高層建筑預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)方法

郭 志 強(qiáng)

(吉林省新土木建設(shè)工程有限責(zé)任公司太原分公司，山西 太原 030000)

·結(jié)構(gòu)·抗震·

高層建筑預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)方法

郭 志 強(qiáng)

(吉林省新土木建設(shè)工程有限責(zé)任公司太原分公司，山西 太原 030000)

針對(duì)預(yù)應(yīng)力在現(xiàn)有的高層建筑中的設(shè)計(jì)情況指出預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)管理現(xiàn)狀中的一些常見問題，分析了一些高層建筑預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)基本原則，主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體原則、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則、預(yù)應(yīng)力混凝土施工原則等等，并且以此為依據(jù)提出一些符合時(shí)代發(fā)展的高層建筑的構(gòu)造要求和設(shè)計(jì)方法，為高層建筑設(shè)計(jì)者們提供一些參考，從而希望對(duì)提高整體的高層建筑預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)質(zhì)量有所幫助。

高層建筑，預(yù)應(yīng)力，設(shè)計(jì)方法

0 引言

近年來，隨著城市不斷地發(fā)展繁榮，越來越多的高層建筑被建造起來，人們的目光也更多地投向高層建筑的質(zhì)量和設(shè)計(jì)方面，為了給人們的日常工作生活帶來更多的便利，在高層建筑施工的過程中，更多地用到了預(yù)應(yīng)力管樁等技術(shù)，這些技術(shù)擁有多方面的優(yōu)點(diǎn)，但在現(xiàn)階段的應(yīng)用方面還是存在很多的問題，本文結(jié)合現(xiàn)狀，研究更優(yōu)的高層建筑設(shè)計(jì)方法，提供更多的設(shè)計(jì)靈感。

1 預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1.1設(shè)計(jì)的基本原則

在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力管樁的過程中，最重要的原則就是要因地制宜，即準(zhǔn)確測(cè)量施工場(chǎng)地的土質(zhì)情況和周圍環(huán)境，取得一定數(shù)量的可信數(shù)據(jù)之后再進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，測(cè)量數(shù)據(jù)是一切工作尤其是設(shè)計(jì)工作的大前提，在施工開始時(shí)進(jìn)行一次全面細(xì)致的勘察行動(dòng)，在施工時(shí)也要多次進(jìn)行勘察，以防土地情況的變化給施工帶來不便。同時(shí)，在設(shè)計(jì)沉樁時(shí)，要嚴(yán)格以最后的最終貫入度與標(biāo)高當(dāng)作參考基準(zhǔn)，不能以設(shè)計(jì)參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，而且要以一種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為主，另一種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為輔，不可以同時(shí)使用兩種控制標(biāo)準(zhǔn)，這樣會(huì)使得設(shè)計(jì)圖紙的效果很凌亂。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)實(shí)際情況的不同靈活改變，有些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)太過于苛刻，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般的機(jī)械設(shè)備的承受范圍，這時(shí)候就要適當(dāng)?shù)亟档蜆?biāo)準(zhǔn)，使其與現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備相匹配。打樁的時(shí)候一定要時(shí)刻觀察樁身變化狀況，防止樁身被打斷。

1.2常見的技術(shù)問題

在沉樁時(shí)，預(yù)應(yīng)力管樁非常容易移動(dòng)，由于在項(xiàng)目施工的過程中需要用到大量的預(yù)應(yīng)力管樁，每一次沉樁產(chǎn)生的誤差就會(huì)很大。而且，土層嚴(yán)密結(jié)實(shí)也給沉樁帶來了很大的壓力，這一特點(diǎn)使得沉樁時(shí)位移差距進(jìn)一步變大，壓樁順序偶爾也會(huì)出現(xiàn)一些差錯(cuò)。但是如果施工場(chǎng)地土質(zhì)疏松潮濕，沉樁就會(huì)產(chǎn)生很大的空隙壓力，推動(dòng)臨近的樁產(chǎn)生位移，沉樁時(shí)樁位擺放錯(cuò)誤也是常見的技術(shù)性問題。另外,技術(shù)工作者的專業(yè)性和責(zé)任性在沉樁過程中也起到很大的作用，現(xiàn)階段很多高層建筑施工單位會(huì)出現(xiàn)專業(yè)人才短缺，技術(shù)工作者缺乏專業(yè)素質(zhì)等常見問題。

1.3現(xiàn)階段的應(yīng)對(duì)方法

為了盡可能減少沉樁時(shí)產(chǎn)生的位移誤差，現(xiàn)階段已經(jīng)采取一些應(yīng)對(duì)方法。首先在沉樁之后大約半個(gè)月再進(jìn)行挖樁的工作，注意不在沉樁前或者沉樁時(shí)挖樁，如此一來就有效地避免了沉樁施工工作所帶來的位移誤差。而且按照相關(guān)規(guī)定，在開挖樁基的時(shí)候要求選擇相應(yīng)的排水措施，在旁邊留有一定面積的坡地，防止在開挖時(shí)出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)圖紙階段，要求嚴(yán)格測(cè)量當(dāng)?shù)氐耐恋厍闆r數(shù)據(jù)，并且根據(jù)這些數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的樁位擺放方式，制定合理的行車路線。在認(rèn)真設(shè)計(jì)完成圖紙之后，根據(jù)圖紙安置樁位的位置，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況的變化不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案的細(xì)節(jié)。

2 構(gòu)造要求和設(shè)計(jì)方法

2.1主要構(gòu)造特點(diǎn)

高層建筑中的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)一般采用的都是平板模式，這種結(jié)構(gòu)跨度很大導(dǎo)致需要高昂的支撐費(fèi)用，因此不適合大面積使用。而新型的疊合板截面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)就很好的解決了這個(gè)問題，這種薄板并不需要大規(guī)模的支撐設(shè)置，而且增加了疊合接觸面積，疊合板的水平抗剪是非常有益的。同時(shí)在疊合板之上現(xiàn)澆混凝土的厚度也很小，受力集中，這給后期的設(shè)計(jì)改造帶來很大便利。這種設(shè)計(jì)方式還有抽孔空心截面，這樣既可節(jié)約混凝土用量也相應(yīng)減少了自重荷載,節(jié)約了鋼筋,自重減輕也便于運(yùn)輸?shù)跹b,具有諸多好處，但是這種疊面構(gòu)造還是沒有廣泛的被國內(nèi)設(shè)計(jì)所接受，一方面因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)工藝復(fù)雜，成本較高。另一方面是因?yàn)檫@種構(gòu)造板還與國內(nèi)一些落后的設(shè)備相容性小。若想在國內(nèi)的高層建筑預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮這種構(gòu)造的優(yōu)勢(shì)，需要設(shè)計(jì)師做很多的調(diào)整并且不斷修改設(shè)計(jì)方案，將疊合面提高到與疊合板相容的水準(zhǔn)[1]。

2.2加固改造技術(shù)

在加強(qiáng)加固改造技術(shù)時(shí)要準(zhǔn)確看懂施工圖，充分了解工程中所使用的碳纖維片材、配套碳纖維膠、機(jī)具等物品的各方面性能及注意事項(xiàng)，做好施工前的準(zhǔn)備工作。采用粘貼鋼板或型鋼對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，遵守相應(yīng)的加固規(guī)則和注意事項(xiàng)，首先做好對(duì)混凝土基層的加固處理工作，給底層涂上材料，做適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)工作，同時(shí)貼上碳纖維片進(jìn)行護(hù)理工作，施工條件在5 ℃以上為最佳，根據(jù)具體情況的改變要及時(shí)調(diào)節(jié)。注意控制好環(huán)境的溫度和濕度，否則很容易造成碳纖維片膠固化。在這一環(huán)節(jié)的工作中需要技術(shù)人員更加細(xì)心和耐心，在把工作做好的同時(shí)兼顧到各個(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)工作，表面涂裝工作更加傾向于物體的美觀，注意施工主次順序[2]。

2.3預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法

在預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，有必要先進(jìn)行模型制作和分析。在模型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要保證設(shè)計(jì)比例模型的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，計(jì)算好每個(gè)環(huán)節(jié)的配筋率和橫截面比例，以便在實(shí)際操作環(huán)節(jié)順利進(jìn)行，盡可能減小與設(shè)計(jì)的誤差。在模型的制作環(huán)節(jié)，要根據(jù)材料的質(zhì)量和體積計(jì)算相應(yīng)的模型樣式，模型采用木模制作，定期修補(bǔ)和維護(hù)，做到最大程度上模擬真實(shí)情況。在設(shè)備測(cè)試和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，要注意在每個(gè)方向都進(jìn)行壓力測(cè)試，使該設(shè)備的結(jié)構(gòu)能夠在各個(gè)方向上承受壓力，為更加真實(shí)地了解到受力狀態(tài)，可以通過觀察記錄裂縫的分布及結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài),量測(cè)整個(gè)結(jié)構(gòu)的截面抗裂性及結(jié)構(gòu)的承載力和延性等手段來實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)語

我國的高層建筑已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)無疑是一個(gè)重大突破。預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)充分考慮到了建筑的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，從整體上提高了高層建筑的質(zhì)量。本文從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，充分考慮到我國設(shè)計(jì)的總體現(xiàn)狀和存在的常見問題，提出一些具有可行性和可靠性的方法，從設(shè)計(jì)計(jì)算、試驗(yàn)到施工都做了大量研究工作,為今后的厚板設(shè)計(jì)提供一些參考。希望我國的高層建筑行業(yè)能夠更快速地發(fā)展下去，使我國成為在建筑行業(yè)處于世界領(lǐng)先地位的國家。

[1] 《疊合式連續(xù)整體結(jié)構(gòu)性能及設(shè)計(jì)方法》科學(xué)技術(shù)成果鑒定證書[Z].組織鑒定單位:全國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì),1991.

[2] 疊合結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究專題科研組.高效預(yù)應(yīng)力砼疊合結(jié)構(gòu)在多層框架中的應(yīng)用研究[A].全國砼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)第三屆委員會(huì)擴(kuò)大會(huì)議交流論文[C].1994.

Ondesignmethodsofprestressinhigh-risebuildings

GuoZhiqiang

(JilinNewCivilEngineeringConstructionEngineeringCo.,Ltd,TaiyuanBranch,Taiyuan030000,China)

In this paper, the author pointed out some common problems in prestress design and operation in the existing high-rise buildings, analyzed the basic principles of prestress design in high-rise buildings, mainly including the overall principle of constructional design, the calculation principle of constructional design and the construction principle of prestressed concrete, etc.. Then, the author proposed some structural requirements and design methods of high-rise buildings, and offered reference for designers, hoping to be helpful for improving the overall quality of prestress design in high-rise buildings.

high-rise buildings, prestress, design methods

TU972

A

1009-6825(2017)26-0038-02

2017-07-02

郭志強(qiáng)(1984- )，男，工程師