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        預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高層及超高層建筑中的應(yīng)用分析

        2020-07-25 08:14:10龔凱
        工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2020年13期
        關(guān)鍵詞:張法孔道張拉

        龔凱

        (五礦二十三冶建設(shè)集團(tuán)有限公司,長(zhǎng)沙410000)

        1 引言

        隨著現(xiàn)代高層及超高層建筑的發(fā)展,預(yù)應(yīng)力混凝土的運(yùn)用越來(lái)越廣泛,通過(guò)高強(qiáng)混凝土、預(yù)應(yīng)力束的應(yīng)用,可有效提高構(gòu)件受力性能、抗震性能以及耐久性。同時(shí),預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件自重較輕、截面尺寸小,有利于增加建筑使用空間,具有良好的綜合效益。本文主要圍繞預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)分析。

        2 高層建筑預(yù)應(yīng)力技術(shù)分析

        隨著我國(guó)現(xiàn)代城市的發(fā)展,大量的建筑工程開(kāi)始朝著高層、大跨、大柱網(wǎng)的方向發(fā)展,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)憑借著優(yōu)良的受力性能實(shí)現(xiàn)了大范圍的推廣應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力混凝土主要是在混凝土受拉區(qū)施加壓應(yīng)力,有效抵消拉應(yīng)力,保證結(jié)構(gòu)安全可靠【1】。

        與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)可歸納為如下幾點(diǎn):

        1)可有效提高構(gòu)件受力性能,克服普通混凝土抗拉能力較弱的缺點(diǎn);

        2)有利于減少構(gòu)件截面尺寸,通過(guò)高強(qiáng)度混凝土、鋼筋材料的使用,在保證構(gòu)件性能的同時(shí),可減小構(gòu)件尺寸、減輕結(jié)構(gòu)自重;

        3)可有效提高構(gòu)件(結(jié)構(gòu))耐久性能,減少混凝土開(kāi)裂,延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命;

        4)有利于改善建筑結(jié)構(gòu)抗震性能,可用于大跨、重載、高聳建筑。

        綜上,高層建筑預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)顯著,但結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析可知,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工難度相對(duì)較大,本文主要圍繞相關(guān)施工技術(shù)要點(diǎn)展開(kāi)分析。

        3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高層及超高層建筑中的應(yīng)用

        3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土分類情況

        結(jié)合我國(guó)高層及超高層建筑中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用情況分析可知,預(yù)應(yīng)力混凝土有多種,具體分類情況如表1 所示。

        表1 預(yù)應(yīng)力混凝土分類

        結(jié)合相關(guān)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析可知,有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土主要采用先張法施工、后張法灌漿施工;無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土一般均采用后張法施工技術(shù)。

        3.2 預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)

        結(jié)合預(yù)應(yīng)力混凝土分類情況,本文圍繞先張法、后張法展開(kāi)分析。

        3.2.1 先張法施工技術(shù)

        先張法,即:混凝土澆筑前使用承力臺(tái)座/模具張拉預(yù)應(yīng)力,具體工藝流程如圖1 所示。

        圖1 先張法工藝流程

        此方法主要采用高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線進(jìn)行張拉施工,不設(shè)永久錨具,預(yù)應(yīng)力筋多為直線型,工藝簡(jiǎn)單,相應(yīng)的應(yīng)用范圍也較為有限,以受力情況簡(jiǎn)單的中小跨度構(gòu)件備注。

        3.2.2 后張法施工技術(shù)

        后張法,在完成構(gòu)件混凝土澆筑后張拉預(yù)應(yīng)力筋。具體工藝流程見(jiàn)圖2。

        此種工法更為靈活,可根據(jù)構(gòu)件截面布置預(yù)應(yīng)力筋線型,適用范圍較廣。具體施工技術(shù)要點(diǎn)如下:

        1)預(yù)留孔道:根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋線型預(yù)留孔道,包括直線、折線、曲線,孔道準(zhǔn)確定位、固定牢固。

        2)預(yù)應(yīng)力筋制作:成品預(yù)應(yīng)力筋整理順直,以1~1.5m 間距綁扎,下料時(shí)及時(shí)替換污染、損傷預(yù)應(yīng)力筋,采用鋼管限位法控制下料誤差。

        3)預(yù)應(yīng)力筋穿束:包括先穿束法、后穿束法,后者不占用工期、便于清孔,但施工較復(fù)雜,主要方法有人工穿束、卷?yè)P(yáng)機(jī)穿束、穿束機(jī)穿束,具體根據(jù)項(xiàng)目情況選用。

        圖2 后張法工藝流程

        4)預(yù)應(yīng)力筋張拉:包括一端張拉、兩端張拉、分批張拉、分階段張拉、補(bǔ)償張拉等方法,在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工中合理選擇張拉方法,科學(xué)確定張拉順序,落實(shí)張拉應(yīng)力與伸長(zhǎng)值控制。

        5)孔道灌漿:此工序是防止預(yù)應(yīng)力筋銹蝕的重要措施,灌漿前預(yù)留孔道必須沖洗干凈,科學(xué)配制水泥漿,可適當(dāng)添加外加劑或二次灌漿,提高灌漿質(zhì)量【2】。

        4 工程案例

        4.1 工程概況

        本文僅以某綜合大樓為例展開(kāi)分析。該大樓總建筑面積8.57×104m2,地上22 層、地下2 層,采用鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu),建筑空間大,跨度最大達(dá)12.9m,梁截面受限,經(jīng)綜合分析后部分采用有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁,具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

        4.2 預(yù)應(yīng)力施工設(shè)備與人員

        本項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力施工設(shè)備與人員安排如表3 所示。

        4.3 后張法有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)要點(diǎn)

        本項(xiàng)目縱橫向主次預(yù)應(yīng)力梁系構(gòu)造復(fù)雜,施工專業(yè)性要求高,整個(gè)施工過(guò)程貫徹ISO 9001 質(zhì)量管理體系,合理控制工程質(zhì)量。

        表2 有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁設(shè)計(jì)參數(shù)

        表3 預(yù)應(yīng)力施工設(shè)備一覽表

        4.3.1 支撐與模板工程

        本項(xiàng)目采用木模板施工,18mm 厚木芯膠合板+50mm×100mm 厚木枋+φ14mm 加固鋼絞線,混凝土澆筑時(shí)多人看管,防止模板移位、損壞。預(yù)應(yīng)力筋張拉前,拆除樓板底模、支撐,完成張拉后方可拆除預(yù)應(yīng)力梁支撐;所有模板嚴(yán)格根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋穿束位置打孔,穿束完成后封閉梁側(cè)模。

        4.3.2 普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)

        本項(xiàng)目所有鋼筋驗(yàn)收合格后方可進(jìn)場(chǎng),普通鋼筋綁扎需避讓預(yù)應(yīng)力筋,先綁扎普通鋼筋、再鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力孔道,嚴(yán)格根據(jù)預(yù)應(yīng)力大樣圖在模板上標(biāo)注每束預(yù)應(yīng)力孔道位置、支架高度,本工程采用φ10mm 鋼筋作為支架,焊接在箍筋上,間距≤1000mm;由車(chē)間統(tǒng)一制作預(yù)應(yīng)力鋼筋,鋪設(shè)金屬波紋管、錨墊板;完成鋪管后,人工穿束,預(yù)應(yīng)力筋采用砂輪切割機(jī)切割;波紋管最高處開(kāi)設(shè)灌漿孔,安裝φ25mm 灌漿管【3】。

        4.3.3 混凝土澆筑

        預(yù)應(yīng)力筋驗(yàn)收合格后,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力梁混凝土澆筑,嚴(yán)禁集中卸料沖擊預(yù)應(yīng)力筋,采用機(jī)械振搗方法,混凝土多留2 組試塊,便于后期確定預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)間?;炷翝仓戤吅螅瑢㈩A(yù)應(yīng)力錨墊板清理干凈,此類工作均穿插在其他工種施工期間,保證工期。

        4.3.4 張拉預(yù)應(yīng)力筋

        本項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力筋張拉施工設(shè)備如表3 所示,張拉前做好設(shè)備檢查、標(biāo)定工作,張拉前由施工單位提供構(gòu)件混凝土強(qiáng)度值,100%達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行張拉,梁端模板拆除、錨板錐行孔、夾片涂抹潤(rùn)滑劑。本項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力框架梁的張拉程序如下所示:0→0.2σcon(量初值)→1.03σcon(量終值)→錨固,根據(jù)梁板分布特點(diǎn)決定采用對(duì)稱張拉方法,張拉后預(yù)應(yīng)力鋼束如圖3所示。

        圖3 張拉后預(yù)應(yīng)力鋼束示意圖

        4.3.5 孔道灌漿及封錨施工

        預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后,灌注水泥砂漿,水灰比0.42,灌漿前將水泥砂漿攪拌均勻,連續(xù)灌漿、打開(kāi)排氣孔,孔外冒水泥砂漿后封孔;完成灌漿后封錨,填寫(xiě)好施工記錄。

        4.4 施工效果

        經(jīng)檢測(cè),本項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力偏差≤2.5%、混凝土梁起拱≤1.5cm,滿足設(shè)計(jì)要求。所有預(yù)應(yīng)力框架梁無(wú)張拉裂縫,預(yù)應(yīng)力分項(xiàng)工程被評(píng)為優(yōu)良。

        5 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,在高層及超高層建筑施工中,預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的應(yīng)用具有受力性能好、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。與普通混凝土相比,預(yù)應(yīng)力混凝土施工程序更為復(fù)雜,尤其是預(yù)應(yīng)力張拉時(shí),需由專業(yè)單位負(fù)責(zé),施工要求高,必須規(guī)范落實(shí)各道工序,合理控制混凝土澆筑和預(yù)應(yīng)力筋張拉質(zhì)量,保證結(jié)構(gòu)受力合理,建筑物整體質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

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