分析預應力技術在工民建結構設計中的應用

王金金 雷兵

【摘要】針對工民建結構設計中的預應力技術，分析該技術應用原理，了解先張法預應力技術、后張法預應力技術、預應力加固技術、預應力混凝土技術、轉換層結構預應力技術的應用要點，總結技術實際使用成效，肯定預應力技術在優(yōu)化結構強度、穩(wěn)定性方面的作用，為今后工民建結構設計提供技術參考。

【關鍵詞】預應力技術;工民建結構;承載力;混凝土結構

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.139

預應力技術是建筑行業(yè)結構設計的關鍵技術手段，應用預應力技術可以提升結構性能，減少結構裂縫的產(chǎn)生，避免材料浪費，還能夠延長結構的使用期限。工民建結構設計中應用預應力技術，可以滿足結構基本功能要求，加強整體美觀性與安全性。但是預應力技術的應用，還需要深入分析技術和工民建結構的契合性，通過預應力技術加強結構設計質量，以免結構被破壞。

1、預應力技術應用原理

工民建結構設計中運用預應力技術最為明顯的優(yōu)勢，是提高混凝土結構的抗拉強度與抗壓性能，但是結合一直以來積累的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，預應力技術的抗壓性能還需要提升[1]。外部荷載作用進行至混凝土構件之前，需要通過人工的方式向其施加壓力，混凝土結構內部鋼筋張拉形成預壓應力，便可以將外部荷載產(chǎn)生拉應力抵消或是減弱。對鋼筋混凝土受拉部位施壓，憑借所具備的抗壓強度將抗拉程度提高，便是工民建結構設計中運用預應力技術的基本原理。

2、不同種類預應力技術的應用

2.1先張法預應力技術

預應力技術包括先張法、后張法兩種，一般先張法預應力技術適合中小型構件的生產(chǎn)，先張法預應力技術需要提前張拉預應力鋼筋，將其固定制鋼模、臺座之上。隨后開始混凝土澆筑、放松張拉鋼筋，操作期間混凝土強度要達到設計標準75%[2]。

2.2后張法預應力技術

后張法預應力技術在工民建結構設計中比較常用，澆筑混凝土環(huán)節(jié)，需要先保證混凝土強度達到設計標準75%之后方可張拉鋼筋，保證預應力技術的實際應用效果。采用后張法預應力技術，開始混凝土澆筑前預留鋼筋孔道，當滿足預定強度后孔道內部插入預應力鋼筋，隨后開始張拉，在孔道中灌入水泥漿便可以構成整體結構。通常預應力技術利用錨具達到預應力傳遞的效果，并且也不會對整體強度造成明顯的影響。通過混凝土收縮或者分割之后再拼接這種方法，構建大件整體能夠保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質量。

2.3預應力加固技術

要想提高工民建結構承載力，延長建筑物的使用期限，在結構設計階段建議運用補強構件，可以滿足設計規(guī)范。預應力加固技術在實際應用中，可以通過調整結構受力體系加固、體外預應力加固或是建筑面補強層加柱加固的方式，達到預期加固效果。實際施工環(huán)節(jié)工作人員要對混凝土結構加固過程中初始應變卸載情況進行觀察，不同種類的構件要提前施加預應力，確保構件受拉區(qū)能夠形成壓應力之后，可以優(yōu)化初彎矩階段構件壓應變與拉應變參數(shù)值。受彎構件應用預應力加固技術，建議采用粘貼碳纖維片材，因為該類型的片材具有較高的強度，施工環(huán)節(jié)也十分方便，結構設計與施工環(huán)節(jié)如果混凝土內已有初始內應力存在，抗應變結構作業(yè)完成、初始壓應變加工處理已經(jīng)獲得相對滿意的效果，那么混凝土受壓區(qū)的壓應變大于極限壓應變，就有可能會超出構件極限承載力[3]。通過粘貼碳纖維片材，針對受彎結構進行處理，提前施加預應力，確保碳纖維片材形成初始抗應力，之后施工環(huán)節(jié)的碳纖維片材能夠具備強度與應力，避免混凝土構件破損。

2.4預應力混凝土技術

工民建結構中運用預應力平板開展地下室建筑的設計與施工，是相對常見的設計方法。采用預應力扁梁樓板、預應力密肋板，也可以分別進行商場、教學樓、車站、體育館等不同建筑的結構設計。應用預應力混凝土技術作用在于降低結構層的高度，如果跨度一致，那么預應力結構層的高度低于普通結構，便可以保證室內凈空高度，工民建建筑的總高度也會因此降低，達到節(jié)省材料與成本的效果。如果建筑物高度一致，可以能夠增加建筑樓層數(shù)量，地下室部位的施工，有利于減少基坑開挖這一環(huán)節(jié)的工作量，發(fā)揮預應力混凝土技術作用，提高工作效率。

2.5轉換層結構預應力技術

在結構轉換層應用預應力技術需要結合樓層實際用途，明確相應的結構形式。工民建結構軸線與墻體的設置、室內空間與用房設置，或者公共空間的布置，均需要通過預應力技術，保證設計合理性。基于預應力技術的轉換層結構設計，由于結構下部的樓層有比較大的受力，以免樓層受力不均勻降低結構穩(wěn)定性，通過預應力混凝土，并且憑借混凝土在強度、承受能力等方面的優(yōu)勢，加強轉換層結構穩(wěn)定性。

3、工民建結構設計中預應力技術的應用效果

應用預應力技術需要明確產(chǎn)生預應力的來源。結構設計時，施加預應力之后可以優(yōu)化使用結構的效果?，F(xiàn)階段工民建結構設計，結構使用過程中預應力將荷載引發(fā)拉應力抵消，施工階段預應力技術通過混凝土模塊提高結構承載力。結構在外力影響下，還可以通過預應力技術進行調整，保證結構承載力。

預應力技術在預應力混凝土管樁階段的設計中得到應用。預應力混凝土管樁連接承臺，預應力鋼筋插入至管樁的頂部位置，并錨入基礎承臺長度不小于La?；炷撂钚净炷翉姸鹊燃壊恍∮贑30，抗壓樁填芯長度大于1.2 m，抗拔樁填芯混凝土高度不小于3 m。與此同時，混凝土預應力混凝土管樁的拼接，通過焊接連接的方法，有效優(yōu)化了管樁內部鋼筋和端板之間的傳力，使得接頭連接強度超過管樁樁身強度，保證結構穩(wěn)定性。

結語：

綜上所述，預應力技術作為一種建筑領域的常用工藝手段，在結構設計時，可以加強結構整體穩(wěn)固性，減少材料、成本大量投入，提高結構設計各個環(huán)節(jié)的工作效率，強化工民建結構的性能，以免后期建筑物面臨質量問題。

參考文獻：

[1]朱建甫，熊小林，馮遠，等.預應力技術在某機場航站樓大廳結構設計中的應用[J].建筑結構，2018，048（001）：1-4.

[2]孫巖波，李晨光，彭雄，etal.裝配式預應力混凝土框架-剪力墻結構施工技術應用研究[J].施工技術，2018（4）：32-34.

[3]賈斌，李柯燃，黃友幫.大跨斜拉空間結構預應力施工控制及監(jiān)測技術[J].施工技術，2018，v.47;No.514（15）：78-82.

作者簡介：王金金（1988-），山東泰安人，碩士研究生，工程師，主要從事建筑工程結構設計工作。