關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析及其展望

王高寒

摘 要 現(xiàn)如今，我國(guó)房地產(chǎn)行業(yè)飛速發(fā)展，高層建筑的數(shù)量明顯增多，而常見的梁板結(jié)構(gòu)體系不能順應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)在功能方面的需要。在混凝土大板結(jié)構(gòu)中，后張無黏結(jié)應(yīng)力混凝土大板是一種較為常見的結(jié)構(gòu)形式，本文將主要對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 建筑工程;預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu);實(shí)例分析

1預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)概述

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)通常指的是建筑結(jié)構(gòu)未受到外荷載時(shí)，采取人為措施使結(jié)構(gòu)內(nèi)部呈現(xiàn)應(yīng)力狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)使用過程中，受拉應(yīng)力作用的區(qū)域會(huì)先承受壓應(yīng)力。而壓應(yīng)力與使用中產(chǎn)生的拉應(yīng)力是一對(duì)作用力，二者相互抵消后可有效提高結(jié)構(gòu)的剛度，減小裂縫的深度。

1.1 工程適用條件

很多建筑工程均可采用預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)，如某建筑，其為井字形平面，每一樓中有8戶居民，建筑的層高為2.8m，建筑的檔次較高，建筑室內(nèi)不可出現(xiàn)梁結(jié)構(gòu)。但傳統(tǒng)的梁結(jié)構(gòu)無法滿足這一需要，而在建筑施工中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)可避免建筑內(nèi)部出現(xiàn)梁結(jié)構(gòu)，同時(shí)還可提高布置的靈活性，充分體現(xiàn)了建筑的實(shí)用價(jià)值。

1.2 大板和小樓板之間的設(shè)計(jì)差異

首先，隔墻荷載設(shè)計(jì)。房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)的規(guī)范和要求，普通的程序則不能充分結(jié)合實(shí)際輸入隔墻的荷載，其通常是將隔墻的重量分?jǐn)偟秸麄€(gè)大板結(jié)構(gòu)當(dāng)中，并選擇砌塊材料為隔墻的主要材料。其次，變量彈性扭矩設(shè)計(jì)也是非常重要的內(nèi)容。次梁、樓板和預(yù)應(yīng)力均可引發(fā)邊梁彈性扭矩，其中最為常見的因素為預(yù)應(yīng)力。對(duì)此，在邊梁設(shè)計(jì)中，工作人員需結(jié)合實(shí)際調(diào)整梁結(jié)構(gòu)的寬度和鋼筋的面積[1]。最后是模板的開洞處理，工作人員要采取有效措施做好大板房間分隔工作，且設(shè)置不同類型的井道口，設(shè)計(jì)大板時(shí)注意妥善處理開洞問題。

2預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求分析

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力張拉施工和工程應(yīng)用階段應(yīng)具有較強(qiáng)的安全性，及良好的延性變形能力，而且其撓度和反拱也需在合理的范圍內(nèi)。再者，要求結(jié)構(gòu)多個(gè)截面裂縫的寬度在合理的范圍內(nèi)，從而保證預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力筋在工程施工中不會(huì)出現(xiàn)銹蝕問題。在工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需考慮工程承載力的極限值以及日常應(yīng)用中的狀態(tài)，做好結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和材料應(yīng)力的計(jì)算工作。

在無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，偶然事件會(huì)使跨預(yù)應(yīng)力筋無法充分發(fā)揮其作用，根據(jù)無黏結(jié)的特點(diǎn)可知，其他的跨預(yù)應(yīng)力筋也無法有效發(fā)揮出其作用與價(jià)值。為確保日后不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)倒塌的問題，要將預(yù)應(yīng)力筋失效時(shí)可能出現(xiàn)的情況作為考量的重點(diǎn)內(nèi)容，且取偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變荷載，結(jié)合不同材料的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度完成結(jié)構(gòu)承載力的補(bǔ)充設(shè)計(jì)工作。

在正常極限狀態(tài)下，一般采取荷載短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)的方式，其可確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫均處于規(guī)定的范圍內(nèi)。為減少結(jié)構(gòu)變形對(duì)外觀和使用功能的影響，相關(guān)人員還需嚴(yán)格限制構(gòu)件的撓度或反拱值。預(yù)應(yīng)力鋼筋主要利用鋼絲來構(gòu)成高強(qiáng)鋼絲束和鋼絞線，因此其也容易出現(xiàn)鋼筋表面銹蝕的現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)中需加大裂縫寬度的控制力度[2]。

3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，其內(nèi)容較多，如施工設(shè)計(jì)驗(yàn)算、適用性驗(yàn)算、承載力設(shè)計(jì)等，以下筆者就上述內(nèi)容予以簡(jiǎn)要分析與闡述。

3.1 施工設(shè)計(jì)驗(yàn)算

施工中，確定預(yù)應(yīng)力荷載時(shí)，應(yīng)清除第一批預(yù)應(yīng)力損失后的有效應(yīng)力，并結(jié)合工程實(shí)際來確定其他的荷載情況。明確施工條件后，方可開展工程施工驗(yàn)算。施工人員要在支撐條件下具有較高的安全性，而且在施工中，結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力需在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之內(nèi)，且在工程施工中注意采取有效措施，加大對(duì)應(yīng)力筋的控制力度。

3.2 適用性驗(yàn)算

對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的荷載撓度計(jì)算，必須確保撓度值在標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍之內(nèi)。以當(dāng)前規(guī)范與裂縫控制的要求來控制黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，保證預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)受到較大荷載的情況下，依然不會(huì)出現(xiàn)明顯的損傷。

3.3 承載力設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)階段，工作人員要科學(xué)設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土的多個(gè)截面，同時(shí)在設(shè)計(jì)中合理預(yù)測(cè)預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)次彎矩的條件，以混合配筋的方式來完成預(yù)應(yīng)力筋配置工作，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的抗震性。

4預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用

4.1 工程概況

某工程為高層商住兩用樓，其主要應(yīng)用框剪結(jié)構(gòu)，層數(shù)為28層，地下室共兩層，裙房共四層，四層是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，單層的建筑面積為987平方米，樓板厚度為120mm，轉(zhuǎn)角和柱位均設(shè)有短肢剪力墻。主梁的最大跨度為8m，部分次梁和部分大梁會(huì)橫向穿過住戶房間，室內(nèi)明梁最高的高度為700m，這明顯影響了建筑的使用功能。對(duì)此，在設(shè)計(jì)中，要將建筑主體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的標(biāo)準(zhǔn)層樓板替換為有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)。

經(jīng)多次協(xié)商和討論后，設(shè)計(jì)人員決定取消室內(nèi)明梁，只保留住戶分隔墻中的主梁和外墻圈梁，且預(yù)應(yīng)力板應(yīng)設(shè)置為橫向的受力構(gòu)件，板的厚度為200mm左右，預(yù)應(yīng)力筋通常以樓板承受的應(yīng)力曲線來完成布置工作，且全部為一端固定，一端張拉。張拉端通常設(shè)置在中央剪力墻的內(nèi)側(cè)和外側(cè)圈梁上。預(yù)應(yīng)力張拉的過程中，要將應(yīng)力控制和伸長(zhǎng)值校核充分結(jié)合，由設(shè)計(jì)方提供設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值，規(guī)定張拉伸長(zhǎng)值在計(jì)算值的5%～10%之間。再者，控制應(yīng)力需充分滿足工程設(shè)計(jì)的要求。

4.2 設(shè)計(jì)要求

結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力張拉施工的過程中會(huì)產(chǎn)生多種作用，所以有必要積極采取科學(xué)有效的措施提升預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，完善結(jié)構(gòu)性能。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)具備較強(qiáng)的延性變形能力。同時(shí)要求預(yù)應(yīng)力混凝土大板的撓度和反拱不得超過規(guī)定范圍。

此外，在設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)截面裂縫的寬度也需控制在相對(duì)科學(xué)合理的區(qū)間內(nèi)。設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合承載力極限的狀態(tài)及使用狀態(tài)，完成結(jié)構(gòu)驗(yàn)算和材料應(yīng)力驗(yàn)算工作，讓結(jié)構(gòu)受到突然的外力作用時(shí)可有效確保結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性。針對(duì)無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，相關(guān)人員需考慮外力作用對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋狀態(tài)所產(chǎn)生的影響。只有充分了解無黏結(jié)鋼筋的基本特征，才能強(qiáng)化預(yù)應(yīng)力的效果，若預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土處于極限狀態(tài)時(shí)，則設(shè)計(jì)人員需根據(jù)荷載短期效應(yīng)完成設(shè)計(jì)工作，從而有效的控制結(jié)構(gòu)變形和裂縫的寬度。

5結(jié)束語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計(jì)和施工中得到了廣泛應(yīng)用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需結(jié)合工程實(shí)際，完善工程設(shè)計(jì)的綜合水平。在高層建筑中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)形式，可有效減輕樓層的重量，并且也有利于提升工程的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 于海.論對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技投資，2014，（A03）：319.

[2] 王淳.關(guān)于后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)[J].信息記錄材料，2017，（08）：61-62.