陳 衛(wèi) 國(guó)

(1.山西正昊農(nóng)工貿(mào)有限責(zé)任公司,山西 大同 037000; 2.山西省大同監(jiān)獄，山西 大同 037000)

0 引言

我國(guó)居民長(zhǎng)期受到安土重遷傳統(tǒng)思想的影響，一直以來(lái)對(duì)建筑的質(zhì)量要求都比較高。尤其是隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的繁榮，建筑企業(yè)在市場(chǎng)中面臨的競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈，為了取得進(jìn)一步的發(fā)展,提升質(zhì)量已經(jīng)是大的趨勢(shì)。而預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用，不僅給承建單位的施工帶來(lái)了極大的便利，而且也顯著的提高了項(xiàng)目的質(zhì)量。由此可見(jiàn)，對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行分析，并提出經(jīng)濟(jì)合理的實(shí)施方案就成了現(xiàn)階段需要思考的問(wèn)題。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的重要性

1.1 加固項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

項(xiàng)目穩(wěn)固已經(jīng)是老生常談的問(wèn)題，這不僅與項(xiàng)目所使用的建材有關(guān)，而且也受到施工技術(shù)的影響。傳統(tǒng)施工技術(shù)甚少考慮到項(xiàng)目投產(chǎn)使用后的表現(xiàn)，項(xiàng)目建設(shè)往往著眼于當(dāng)前的質(zhì)量。實(shí)際上在投入使用后，民用建筑除了會(huì)受到項(xiàng)目自重的荷載以外，同時(shí)還承擔(dān)了人以及其他物件的重力。由于在建設(shè)初期未能充分地考慮到這些問(wèn)題，就導(dǎo)致建筑項(xiàng)目在投入使用后迅速出現(xiàn)了裂縫等問(wèn)題。而預(yù)應(yīng)力混凝土則是對(duì)受力鋼筋事先預(yù)加一個(gè)荷載，這樣一來(lái)就能夠平衡后期的外界荷載，達(dá)到穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的目的。不僅如此，通過(guò)這種特殊的處理方式還能夠提升混凝土結(jié)構(gòu)的剛性，極大地減少了由于后期過(guò)量荷載造成的形變問(wèn)題。尤其是在超高層建筑項(xiàng)目中，為了達(dá)到國(guó)家制定的抗震標(biāo)準(zhǔn)，通常都會(huì)采用這一技術(shù)。

1.2 延長(zhǎng)使用壽命

傳統(tǒng)施工技術(shù)在落實(shí)施工方案的過(guò)程中，還存在機(jī)械呆板的問(wèn)題，往往對(duì)于建筑項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)變化的應(yīng)對(duì)能力較差。比如，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑過(guò)程中沒(méi)有顧及到環(huán)境的濕熱變化，從而造成了內(nèi)部的裂縫問(wèn)題。而一旦產(chǎn)生裂縫就有可能滲水發(fā)霉，直接影響到項(xiàng)目整體的運(yùn)行。尤其是當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層消失，則可能使項(xiàng)目的生命周期被縮短。此外，建筑自重以及外界的荷載也會(huì)加劇裂縫，使其不斷擴(kuò)大加深。而預(yù)應(yīng)力技術(shù)則能夠明顯的降低受拉模塊的剪應(yīng)力，以此來(lái)平衡內(nèi)部巨大的壓應(yīng)力。這樣一來(lái)，項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)所承受的荷載就得到了有效的降低，延長(zhǎng)了項(xiàng)目的使用壽命。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工要點(diǎn)

2.1 孔道選點(diǎn)布置

通常來(lái)說(shuō)，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)采用留孔壓漿的方式，其中孔道的選點(diǎn)與開(kāi)挖尤其重要。首先，在開(kāi)孔的過(guò)程中應(yīng)該視具體的項(xiàng)目來(lái)敲定半徑，一般來(lái)說(shuō)必須高于鋼絞線2 mm～5 mm。這種做法是為了減少預(yù)應(yīng)力筋和孔道之間的摩擦，從而避免了松弛應(yīng)力的損失。其次，孔道設(shè)計(jì)的半徑還需要達(dá)到混凝土粗骨料的七成以上。只有保障了開(kāi)孔的尺寸規(guī)格，才能給建筑項(xiàng)目的安全穩(wěn)固打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土澆筑凝固后，預(yù)應(yīng)力筋才能承受住內(nèi)部的應(yīng)力，不會(huì)造成裂縫和脫落的現(xiàn)象。最后值得一提的是，目前在預(yù)應(yīng)力施工中一刀切的現(xiàn)象較為普遍。實(shí)際上在徑向與橫向上模塊的受力情況有較大的差別，因此也應(yīng)該進(jìn)行分類討論。在徑向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，需要使開(kāi)孔大小略低于孔道之間的距離；而在橫向結(jié)構(gòu)中，需要使開(kāi)孔大小低于孔道間距的75%。

2.2 安放預(yù)應(yīng)力筋

預(yù)應(yīng)力筋的安放是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也同樣是最容易出現(xiàn)紕漏的重災(zāi)區(qū)。首先，在固定錨的制作綁扎方面，需要提前預(yù)綁以及與現(xiàn)場(chǎng)安放相結(jié)合。在預(yù)應(yīng)力筋完成張拉后，就應(yīng)該進(jìn)行錨具的制作，并且及時(shí)地運(yùn)送到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。由于鋼絞線在彎曲的狀態(tài)下容易折損，因此還必須使用到夾片來(lái)進(jìn)行固定。當(dāng)清潔以及準(zhǔn)備工作就緒后，就可以著手預(yù)應(yīng)力筋的安放。為了避免或者減少傾斜問(wèn)題的發(fā)生，施工人員就必須借助于固定架來(lái)輔助。同時(shí)在孔道的端口事先開(kāi)挖直徑不小于20 mm的孔槽，并利用塑料等密封的材料進(jìn)行綁扎。通過(guò)這種隔絕處理，不僅能夠使結(jié)構(gòu)內(nèi)部不受建筑垃圾的污染，而且也可以有效地控制泥漿的泄漏。除此之外，還應(yīng)該鋪設(shè)相應(yīng)的錨墊板來(lái)固定孔道，不斷地將預(yù)應(yīng)力筋壓入受拉模塊中。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的有限元分析

3.1 模型的建立

有限元分析法是通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立，來(lái)反映出建筑結(jié)構(gòu)荷載的幾何工況。這種能夠通過(guò)有限的單元使模擬的數(shù)值無(wú)限趨近真實(shí)情況，從而給建筑預(yù)應(yīng)力施工提供有力的數(shù)據(jù)支持。尤其是隨著技術(shù)的成熟，信息化手段也開(kāi)始逐漸應(yīng)用到有限元分析中，常見(jiàn)的ANSYS專業(yè)軟件就能在極短的時(shí)間內(nèi)計(jì)算出合理的預(yù)應(yīng)力區(qū)間。筆者首先選取了建筑結(jié)構(gòu)中的某受拉模塊，其長(zhǎng)約10 m，高為1 m，寬則為0.5 m。在受拉模塊的兩端同時(shí)固定等量的HRB335鋼筋，然后在ANSYS中輸入具體的鋼筋直徑參數(shù)，就能夠得出預(yù)應(yīng)力的變化情況。而通過(guò)對(duì)比不同荷載下受拉模塊的表現(xiàn)，就能夠得出最佳的建筑施工方案。

3.2 模擬的方法

關(guān)于預(yù)應(yīng)力施工的具體應(yīng)用以及模擬方法，一直以來(lái)也具有較大的爭(zhēng)議。這不僅關(guān)乎到最終的項(xiàng)目質(zhì)量，而且也與建設(shè)投入、運(yùn)作成本有著直接的關(guān)系。本文在模型中主要使用了常見(jiàn)的降溫以及初始應(yīng)力法來(lái)對(duì)比，希望能夠得出成本低廉、效果突出的施工方法。由于混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)澆筑過(guò)程中容易受到熱脹冷縮的影響，因此在體積變化的過(guò)程中就會(huì)使應(yīng)力相應(yīng)改變。因此，施工人員可以事先對(duì)受拉模塊進(jìn)行降溫處理，并通過(guò)數(shù)據(jù)化的運(yùn)算來(lái)總結(jié)出普遍性的規(guī)律。筆者將模塊中使用的HRB335鋼筋的膨脹系數(shù)輸入到軟件中，同時(shí)改變工況環(huán)境的整體質(zhì)量，以此給受拉模塊造成一個(gè)應(yīng)力。而隨著溫度的上下浮動(dòng)，結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力矢量方向和大小也隨之改變。同時(shí)還可以基于受拉模塊來(lái)建立幾何模型，通過(guò)堆載等方式預(yù)先施加一個(gè)應(yīng)力。這樣一來(lái)建筑項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)就能夠趨于穩(wěn)定，投產(chǎn)后出現(xiàn)傾斜、形變的現(xiàn)象就會(huì)顯著的減少。在兩種不同模擬方法的荷載下，兩者的應(yīng)力差距情況如圖1所示。

3.3 計(jì)算結(jié)果

經(jīng)過(guò)對(duì)兩種施工技術(shù)以及初始模塊的對(duì)比可以得出，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用能夠大幅度提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而根據(jù)圖1可知，降溫法與預(yù)應(yīng)力施加法的應(yīng)力差距微乎其微，因此在建設(shè)過(guò)程中主要還是根據(jù)具體的情況和成本問(wèn)題進(jìn)行綜合的考量。一般來(lái)說(shuō)，降溫法的效果立竿見(jiàn)影，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到項(xiàng)目的使用標(biāo)準(zhǔn)，因此在業(yè)界的應(yīng)用范圍較為廣泛。而預(yù)應(yīng)力施加法雖然較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但是由于需要過(guò)程時(shí)間的等待往往與建設(shè)工期造成沖突。

4 結(jié)語(yǔ)

在民用建筑領(lǐng)域隨著競(jìng)爭(zhēng)的加大和項(xiàng)目難度的提升，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)是大勢(shì)所趨。這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠提升建筑項(xiàng)目的質(zhì)量，而且在發(fā)揮穩(wěn)固作用的同時(shí)也能夠減輕自重，為建設(shè)企業(yè)控制了成本。本文簡(jiǎn)述了預(yù)應(yīng)力施工在當(dāng)代建筑中應(yīng)用的意義，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了若干要點(diǎn)環(huán)節(jié)。并在此基礎(chǔ)上通過(guò)具體模型的對(duì)比，分析了兩種施工方案的優(yōu)缺點(diǎn)。希望通過(guò)本文給建筑行業(yè)形成啟發(fā)。當(dāng)然，本文的研究還十分有限，未能涉及到預(yù)應(yīng)力施工的諸多方面，此后還應(yīng)該集思廣益，推動(dòng)建筑行業(yè)的進(jìn)步。