劉旭

中海文旅設(shè)計(jì)研究(大連)有限公司 遼寧大連 116000

采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建筑工程項(xiàng)目，能夠減弱抗拉應(yīng)力和剪力，以提升建筑工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性、耐久性和剛度，具有滲透性強(qiáng)、抗裂性能高的優(yōu)勢特點(diǎn)，被廣泛使用在高層建筑工程項(xiàng)目、大空間建筑工程項(xiàng)目和大跨度建筑工程項(xiàng)目中。

1 目前預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況與問題

1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在預(yù)應(yīng)力混凝土的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)準(zhǔn)確測量、科學(xué)配置預(yù)應(yīng)力混凝土的加固指標(biāo)，以提高預(yù)應(yīng)力混凝土的抗震性能，增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，滿足工程規(guī)劃目標(biāo)和國家施工規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。工程實(shí)踐中，采用縱向預(yù)應(yīng)力組合鋼筋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略，能夠大幅提升抗震效果，避免建筑工程在地震災(zāi)害中發(fā)生位置偏移，確保居民的財(cái)產(chǎn)與人身安全。

1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的耐久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在預(yù)應(yīng)力混凝土的耐久性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目具體情況，科學(xué)合理選擇混凝土材料，避免使用堿性骨料和鋼筋腐蝕的材料，防止對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，提升工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)耐久性，延長建筑工程項(xiàng)目的使用壽命與年限。

1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土的模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，盡可能多地使用該模型。在這一部分中，應(yīng)注意模型與實(shí)際工程比的準(zhǔn)確性，計(jì)算施工中各環(huán)節(jié)的加固比。以確保在實(shí)際施工中，項(xiàng)目能夠按照設(shè)計(jì)合理有序地進(jìn)行，這樣，施工進(jìn)度就能盡量提高。同時(shí)，建筑材料必須與精確計(jì)算的質(zhì)量和體積相結(jié)合，以保證結(jié)構(gòu)施工的完整性和準(zhǔn)確性。然后對模型進(jìn)行測試，對其施加壓力，以檢測其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和實(shí)際效果，從而使預(yù)應(yīng)力的應(yīng)力能夠盡可能提前被理解，并找出影響質(zhì)量的原因，加以解決，避免在實(shí)際工程工作中出現(xiàn)類似情況[1]。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略

2.1 預(yù)應(yīng)力鋼混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

預(yù)應(yīng)力鋼混凝土具有承載能力高、剛度高、截面小、易開裂等優(yōu)點(diǎn)。適用于大跨度、重載結(jié)構(gòu)。課題組進(jìn)行了10榀接近足尺的大比例預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架的豎向靜力及豎向低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，對破壞模式、斷裂發(fā)育和分布、剛度變化、力矩調(diào)制和地震性能等方面進(jìn)行了一系列相關(guān)研究。提出了考慮次內(nèi)力包括次彎矩和次軸力的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)極限承載力、抗裂能力、剛度和最大裂縫寬度的計(jì)算方法。需要注意的是，國家規(guī)范中計(jì)算彎曲承載力的默認(rèn)公式是鋼上的法蘭承受壓力，可能不適用于拉壓情況。在需要精確計(jì)算結(jié)果的情況下建議參考文獻(xiàn)，但計(jì)算過程相對復(fù)雜。

2.2 體外預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與體內(nèi)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相比具有截面小、重量輕、易更換的特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于新結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的加固。在體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，應(yīng)特別注意外筋的防腐措施，以避免外筋的腐蝕。體外預(yù)應(yīng)力梁和非粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁在受力原理上基本相同，因此可以用非粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁的方法計(jì)算其彎曲承載力。然而，與非粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相比，體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)仍有二次效應(yīng)，因此預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力增量明顯小于非粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)[2]。

2.3 纖維復(fù)合材料鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼等鋼的腐蝕一直存在。纖維肋材的使用徹底解決了腐蝕問題。其抗拉強(qiáng)度高，耐蝕性強(qiáng)，耐蝕性低，非常適合作為預(yù)應(yīng)力使用。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的材料、技術(shù)應(yīng)用

3.1 緩粘結(jié)筋的技術(shù)應(yīng)用

緩粘結(jié)筋作為一種新技術(shù)，避免了無粘結(jié)筋與有粘結(jié)筋各自的缺點(diǎn)。它能在拉伸階段和混凝土之間自由滑動(dòng)，接近非粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，能有效降低預(yù)應(yīng)力損失。在使用階段，隨著緩粘結(jié)劑的凝固，預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土之間的鍵結(jié)得到有效實(shí)現(xiàn)，此時(shí)可視為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

3.2 混合配置筋的技術(shù)應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有粘結(jié)和非粘結(jié)混合構(gòu)型，結(jié)合了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力混凝土使用效率高，便于預(yù)應(yīng)力混凝土的線性優(yōu)化，預(yù)應(yīng)力混凝土損失較小，局部壓力大，結(jié)構(gòu)變形恢復(fù)能力好，節(jié)點(diǎn)性能好，施工方便快捷，便于分批張拉，工期短。這種結(jié)構(gòu)特別適用于由極限狀態(tài)的正常使用控制的大跨度重載結(jié)構(gòu)，也可用于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)[3]。彎曲極限承載力與普通預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法相同，但給出了適用于預(yù)應(yīng)力筋和梁中非粘結(jié)筋混合的極限應(yīng)力增量計(jì)算公式。

3.3 數(shù)控預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力張拉是預(yù)應(yīng)力施工中的一項(xiàng)基本技術(shù)。目前存在著拉伸精度低、不能同步施工等缺陷。該組研制的數(shù)字智能張緊設(shè)備將信息技術(shù)與預(yù)應(yīng)力張緊結(jié)構(gòu)相結(jié)合。通過計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，智能張緊裝置可以準(zhǔn)確控制預(yù)應(yīng)力施工過程，提高施工精度，實(shí)現(xiàn)施工過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并提取施工的關(guān)鍵參數(shù)上傳并保存到遠(yuǎn)程服務(wù)器上，方便重新檢查。在數(shù)字智能拉伸系統(tǒng)的發(fā)展過程中，通過四代機(jī)的反復(fù)改進(jìn)，其功能部件完善、性能穩(wěn)定[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)在高層建筑工程項(xiàng)目、大空間建筑工程項(xiàng)目和大跨度建筑工程項(xiàng)目中的普遍使用，有效提升了工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，確保了建筑工程項(xiàng)目的質(zhì)量。作為建筑工程的設(shè)計(jì)企業(yè)及其設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合具體工程情況與經(jīng)濟(jì)條件，優(yōu)化預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案，提升工程項(xiàng)目的防滲性能、抗震性能和耐久性能，合理選擇材料與技術(shù)，為建筑工程爭取利潤收益，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)[5]。