文＿楊智慧（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，副教授，高級工程師，碩士）

邢耀文（廣西珠委南寧勘測設(shè)計院有限公司，高級工程師，碩士）

一、預(yù)應(yīng)力技術(shù)

（一）應(yīng)用范圍

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是指在建筑工程施工時提前向各結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加壓力，使結(jié)構(gòu)在工程中實現(xiàn)部分或完全消除負(fù)載產(chǎn)生的應(yīng)力。該項技術(shù)主要應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)中，能有效解決建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)大、亂、雜等問題，進(jìn)而大大提升工程項目施工質(zhì)量，增強(qiáng)安全性并延長工程的使用壽命，有著廣闊的發(fā)展前景。

（二）技術(shù)原理及施工條件

預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)，通常是在結(jié)構(gòu)受外荷載前，將結(jié)構(gòu)受拉區(qū)進(jìn)行人工張拉鋼筋處理，使結(jié)構(gòu)中的鋼筋彈性收縮達(dá)到受力狀態(tài)，再依次施加預(yù)應(yīng)力。以預(yù)應(yīng)力混凝土為例，施加預(yù)應(yīng)力可使結(jié)構(gòu)在涂裝階段抵消部分或全部的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，從而擴(kuò)展構(gòu)件范圍。此方式在實際施工中不僅能提升混凝土的抗裂性能和結(jié)構(gòu)剛度，還能利用強(qiáng)度數(shù)據(jù)來減輕構(gòu)件重量，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)耐久度的效果。需要注意的是，預(yù)應(yīng)力大小與預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量、拉應(yīng)力等密切相關(guān)，因此施工單位需確保結(jié)構(gòu)具備較高的強(qiáng)度，否則可能會導(dǎo)致組件丟失，影響其制造和使用，預(yù)應(yīng)力混凝土要確保足夠的塑形和黏性，使混凝土結(jié)構(gòu)在損壞前具有良好的變形能力。

（三）施工工藝差異化

預(yù)應(yīng)力技術(shù)包括預(yù)拉伸預(yù)應(yīng)力和后拉伸預(yù)應(yīng)力，這兩種工藝既有相同點也有不同點，各有優(yōu)劣，在實際應(yīng)用中相互配合使用，可達(dá)到最佳施工效果。例如，組合式預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)可以先在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中預(yù)留管道，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到預(yù)應(yīng)力要求后施加預(yù)應(yīng)力；利用特殊錨桿將結(jié)構(gòu)張力固定后在管道中倒入水泥，彌補(bǔ)了單一工藝應(yīng)用需要灌漿的不足。大空間、大跨度的框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用組合式預(yù)應(yīng)力技術(shù)可最大限度提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)性能，進(jìn)而節(jié)約鋼材等原材料損耗，大幅降低施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

二、建筑工程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)相關(guān)要點

（一）準(zhǔn)備階段

準(zhǔn)備階段主要包括施工設(shè)備和材料的準(zhǔn)備，應(yīng)選擇較高資質(zhì)的生產(chǎn)廠家，且具備合格證及質(zhì)量報告，以確保設(shè)備和材料符合行業(yè)施工標(biāo)準(zhǔn)。在使用設(shè)備前需進(jìn)行二次檢驗，以確保設(shè)備和材料外觀良好，各項性能參數(shù)均達(dá)標(biāo)，方能滿足實際施工要求。

（二）預(yù)應(yīng)力鋼筋下料及錨固控制要點

在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋下料時需要根據(jù)實際施工情況掌握鋼絞線長度，鋼絞線放置在設(shè)計區(qū)域內(nèi)，其長度和數(shù)量均不能超出范圍。錨具則在施工現(xiàn)場合適位置制作好后運送到施工現(xiàn)場安裝。

（三）預(yù)應(yīng)力鋼筋定位要點

通常情況下，施工人員利用固定架完成預(yù)應(yīng)力鋼筋的豎向垂直度固定，允許在一定范圍內(nèi)有合理偏差。固定好之后在波紋管頂部鉆直徑20毫米的孔安裝排氣管，安裝后用海綿包裹并纏繞鋼絲固定，接頭處用膠帶密封，以免泄露泥漿，排水管用長度500毫米、直徑25毫米的圓管與塑料板連接制作。

（四）對原材料的質(zhì)量控制

原材料的質(zhì)量控制對預(yù)應(yīng)力技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用效果具有直接影響力，因此施工單位應(yīng)確保原材料采購質(zhì)量并保留原始數(shù)據(jù)，一旦使用了不合格的原材料，不僅無法發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實質(zhì)價值，還會影響建筑物的整體質(zhì)量。

（五）建筑工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)

應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工單位可在施工前完成建筑物的計算，預(yù)估建筑物在施工和投入使用后所承受的應(yīng)力總和。對建筑材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行早期施壓，可顯著提高材料結(jié)構(gòu)的載荷能力，使其在施工和投入使用后發(fā)揮力學(xué)性能，提升建筑物整體質(zhì)量，避免因為施工或使用不當(dāng)造成結(jié)構(gòu)破壞，出現(xiàn)墻體開裂、下陷等問題。另外，在實際應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)中，施工人員需詳細(xì)了解選擇材料、鋼筋選擇與切割、創(chuàng)建合理操作曲線、焊接支架等技術(shù)應(yīng)用流程。從操作流程來看，該技術(shù)并不比其他施工技術(shù)難度高，但在實際應(yīng)用中存在多處細(xì)節(jié)問題，對施工人員專業(yè)水平有一定要求，若要發(fā)揮更大的技術(shù)應(yīng)用價值，施工人員應(yīng)注重建筑物細(xì)節(jié)，在確保施工安全的前提下優(yōu)先處理所有細(xì)節(jié)，以提高建筑物整體性能。

三、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

（一）預(yù)應(yīng)力技術(shù)在裝配整體式預(yù)應(yīng)力混凝土框架中的應(yīng)用

1.技術(shù)應(yīng)用

將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用在裝配整體式預(yù)應(yīng)力混凝土框架中，主要由預(yù)制柱、預(yù)應(yīng)力疊合梁、現(xiàn)澆節(jié)點核心區(qū)組成，采用后張、連續(xù)、曲線預(yù)應(yīng)力筋等工藝施加預(yù)應(yīng)力，灌注套筒連接預(yù)制框架柱的豎向鋼筋，將曲線型波紋管預(yù)埋在預(yù)制框架疊合梁中，通過現(xiàn)澆混凝土連接梁柱節(jié)點，以形成完整的裝配整體式預(yù)應(yīng)力混凝土框架（見圖1）。

2.設(shè)計要點及難點

一是在工程施工時配合使用預(yù)制多段柱技術(shù)，以減少灌漿套筒的使用數(shù)量，提高預(yù)制構(gòu)件的吊裝效率。預(yù)制多段柱能夠更好滿足施工吊裝要求，但節(jié)段處的處理和施工是一大難點，需施工人員具有專業(yè)水平和經(jīng)驗。二是應(yīng)用預(yù)制多段柱技術(shù)，吊裝時可能會在中層節(jié)點處遇到空間不足的問題，使預(yù)制梁無法完成安裝，這一點需要在前期施工設(shè)計中著重考慮。三是多段柱節(jié)點有大量的交叉梁柱和縱筋，這會增加鋼筋布置與連接施工的難度，需要提前做好梁鋼筋位置安排，以免安裝時發(fā)生沖突（見圖2）。四是采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力梁解決大跨度框架梁截面大的問題，能有效提高建筑物凈高，但會增加疊合梁和預(yù)應(yīng)力線性的設(shè)計難度。

3.技術(shù)應(yīng)對方式

針對上述設(shè)計要點及難點，在施工中采取以下技術(shù)應(yīng)對：一是采用鋼筋灌漿套筒，考慮到現(xiàn)場施工人員可能無法精準(zhǔn)掌握鋼筋籠綁扎的精度，而后期模板支設(shè)或混凝土澆筑、振搗等工序均會影響鋼筋的位置與穩(wěn)定性，因此可以借助可調(diào)式插筋定位器和定型化定位鋼板，起到精準(zhǔn)定位柱縱筋的作用。先利用圓孔插入鋼筋限位，再用混凝土澆筑，待強(qiáng)度達(dá)到初凝標(biāo)準(zhǔn)后將定位器回收。二是預(yù)制多段柱質(zhì)量較大，可采用單個預(yù)制多段柱構(gòu)件的方式，利用汽車式起重機(jī)完成預(yù)制多段柱的翻身和起吊處理，使用鐵扁擔(dān)（工具）進(jìn)行脫模和轉(zhuǎn)運，起吊部位選擇柱身側(cè)邊提前埋設(shè)好的4個吊環(huán)，安裝預(yù)制柱前需清理基礎(chǔ)頂面和插筋，抄測基礎(chǔ)頂面的標(biāo)高，用墊塊調(diào)節(jié)預(yù)制柱的高程；安裝時先將軸線布置在基礎(chǔ)地面，在預(yù)制柱上彈出對應(yīng)軸線，應(yīng)用套筒完成預(yù)制柱下落位置的初步定位，待預(yù)制柱插入套筒后緩慢下放，需確保預(yù)制構(gòu)件彈線對齊基礎(chǔ)地面軸線；利用臨時支撐穩(wěn)固安裝并將吊裝掛鉤摘除，通過臨時支撐調(diào)節(jié)裝置使預(yù)制柱與基礎(chǔ)地面垂直，再完成套筒灌漿。三是預(yù)應(yīng)力筋的位置會直接影響預(yù)應(yīng)力實施的最終效果，施工人員應(yīng)確定預(yù)應(yīng)力筋在梁中的位置，并做好定位處理，選取預(yù)應(yīng)力鉸線中心到底面、梁頂?shù)拇怪本嚯x，在定矢高前將預(yù)應(yīng)力鋼絞線綁在梁箍筋上，再根據(jù)實際圖紙定位矢高鋼筋并固定。

（二）預(yù)應(yīng)力技術(shù)在疊合樓蓋中的應(yīng)用

當(dāng)前，我國裝配式建筑應(yīng)用廣泛，預(yù)制疊合樓蓋便是其中一種，可以實現(xiàn)“等效現(xiàn)澆”卻直接影響建筑物結(jié)構(gòu)，預(yù)制疊合樓蓋能按照投影面積計算預(yù)制率。市場上最常用的預(yù)應(yīng)力疊合板有預(yù)應(yīng)力帶肋混凝土疊合板、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板、預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板3種，其特點及適用性如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力疊合板特點及適用性

（三）預(yù)應(yīng)力技術(shù)在裝配式剪力墻中的應(yīng)用

根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，高寬比大的裝配式剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)應(yīng)具有拉、彎受力明顯的特點。因此，為了便于設(shè)計和施工，應(yīng)在剪力墻結(jié)構(gòu)、框支剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)區(qū)采用現(xiàn)澆混凝土。但在實際施工中發(fā)現(xiàn)，大部分施工單位無法解決裝配式剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)接縫因承載力小而無法裝配的問題，故在施工現(xiàn)場會用到兩種施工方法，這將導(dǎo)致施工效率與質(zhì)量下降，無法發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)促進(jìn)高效施工的優(yōu)勢。因此，針對裝配式剪力墻，需解決底部加強(qiáng)區(qū)拉彎受力時接縫承載力較小、不適宜裝配建造等問題。

預(yù)應(yīng)力技術(shù)可有效改善混凝土結(jié)構(gòu)的拉、彎性能，將其應(yīng)用于裝配式剪力墻預(yù)制中，以實現(xiàn)快速拼裝預(yù)制墻結(jié)構(gòu)，使其具備自復(fù)位功能，能夠在拉彎受力后恢復(fù)到原本的正常位置。

可使用無黏結(jié)后張預(yù)應(yīng)力技術(shù)，先在墻體底部開水平縫，將其與基礎(chǔ)地面局部分離，再制作自復(fù)位搖擺剪力墻（見圖3），使其具有低能耗、較好自恢復(fù)性能并具備抗震性能，同時采用黏滯流體阻尼器、軟鋼阻尼器來降低自復(fù)位搖擺剪力墻的能耗。通過對比試驗分析預(yù)應(yīng)力筋大小和位置、錨固措施和豎向荷載大小是否會對剪力墻自恢復(fù)性能、抗震性能造成影響，影響規(guī)律如何，從試驗結(jié)果中不難發(fā)現(xiàn)，通常情況下有黏結(jié)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相比于無黏結(jié)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)需要更多能耗，但所形成的搖擺結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度也相對更低。因此，山東建筑大學(xué)傅日榮團(tuán)隊研究了有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)預(yù)制預(yù)應(yīng)力剪力墻的效果，研究結(jié)果表明在軸壓比不超過0.4的情況下，剪力墻具備較高的抗震性能。通過有限元模型進(jìn)一步分析在裝配式剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)施加有黏結(jié)后張預(yù)應(yīng)力技術(shù)的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：將預(yù)應(yīng)力施加在裝配式剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)不會影響整體墻體的特性，即預(yù)應(yīng)力剪力墻與普通剪力墻的周期和模態(tài)相同。由于剪力墻結(jié)構(gòu)具有內(nèi)力重的分布特點，在底部加強(qiáng)區(qū)施加預(yù)應(yīng)力無法達(dá)到理想狀態(tài)，會損耗大約50%，如果將預(yù)應(yīng)力施加在底部加強(qiáng)區(qū)的附近，則剪力墻上部普通墻體則會明顯產(chǎn)生拉力，且拉力與距離呈負(fù)相關(guān)，故會在一定區(qū)域的形成拉力區(qū)。同時，預(yù)應(yīng)力剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)在拉、彎工況軸拉力下，墻體接縫承載力更高，抗震性能更好，在具體施工過程中可以通過提高配箍率來增強(qiáng)抗震性能。

四、結(jié)語

裝配式建筑的廣泛應(yīng)用，對提高施工效率和施工質(zhì)量具有較高意義。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用，能進(jìn)一步提升裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能，預(yù)應(yīng)力混凝土相比于普通混凝土，強(qiáng)度、剛度和抗裂性能會更優(yōu)。本文詳細(xì)闡述了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在裝配整體式預(yù)應(yīng)力混凝土框架、疊合樓蓋以及裝配式剪力墻中的應(yīng)用，在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實際應(yīng)用中，施工單位需掌握其原理、技術(shù)要點、施工重難點，并根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況科學(xué)調(diào)整，嚴(yán)格把控技術(shù)應(yīng)用過程中的質(zhì)量關(guān)卡，以最大限度發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)在裝配式建筑中的最大作用。