淺談?lì)A(yù)應(yīng)力技術(shù)在現(xiàn)代建筑中的作用

胡文錦

張家口市人才交流服務(wù)中心

隨著社會(huì)科技不斷的發(fā)展,人們對(duì)生活環(huán)境的要求越來越高,建筑結(jié)構(gòu)形式多種多樣,使用功能不斷變化,高層建筑蓬勃發(fā)展,結(jié)構(gòu)大空間的需求越來越強(qiáng)烈,普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不能很好滿足要求,而鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用過高,人們接受程度有限,后張預(yù)應(yīng)力技術(shù)的廣泛應(yīng)用,可以輕松解決.后張預(yù)應(yīng)力包括有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系.

1 地下室頂板預(yù)應(yīng)力無梁結(jié)構(gòu)

1.1 工程概況

某住宅小區(qū),內(nèi)含多棟小高層住宅和多層住宅建筑,其中小高層地上11層,地下一層.小高層區(qū)域柱網(wǎng)尺寸主要為8.0m×8.0m,地下室連通,地下室頂板上覆土1000mm,有人防要求,平時(shí)為室內(nèi)停車場,戰(zhàn)時(shí)則為6級(jí)物質(zhì)庫.

1.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用及技術(shù)要點(diǎn)

該工程的地下室頂板采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無梁板結(jié)構(gòu).預(yù)應(yīng)力筋布置嚴(yán)格按圖施工,鋼筋數(shù)量及種類必須符合圖紙要求,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求曲線布筋,保證在垂直方向上各控制點(diǎn)的高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,曲線要平滑,最高點(diǎn)及反彎點(diǎn)位置控制是重點(diǎn).暗梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)層最小厚度50mm.張拉端與固定端采用夾片類7孔錨具,喇叭口和螺旋筋與其配套.孔道用金屬波紋管留孔,管徑為70mm,接管采用大一號(hào)的波紋管,采用一端張拉,張拉和灌漿是預(yù)應(yīng)力施工重點(diǎn).

1.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

(1)使用功能.

①預(yù)應(yīng)力混凝土無梁板方案有利于減少地下室埋深及基坑的開挖深度.頂板做成預(yù)應(yīng)力板后,則可以降低層高,減少水壓力,減少基坑的開挖深度.

②預(yù)應(yīng)力混凝土無梁板方案有利于增加地下室的使用空間或者減少層高.對(duì)于8.0m跨度的板體系,若采用普通鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu),梁需要占去900mm左右的凈空,而采用預(yù)應(yīng)力樓板后,取消了不必要的明梁,板厚為180～300mm(柱帽部分總高度約為500mm),這樣在凈空不變的情況下,至少可以減少600mm以上的層高.

③預(yù)應(yīng)力混凝土無梁板技術(shù)具有優(yōu)越的抗裂性,并解決了超長結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力.預(yù)應(yīng)力不僅解決了豎向荷載下的抗裂問題,而且在混凝土頂板中建立了大約1.5～2.3M Pa的預(yù)壓應(yīng)力,對(duì)超長結(jié)構(gòu)抵抗溫度應(yīng)力以及混凝土收縮應(yīng)力具有明顯的優(yōu)越性,結(jié)構(gòu)還可不設(shè)施工縫.

(2)對(duì)施工的影響.①預(yù)應(yīng)力混凝土平板結(jié)構(gòu)取消了許多梁,模板用量明顯減少;而且模板安裝簡單方便,節(jié)省時(shí)間.②采用預(yù)應(yīng)力混凝土平板結(jié)構(gòu)后,樓面結(jié)構(gòu)的普通鋼筋用量將減少,平板鋼筋綁扎快捷方便,預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)與普通鋼筋的綁扎可以交叉進(jìn)行,節(jié)省時(shí)間.

③當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%時(shí)即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉,張拉過程中可以照常進(jìn)行上一層樓面的施工.張拉完成后,即可拆除模板,加快模板周轉(zhuǎn)使用.

(3)經(jīng)濟(jì)性.

表1 兩種經(jīng)濟(jì)方案比較

上述比較中,混凝土綜合價(jià)格按照300元/m3,普通鋼筋綜合價(jià)格按照4000元/t,預(yù)應(yīng)力綜合價(jià)格按照16500元/t.由表的經(jīng)濟(jì)比較可以發(fā)現(xiàn):采用預(yù)應(yīng)力無梁板方案比普通鋼筋混凝土梁板方案每平米綜合單價(jià)約低10%.采用預(yù)應(yīng)力混凝土無梁板方案減少鋼筋、混凝土用量,降低結(jié)構(gòu)的造價(jià).

(4)其它.

實(shí)踐證明預(yù)應(yīng)力無梁板結(jié)構(gòu)用于建筑物地面以上部分不僅具備以上優(yōu)點(diǎn),還具有分隔使用空間不受梁的限制,利于改善結(jié)構(gòu)的使用功能.這種預(yù)應(yīng)力無梁板,除在樓板周邊保留必要的梁和在局部少數(shù)有隔墻的地方及洞口邊緣保留梁之外,室內(nèi)明梁全部取消,僅在必要的地方設(shè)暗梁以改善樓板的受力性能,每單元整個(gè)室內(nèi)頂板為一整塊,建筑可以在不同時(shí)期因業(yè)主的變化,使用要求的變化而改變,在任意位置均可以設(shè)置隔墻,方案可以是多種多樣,可給用戶最大的自由度,解決了各層各戶分隔形式單一尷尬局面,使房屋使用功能及檔次得到很大的提高,是房屋銷售的一大賣點(diǎn).另外預(yù)應(yīng)力樓板取消了室內(nèi)明梁,避免了由于管線及通風(fēng)管道的鋪設(shè)使層高大大降低的問題,同時(shí)也為管道的安裝提供較大的方便.

2 地下室筏型基礎(chǔ)及剪力墻預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)

2.1 工程概況

如某二層地下車庫,總面積11060m2,建筑抗防裂度為八度,該工程采用80×62m的地下剪力墻及筏形大體積基礎(chǔ)底板,其混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40,混凝土抗?jié)B等級(jí)為S8.

2.2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用及技術(shù)要點(diǎn)

本工程剪力墻和基礎(chǔ)均采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系,預(yù)應(yīng)力筋采用1860MPa低松馳鋼鉸線,保護(hù)采用中絲涂油技術(shù),有效地提高鋼鉸線的防腐性能,更好地保持耐久性.在張拉端采用夾片錨具,固定端采用擠壓錨具.承壓板采用100×100×10鋼板,無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土是預(yù)應(yīng)力筋沿全長與周圍混凝土不粘結(jié)而完全靠錨具傳力的預(yù)應(yīng)力混凝土.

筏形基礎(chǔ)厚500mm,所承受的力主要是地基均勻反力和上部結(jié)構(gòu)通過柱子產(chǎn)生的沖切力,筏形基礎(chǔ)有一定的剛度要求,在筏基中配置預(yù)應(yīng)力筋的主要目的是為了改善筏板的受力狀況,提高筏板的抗裂性能和基礎(chǔ)性防水性能.根據(jù)圖紙和工程實(shí)際情況,基礎(chǔ)筏板無粘結(jié)筋不能在剪力墻外處設(shè)張拉端,所有預(yù)應(yīng)力筋的張拉只能在板面完成,故對(duì)預(yù)應(yīng)力筋須分段來完成張拉端的設(shè)置.在完成非預(yù)應(yīng)力筋綁扎時(shí),鋪設(shè)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼鉸線,嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力筋固定位置、間距及高度,保證預(yù)應(yīng)力筋矢高和水平位置準(zhǔn)確.預(yù)應(yīng)力筋的馬凳采用Φ 14鋼制作,固定在非預(yù)應(yīng)力的鋼筋上.在支座邊緣處,跨中處及反彎點(diǎn)處,預(yù)應(yīng)力鋼鉸線的高度控制應(yīng)作為關(guān)鍵點(diǎn)來控制,張拉時(shí)要用伸長值和張拉應(yīng)力雙項(xiàng)控制.

2.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

地下車庫筏形基礎(chǔ)和剪力墻配置一定的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋可以從整體上改善結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),提高整體剛度、抗沖切性和極限承載能力;對(duì)地下室的抗裂和抗?jié)B漏具有很好的作用.大體積混凝土施工中,不用采取設(shè)置施工縫工藝,整體澆注,很大程度加快施工進(jìn)度.由于采用預(yù)應(yīng)力技術(shù),減少了結(jié)構(gòu)的截面尺寸,提高了工程質(zhì)量,降低了工程成本,具有很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益.

3 高層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)

3.1 工程概況及預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)階段高層建筑蓬勃發(fā)展,下部需要大柱網(wǎng)、大空間的公共設(shè)施,從受力的角度講這是不合理的,解決這種矛盾的最常用方式就是設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層,轉(zhuǎn)換層受力構(gòu)件鋼筋密集,截面尺寸大,施工難度大,使用率低.隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的逐漸成熟,這一難點(diǎn)被攻克,如位于8度抗震設(shè)防區(qū)高64.2m的北京市公安局刑科樓就是做了跨越2～4層高達(dá)4800mm的預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換大梁;寧波浙海大廈,地上52層,地下2層,在6層處設(shè)置了2000mm的預(yù)應(yīng)力厚板和3500x3200mm的暗梁作為該超高層建筑的轉(zhuǎn)換層;上海乾鴻苑大廈由九座塔樓組成,塔樓在60m左右不等,塔樓扭轉(zhuǎn)48度,上下層錯(cuò)位,采用厚970mm長約140m寬為40m～70m不等的不規(guī)則梯形預(yù)應(yīng)力板作為該多塔高層的轉(zhuǎn)換層.

3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)減少截面尺寸、控制裂縫和撓度,控制施工階段的裂縫及減輕支撐負(fù)擔(dān),只要采用預(yù)應(yīng)力度適當(dāng),構(gòu)造處理得當(dāng),預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗震是可以得到保證的.采用預(yù)應(yīng)力技術(shù),可以減少大量鋼構(gòu)件的使用,更能體現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性.

4 結(jié) 語

預(yù)應(yīng)力技術(shù)經(jīng)過了幾十年的不斷研究和工程實(shí)踐,已經(jīng)是比較成熟的一項(xiàng)工程技術(shù).在以上實(shí)例中,充分體現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力技術(shù)相對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有其獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,而相對(duì)鋼結(jié)構(gòu)而言混凝土結(jié)構(gòu)有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,在現(xiàn)代建筑中預(yù)應(yīng)力技術(shù)將發(fā)揮巨大的作用!

[1]呂志濤,孟少平.現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì).東南大學(xué)

[2]馮大斌,欒貴臣.后張預(yù)應(yīng)力混凝土施工手冊.中國建筑工業(yè)出版社