蔣志恒

中建七局安裝工程有限公司（450000）

1 大跨度房屋建筑工程中預(yù)應(yīng)力項目總體概述

大跨度房屋建筑工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比具有很大的優(yōu)勢，其評估指標(biāo)為:①建筑截面預(yù)應(yīng)力的儲備度；②預(yù)應(yīng)力儲備度的衰減率；③名義裂縫寬度作為大跨度房屋建筑工程中預(yù)應(yīng)力衰減程度。這3個評估指標(biāo)綜合了各種因素的影響，能夠更好地對房屋建筑工程預(yù)應(yīng)力的程度進(jìn)行分級和評估。利用Ansys仿真軟件，通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法，對建筑項目的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行模型仿真、數(shù)值仿真和模擬計算。在軟件仿真計算過程中，需要設(shè)置一定的邊界條件和仿真終止條件，從而更好地保障仿真的順利進(jìn)行。常用的邊界條件主要包括了單元類型、模擬預(yù)應(yīng)力值、網(wǎng)格劃分等，通過相關(guān)的參數(shù)設(shè)置能夠更好地模擬試驗的各種數(shù)學(xué)模型。另外，通過對建筑工程中預(yù)應(yīng)力衰減程度的計算和仿真，能夠得到預(yù)期的預(yù)應(yīng)力值，這個模型得到的仿真結(jié)果需要和實際結(jié)果進(jìn)行擬合和測試，從而更好地判斷模型的魯棒性和可靠性，判斷其是否能夠應(yīng)用在實際工程領(lǐng)域當(dāng)中。通過分析本項目的實際結(jié)果，基于大跨度房屋建筑工程中預(yù)應(yīng)力的評估方法具有較高的用戶滿意度，評價結(jié)果與實際值吻合較好，平均能耗為80 J。這種方法與行業(yè)現(xiàn)有的方法進(jìn)行比較，在很多方面具有優(yōu)勢，能夠為大跨度房屋建筑工程中預(yù)應(yīng)力的計算提供理論支撐[1]。

2 大跨度房屋建筑工程中預(yù)應(yīng)力的估計與測試

大跨度的預(yù)應(yīng)力衰減程度的評價指標(biāo)主要包括儲備程度λ、建筑橫截面受到的預(yù)應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力的衰減率η及裂縫寬度Wfkr。通過對預(yù)應(yīng)力的評估和測試，能夠降低建筑的耗能評估值，從而有效提高了用戶的滿意度。同時，為了更好地反映供應(yīng)和需求之間的相關(guān)性,可以通過參數(shù)λ來反映這個指標(biāo)的變化。λ的表達(dá)式為:

其中，M0r代表截面的彎矩，Msn代表短期作用下的組合彎矩。

另外，還需要有效地考慮截面預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力衰減指標(biāo)的情況，編制預(yù)應(yīng)力截面抗裂性綜合評估定級表（見表1）。

表1 評估定級表

表1中，Es代表被測項目所承受預(yù)應(yīng)力的最大上限值，而λI表示的是被測項目在受到外力拉伸為0時所測得的數(shù)值。λII和λIII都是指被測項目在受到邊緣拉力時的極限開裂數(shù)值。EX表示的是被測項目的預(yù)應(yīng)力最小數(shù)值[2]。

3 大跨度房屋建筑工程中預(yù)應(yīng)力估計與測試的實現(xiàn)

在使用相關(guān)方法對預(yù)應(yīng)力衰減指標(biāo)進(jìn)行計算和分析之后，為了更好地驗證計算結(jié)果是否正確以及計算數(shù)值是否在一定的誤差之內(nèi)，這需要使用特定的仿真軟件對其進(jìn)行仿真。一般常使用Ansys軟件來進(jìn)行仿真。利用仿真軟件來模擬最合適的外界情況，通過相應(yīng)的仿真來獲得被仿真對象的預(yù)應(yīng)力數(shù)值，然后將仿真數(shù)值與理論計算數(shù)值進(jìn)行比較和分析，判斷是否滿足一致性要求及可能產(chǎn)生誤差的原因。另外，為了使得仿真數(shù)值能夠更好地反應(yīng)房屋建筑的真實情況，需要對混凝土參數(shù)及鋼筋參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置。常使用的軟件主要是Solid65（模擬混凝土)以及Link8（模擬鋼筋）。

在仿真過程中模擬預(yù)應(yīng)力數(shù)值的方法主要可以分為整體法和外荷載法。這兩種方法各有各的應(yīng)用場景和缺陷。但是整體法在數(shù)據(jù)誤差方面更具有優(yōu)勢。文章采用整體法來預(yù)測預(yù)應(yīng)力的數(shù)值。

整體法使用注意事項:①在網(wǎng)孔劃分過程中，需要盡可能地使單元格和保護(hù)層之間的厚度數(shù)值保持一致；②為了使仿真能夠正常開展，需要在軟件中設(shè)置一定的邊界條件，邊界條件設(shè)置的好壞直接決定了仿真的效果和仿真時間。一般在使用Ansys仿真軟件進(jìn)行測試的過程中，主要采用下列公式計算最終預(yù)應(yīng)力的數(shù)值:

其中，fcu為大跨度建筑施工中預(yù)應(yīng)力的估計值，F(xiàn)為被測試項目的破壞荷載，A為預(yù)應(yīng)力的受力面積數(shù)值。

4 試驗結(jié)果與分析

本試驗主要采用的仿真環(huán)境為matlab2017。仿真對象是某大學(xué)新建教學(xué)樓。其中:預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換梁6根，跨度范圍是35 m，梁寬為700 mm，梁高為2 500 mm；混凝土的強度等級為C45。主要測試的實驗指標(biāo)包括:

1）用戶滿意度。

2）仿真數(shù)值與理論計算數(shù)值的擬合情況。

3）整個實驗過程中的能耗水平。

5 結(jié)語

綜上所述，應(yīng)用大跨度房屋建筑工程中預(yù)應(yīng)力的相關(guān)技術(shù)能夠最大程度地提高評估的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。當(dāng)前，很多預(yù)應(yīng)力技術(shù)研究成果已經(jīng)應(yīng)用到大跨度、大空間結(jié)構(gòu)建設(shè)中，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)了重要的力量。預(yù)應(yīng)力在房屋建筑工程中的應(yīng)用對于房屋建筑行業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。