工的安全。鋼結構的施工建筑需要進行技術革新，選擇滿足經濟、安全的要求。在鋼結構建筑發展迅速的時代，工程師不斷地創造了各種高技術含量的施工技術，如整體滑移技術、高空分榀組裝等技術。根據施工的具體需要，選擇符合要求的工程技術，從而使工程安裝得到最大優化。（2）降低安裝操作偏差。任何建筑施工都會有偏差，在國家建筑鋼結構施工質量相關標準中有規定，允許一定范圍的偏差。對于大跨度鋼結構工程，由于其空間范圍巨大，結構件繁多復雜，必然在施工過程安裝影響施工精細度，必須做到施工環境的精細管理，將可控誤差降到最低。

4.結語

隨著建筑行業的發展，施工技術要求越來高大跨度空間鋼結構順應了這種發展潮流，為建筑的發展做出了很大的貢獻。大跨度空間鋼結構是具有綠色環保的性質，這種技術在建筑中運用了仿生態自然里面，表現出自然生態和諧之美。大跨度空間鋼結構技術將會更多地應用到建筑施工中，從而促進建筑業的發展。

參考文獻：

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