李鴻興

（中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司 重慶沙坪壩 400037）

0 引言

與其他房屋加固技術(shù)相比，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)加固工程中有著較強(qiáng)的適用性，在建筑承載結(jié)構(gòu)主體截面外建立體外預(yù)應(yīng)力體系，應(yīng)用轉(zhuǎn)向裝置和錨固傳遞預(yù)應(yīng)力。將體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)用在房屋建筑結(jié)構(gòu)加固中，不僅可以提升建筑結(jié)構(gòu)受力性，也能夠提高房屋承載能力與結(jié)構(gòu)剛性，預(yù)防建筑裂縫和變形問(wèn)題，延長(zhǎng)建筑使用壽命。

1 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)相關(guān)概述

房屋建筑加固工程中，應(yīng)用的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)也被稱為體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，該技術(shù)主要用于加固混凝土的結(jié)構(gòu)工程中，通過(guò)對(duì)體外索結(jié)構(gòu)的加固使其達(dá)到防腐效果。以往的建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)主要是在混凝土中放置預(yù)應(yīng)力筋，這項(xiàng)工作會(huì)將工程量增加，不利于保持施工進(jìn)度，而體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)更加快捷便利，可以直接在建筑結(jié)構(gòu)外部使用。以結(jié)構(gòu)主體與截面錨固定作為建筑主體的截面外固定方式，建筑主體結(jié)構(gòu)能夠接收該處傳導(dǎo)的應(yīng)力，完善結(jié)構(gòu)受力性，在提升建筑承受能力的同時(shí)，強(qiáng)化建筑物的剛性。

分析體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾方面：①當(dāng)房屋建筑出現(xiàn)撓度問(wèn)題或者墻面裂縫問(wèn)題時(shí)，建筑加固改造適合使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)。該技術(shù)見(jiàn)效快，可保證施工質(zhì)量；②體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)中需要使用鋼絞線，該材料柔韌性較高，強(qiáng)度大，方便施工設(shè)計(jì)，易于成型；③在應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)時(shí)，可以繼續(xù)使用房屋加固工程原有的梁體結(jié)構(gòu)，該技術(shù)可避免不必要的浪費(fèi)，降低加固成本；④應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以最大程度上提升鋼筋共振性能，同時(shí)也提升了房屋結(jié)構(gòu)主體的抗腐蝕性與耐久性[1]。

2 體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在房屋建筑加固改造工程中的應(yīng)用研究

2.1 在雙向交叉框架梁中應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)

某房屋建筑工程原有的結(jié)構(gòu)框架梁截面規(guī)格為700×500mm，柱網(wǎng)規(guī)格為8400×8400mm，板的厚度為200mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。建筑結(jié)構(gòu)在使用的過(guò)程中發(fā)生了功能變化，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)從過(guò)去的每平米3.5kN 提升到15kN，原有結(jié)構(gòu)中的雙向框架梁配筋無(wú)法滿足當(dāng)前建筑的承載極限狀態(tài)要求，梁結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下使用可能會(huì)面臨開(kāi)裂或撓度問(wèn)題，因此，有必要對(duì)該建筑使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，從而強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的加固效果。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以對(duì)建筑的框架梁起到加固作用，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在框架梁中對(duì)6 束與8 束體外高強(qiáng)度、低松弛1860N/mm2的鋼絞線分別配置。需要將張拉應(yīng)力的規(guī)格控制在930N/mm2，可采用折線的方式進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的布置，在梁下部分和梁上支座折點(diǎn)位置用鋼節(jié)點(diǎn)過(guò)渡。

房屋建筑加固工程完成后，預(yù)應(yīng)力索將會(huì)長(zhǎng)期暴露在外，導(dǎo)致框架梁面臨著腐蝕問(wèn)題。為防止潮濕的空氣對(duì)預(yù)應(yīng)力索產(chǎn)生腐蝕，施工時(shí)建議使用擁有抗腐蝕能力的材料，比如鍍鋅材質(zhì)的鋼絞線。鍍鋅鋼絞線不僅抗腐蝕性強(qiáng)，且可以同無(wú)粘結(jié)工藝相結(jié)合，使鋼絞線周圍包裹著高密度聚乙烯保護(hù)層，強(qiáng)化對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的保護(hù)。相關(guān)人員還設(shè)計(jì)出群錨防松蓋，防止夾片長(zhǎng)時(shí)間使用而出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題，保障錨具功能完善，這種防松蓋與錨環(huán)的規(guī)格需要相互匹配，開(kāi)孔位置需按照預(yù)應(yīng)力索的數(shù)量選擇，開(kāi)孔孔徑必須必預(yù)應(yīng)力索直徑大，比夾片外徑小。防松蓋張拉后穿入預(yù)應(yīng)力索，一直到夾片后部位置，用螺栓將錨環(huán)固定，這種加固方式能夠有效延長(zhǎng)錨具使用壽命。固定鋼節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)膠和錨栓如果達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，可對(duì)其張拉，張拉之前應(yīng)將預(yù)應(yīng)力索做預(yù)緊處理，保證預(yù)應(yīng)力索能夠均勻受力，保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。因此，應(yīng)采用分級(jí)對(duì)稱的張拉方法，盡量在梁的兩側(cè)一同張拉。

想要讓豎向方力更大，而彎折的預(yù)應(yīng)力索角度不會(huì)太大，可以在距離板端1/3 處布置預(yù)應(yīng)力彎折點(diǎn)，如圖1 所示。這樣的轉(zhuǎn)向節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，在梁頂中會(huì)存在連續(xù)的預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向節(jié)點(diǎn)，過(guò)渡時(shí)可使用圓弧形曲面，增加彎折點(diǎn)接觸面積，降低接觸應(yīng)力。為了避免預(yù)應(yīng)力筋有死彎，當(dāng)梁頂處于雙向交叉時(shí)可設(shè)置轉(zhuǎn)向節(jié)點(diǎn)。鋼索梁底與鋼托件的接觸面應(yīng)采用圓弧的過(guò)渡形式，保證連接梁底可靠，能夠雙向構(gòu)造張拉節(jié)點(diǎn)[2]。

2.2 在板柱結(jié)構(gòu)樓板中應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)

房屋建筑加固改造工程的主體結(jié)構(gòu)施工完成后，需要在地下負(fù)一層夾層頂板中心處設(shè)置噴泉，整體重量為23t。這一設(shè)計(jì)將會(huì)給工程結(jié)構(gòu)帶來(lái)荷載問(wèn)題，為了提高結(jié)構(gòu)承載力并滿足結(jié)構(gòu)使用功能，可對(duì)地下負(fù)一層的夾層頂部軸的樓板進(jìn)行加固。其中加固板的厚度有500mm，板的長(zhǎng)度為10×8.8m，板頂標(biāo)高為-0.250m。經(jīng)分析后，該工程決定采用十字交叉索這一體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，圖2 為體外預(yù)應(yīng)力索線形情況與平面布置圖。在設(shè)計(jì)線性與節(jié)點(diǎn)設(shè)置方面，該工程噴泉荷載屬于均勻分布的集中荷載，采用了折線布置的預(yù)應(yīng)力索線性布置類型。工程雙預(yù)應(yīng)力應(yīng)用了十字交叉的形式，預(yù)應(yīng)力筋沿著板對(duì)角線排列。為了加大垂直反作用力，而預(yù)應(yīng)力索的角度無(wú)法達(dá)到彎曲要求，預(yù)應(yīng)力彎曲點(diǎn)在板端1/3 處。在布置中可使用跨層雙預(yù)應(yīng)力，設(shè)計(jì)板的頂部時(shí)需要額外重視預(yù)應(yīng)力索的雙方位置關(guān)系[3]。

2.3 在預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁和框架抽柱中應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)

體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以用于工程框筒結(jié)構(gòu)，建筑物主體結(jié)構(gòu)建設(shè)完成后，出于多方因素考慮，工程需要再次裝修。裝修打孔改造時(shí)發(fā)現(xiàn)有幾根預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁出現(xiàn)斷裂情況，原有的建筑體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的加固作用不夠理想，這時(shí)需要對(duì)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)展開(kāi)重新加固，并采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固建筑簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。從房屋建筑改造工程的施工特點(diǎn)出發(fā)，由于房屋的梁體部位屬于預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁，梁的一段需要有剪力墻起到承載的作用。因此，需對(duì)體外張拉端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，應(yīng)用錨栓與錨固將節(jié)點(diǎn)在梁側(cè)與墻體外側(cè)固定。

該房屋建筑工程的局部為兩跨框架梁，跨度可以達(dá)到8m，為了使建筑物可以變化不同功能，需對(duì)中支座結(jié)構(gòu)框架柱展開(kāi)改造施工，將其轉(zhuǎn)化為跨度16m 的單跨框架梁。由于建筑物結(jié)構(gòu)受力特性發(fā)生變化，框架抽住結(jié)構(gòu)的受力情況變得比較復(fù)雜，在建筑結(jié)構(gòu)加固計(jì)劃中需要充分考慮結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)下的加固方案，加大梁截面尺寸，將以往的500×600mm 尺寸增加到800×1100mm。同時(shí)，截面增加后使用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)使用2 束7 孔鍍鋅鋼絞線，框架柱上固定錨固兩端，張拉預(yù)應(yīng)力筋會(huì)對(duì)框架柱產(chǎn)生影響?；炷亮航孛媾c預(yù)應(yīng)力鋼筋增大后，梁跨截面內(nèi)有8500mm2的普通鋼筋，即11 根32mm 直徑鋼筋，分成2 排來(lái)布置。應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行工程加固時(shí)，需要明確以下施工要點(diǎn)：①鍍鋅鋼絞線應(yīng)使用切斷機(jī)與砂輪鋸切斷，不能用電切割或氣切割。鋼絞線和錨具在使用過(guò)程中應(yīng)防止生銹或局部損傷；②體外預(yù)應(yīng)力鋼束可采用兩端張拉的方式，張拉時(shí)兩端應(yīng)同步進(jìn)行；③預(yù)應(yīng)力張拉要求引伸量與張拉力雙控，以張拉力為準(zhǔn)。預(yù)應(yīng)力張拉前，應(yīng)先初應(yīng)力張拉一次。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完畢，嚴(yán)禁撞擊錨頭和鋼束，鋼絞線多余的長(zhǎng)度應(yīng)用機(jī)切割，切割方式和切割后留下的長(zhǎng)度應(yīng)按施工規(guī)范辦。

3 總結(jié)

總而言之，當(dāng)前體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)更多的用于橋梁結(jié)構(gòu)的加固改造工程中，隨著技術(shù)的完善與發(fā)展，施工單位開(kāi)始將體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)用在老舊建筑物的加固改造中，以此完善建筑功能。分析在雙向交叉框架梁、板柱結(jié)構(gòu)樓板、預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁和框架抽柱中體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，充分體現(xiàn)出技術(shù)的優(yōu)越性，保障了施工質(zhì)量，提高了工程經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。