建筑預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計探究

文/張博智 泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京 100082

1、建筑工程中預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)特點

1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土概述

預(yù)應(yīng)力混凝土是為了彌補(bǔ)混凝土過早出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，在構(gòu)件加載以前，預(yù)先給混凝土一個預(yù)壓力，即在混凝土的受拉區(qū)內(nèi)，用人工加力的方法，將鋼筋進(jìn)行張拉，利用鋼筋的回縮力，使混凝土受拉區(qū)預(yù)先受壓力。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)相比于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，優(yōu)點眾多，這種結(jié)構(gòu)的抗裂度與抗?jié)B性都得到了大幅提高，使結(jié)構(gòu)的受力性能發(fā)生了變化，構(gòu)建的實際剛度得到了增強(qiáng)，構(gòu)件的變形量逐步減小，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)制作的梁，會減少梁實際承受的剪力與主拉應(yīng)力，這種梁耐疲勞性強(qiáng)，穩(wěn)定性更強(qiáng)，更安全。

1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土特點介紹

1.2.1 抗裂性好、剛度大

在很多的建筑工程中，最經(jīng)常遇到的問題就是混凝土的開裂問題，這在很大程度上影響了工程的質(zhì)量和破壞了建筑的結(jié)構(gòu)，其主要產(chǎn)生的原因是因為混凝土鋼筋受到剪力和應(yīng)力而產(chǎn)生的形變。預(yù)應(yīng)力混凝土能夠?qū)?gòu)件提供預(yù)應(yīng)力，從而在一定程度上減弱了混凝土受到的應(yīng)力，降低了形變的發(fā)生概率，從而保證了混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了剛度，增加了耐久性。

1.2.2 節(jié)省材料、重量較輕

預(yù)應(yīng)力混凝土采用的材料具有高強(qiáng)度、高輕度、高耐久性的建筑材料，與普通的鋼筋混凝土相比，在建筑施工中只需要很少的材料就可以達(dá)到理想的應(yīng)用效果，因此在結(jié)構(gòu)上預(yù)應(yīng)力混凝土的自重較輕。在施工階段比較具有優(yōu)勢。

1.2.3 抗震性、抗?jié)B性好

預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)較為均勻，并且收縮性低，不會產(chǎn)生明顯的空隙，因此與普通的鋼筋混凝土相比，其在施工工程中對雨水的抵抗能力較強(qiáng)，防滲能力優(yōu)秀，并且其具有很好的剛度和穩(wěn)定性，因此又具備足夠的抗震性。

2、建筑預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的設(shè)計驗算

在對建筑預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計驗算時，首先要滿足施工階段的條件。在荷載方面，預(yù)應(yīng)力荷載必須由減去第一批預(yù)應(yīng)力損失的預(yù)應(yīng)力來確定，至于其他方面要以實際施工情況的極限荷載來確定。在實際施工時，設(shè)計人員應(yīng)考慮好實際的支撐條件來進(jìn)行方案的設(shè)計運(yùn)作，通過模板的周轉(zhuǎn)情況，確定施工階段的支撐條件和荷載條件。對于施工中的設(shè)計驗算內(nèi)容，首先要保證在支撐條件和相應(yīng)的荷載下，混凝土結(jié)構(gòu)必須具有安全性、科學(xué)性和穩(wěn)定性。然后，在實際的施工階段中，所選用的建筑材料不可以超過規(guī)定允許的范圍。

2.2 抗震性能的設(shè)計

無論什么建筑，都應(yīng)該具有一定的抗震性能，這個問題在全國乃至全世界都是一個重點的問題。但跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)大多應(yīng)用于大型的公共建筑之中，這些公共建筑建成之后，人員都相對密集，若是其抗震等級不達(dá)標(biāo)的話，一旦發(fā)生地震等一系列自然災(zāi)害，將會造成重大的人員傷亡與財產(chǎn)損失，因此，在對其進(jìn)行設(shè)計時，抗震性的設(shè)計師重中之重。在進(jìn)行具體的設(shè)計中，可以通過利用豎向的預(yù)應(yīng)力加固其結(jié)構(gòu)來達(dá)到抗震目的，這種形式的結(jié)構(gòu)可以郵箱的對水平荷載進(jìn)行抵御，有利于在震后的恢復(fù)。此外，在震區(qū)的建筑應(yīng)對結(jié)構(gòu)的延性提出更高的要求，一般措施是用小配筋率對其鋼筋進(jìn)行限制，避免出現(xiàn)裂紋等。

2.3 混凝土結(jié)構(gòu)的屬性設(shè)計

混凝土在當(dāng)今建筑中起到了核心的作用，所以在設(shè)計中，一定要注意驗算混凝土的適用性和耐久性。首先，對荷載下的混凝土結(jié)構(gòu)的撓度進(jìn)行檢驗，一定要注意撓度值不能超過規(guī)定范圍。如果發(fā)生意外，相關(guān)工作人員必須盡快采取補(bǔ)救措施。另一方面，就是對裂縫的控制要求，針對每一種情況，在規(guī)定范圍內(nèi)對裂縫的要求都有所不同。例如，對于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的混凝土在短期荷載情況下，則不能出現(xiàn)裂縫。在長期荷載情況下，則不能有拉應(yīng)力。而對于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的混凝土，對裂縫的控制則分為一和二兩個等級，每個等級的要求大不相同。如果進(jìn)行一級控制，不能出現(xiàn)拉應(yīng)力。如果進(jìn)行二級控制，則不能出現(xiàn)裂縫。并且，如果相關(guān)人員要進(jìn)行設(shè)計驗算時，針對預(yù)應(yīng)力混凝土的拉應(yīng)力，要準(zhǔn)確確定數(shù)值，短期效應(yīng)取值0.6，長期效應(yīng)取值0.25。經(jīng)過多年設(shè)計經(jīng)驗表明，如果在施工中，混凝土結(jié)構(gòu)的外界環(huán)境和自身狀態(tài)保持良好，則可適當(dāng)針對短期荷載的裂縫減小控制力，對于裂縫的控制可以降低限度。對于裂縫寬度的限制應(yīng)確保裂縫最大寬度不能大于0.22mm。

3、預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

3.1 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的應(yīng)用

在建筑項目中，通過先張法形成的預(yù)應(yīng)力混凝土，其對建筑項目的鋼筋及對錨固建筑的預(yù)應(yīng)力鋼筋等，都產(chǎn)生了明顯的張拉作用，且效果顯著。首先張拉鋼筋，之后向混凝土內(nèi)部澆筑，再對預(yù)應(yīng)力進(jìn)行傳送，傳送需要借助鋼筋和周圍混凝土間形成的粘度完成，最后，當(dāng)達(dá)到既定的強(qiáng)度要求后，松開鋼筋兩側(cè)，在此澆筑生產(chǎn)環(huán)節(jié)，需使用專門的夾具及其他相關(guān)工具。在整個施工項目中，若混凝土強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計要求，即與設(shè)計強(qiáng)度完全相同時，則預(yù)應(yīng)力鋼筋無需進(jìn)行拉近操作。與此同時，無論是小型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)架，還是中型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)架，其都可采用先張法完成預(yù)應(yīng)力混凝土的生產(chǎn)。先張法預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在操作過程中，需要對預(yù)應(yīng)力進(jìn)行傳送，傳送需要借助鋼筋和周圍混凝土間形成的粘度完成。在操作時，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)法律規(guī)章進(jìn)行。同時，在施工時應(yīng)注意以下兩點，一是先張力臺座應(yīng)達(dá)到既定要求，即強(qiáng)度值、剛度值在規(guī)定范圍內(nèi)；二是就受力中心而言，錨板的高度應(yīng)和預(yù)應(yīng)力鋼筋保持一致，不能出現(xiàn)比預(yù)應(yīng)力鋼筋高，抑或低的情況。

3.2 后張法施工技術(shù)

后張法是指構(gòu)件或澆注混凝土結(jié)構(gòu)的制造。預(yù)應(yīng)力筋在孔位置向前移動。混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，預(yù)應(yīng)力筋穿過預(yù)應(yīng)力孔，并根據(jù)設(shè)計要求控制拉應(yīng)力。最后，預(yù)應(yīng)力錨索用于部件的有限元分析。孔灌漿方法預(yù)應(yīng)力鋼，使混凝土的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)可以預(yù)先張緊。后張緊方法的特征在于預(yù)應(yīng)力肋直接朝向部件延伸。因此，混凝土的彈性壓縮不直接影響預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力的建立。后張法適用于大型構(gòu)件（如桁架）的現(xiàn)場生產(chǎn)。避免長距離運(yùn)輸大型零件的麻煩。后張法是一種預(yù)應(yīng)力工藝。它也可以用來組裝預(yù)制件。諸如大跨度屋頂?shù)却笮蜆?gòu)件可以預(yù)先成形為小塊并運(yùn)輸至施工現(xiàn)場。預(yù)應(yīng)力組合成一個整體。或者在各種部件到位之后，它們可以組裝成預(yù)應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。預(yù)張緊預(yù)應(yīng)力的傳遞主要取決于兩端預(yù)應(yīng)力筋的錨固。

結(jié)語：

預(yù)應(yīng)力混凝土在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中的應(yīng)用，能夠有效的提升建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，使建筑的耐久性以及穩(wěn)定度得到有效的提升，為人民的生命財產(chǎn)安全提供穩(wěn)定的保障。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，我國建筑工程項目的數(shù)量也在不斷的增加，在工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計施工的過程中，科學(xué)合理的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土能夠有效的提升建筑的質(zhì)量，確保我國建筑行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和社會的和諧與經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定。