【摘要】近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了顯著的成就，城市化進(jìn)程飛速發(fā)展使得城市的規(guī)模不斷的擴(kuò)大。為滿足劇增的城市的居住需求，建筑業(yè)取得了顯著的進(jìn)步。其中，工程質(zhì)量的好壞關(guān)乎著廣大的居民的切身利益。保證工程質(zhì)量施工技術(shù)是關(guān)鍵，本文結(jié)合作者多年工作經(jīng)驗(yàn)，以房屋建筑無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)為研究主體，詳細(xì)闡述了無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝和工程應(yīng)用兩個(gè)問(wèn)題。
【關(guān)鍵詞】房屋建筑； 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力； 施工技術(shù)
隨著我國(guó)建筑業(yè)的進(jìn)步，新型的施工材料及施工工藝不斷的被研制和發(fā)明，這為我國(guó)建筑業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐和物質(zhì)基礎(chǔ)�，F(xiàn)代城市高層建筑逐漸增多，我國(guó)雖地大物博但在巨大的人口壓力下使得城市建筑不得不縱向發(fā)展。為提高城市土的利用率， 緩解人口壓力，建筑物不斷向高層方向發(fā)展。受設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、材料、監(jiān)督等因素的影響， 高層建筑在后期使用的過(guò)程中常出現(xiàn)裂縫、脫落甚至倒塌事故等，影響著建筑物的功能及使用壽命，嚴(yán)重的可危及公民的人身財(cái)產(chǎn)安全。下面對(duì)房屋建筑無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)作以簡(jiǎn)要闡述。
1 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝
1.1 預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)前應(yīng)檢查外包層完好程度，對(duì)有輕微破損者，用塑料帶補(bǔ)包好，對(duì)破損嚴(yán)重者應(yīng)予以報(bào)廢。雙向預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)先鋪設(shè)下面的預(yù)應(yīng)力筋，再鋪設(shè)上面的預(yù)應(yīng)力筋，以免預(yù)應(yīng)力筋相互穿插。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的曲線形狀就位固定牢固，可用短鋼筋或混凝土墊塊等架起控制標(biāo)高，再用鐵絲綁扎在非預(yù)應(yīng)力筋上。
1.2 預(yù)應(yīng)力筋的張拉。預(yù)應(yīng)力平板結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋往往很長(zhǎng)，如何減少其摩阻損失值是一個(gè)重要的問(wèn)題。影響摩阻損失值的主要因素是潤(rùn)滑介質(zhì)、外包層和預(yù)應(yīng)力筋截面形式。其中潤(rùn)滑介質(zhì)和外包層的摩阻損失值，對(duì)一定的預(yù)應(yīng)力束而言是個(gè)定值，相對(duì)穩(wěn)定。而截面形式則影響較大，不同截面形式其離散性不同，但如能保證截面形狀在全長(zhǎng)內(nèi)一致，則其摩阻損失值就能在很小范圍內(nèi)波動(dòng)。否則，因局部阻塞就可能導(dǎo)致其損失值無(wú)法測(cè)定。摩阻損失值可用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)或傳感器等測(cè)力裝置進(jìn)行測(cè)定。施工時(shí)，為降低摩阻損失值，宜采用多次重復(fù)張拉工藝。
1.3 預(yù)應(yīng)力筋端部處理。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用鋼絲束鐓頭錨具時(shí)，其中塑料套管供鋼絲束張拉時(shí)錨環(huán)從混凝土中拉出來(lái)用，軟塑料管是用來(lái)保護(hù)無(wú)粘結(jié)鋼絲末端因穿錨具而損壞的塑料管。無(wú)粘結(jié)鋼絲的錨頭防腐處理，應(yīng)特別重視。當(dāng)錨環(huán)被拉出后，塑料套筒內(nèi)產(chǎn)生空隙， 必須用油槍通過(guò)錨環(huán)的注油孔向套筒內(nèi)注滿防腐油脂， 灌油后將外露錨具封閉好， 避免長(zhǎng)期與大氣接觸造成銹蝕。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的固定端可設(shè)置在構(gòu)件內(nèi)。當(dāng)采用無(wú)粘結(jié)鋼絲束時(shí)固定端可采用擴(kuò)大的鐓頭錨板，并用螺旋筋加強(qiáng)。施工中如端頭無(wú)結(jié)構(gòu)配筋時(shí)，需要配置構(gòu)造鋼筋，使固定端板與混凝土之間有可靠的錨固性能。當(dāng)采用無(wú)粘結(jié)鋼絞線時(shí)，錨固端可采用壓花成型，埋置在設(shè)計(jì)部位。這種做法的關(guān)鍵是張拉前錨固端的混凝土強(qiáng)度等級(jí)必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度(≥C30)才能形成可靠的粘結(jié)式錨頭。
2 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用
2.1 工程地處廣州，建筑面積62000m2，地下2層，地上6層，框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)為7.2×7.2m，地下2層至地上3層，總長(zhǎng)度均為165.6m，寬67.2m，4～6層分成長(zhǎng)度為72m的兩棟塔樓。建筑平面、立面變化大，長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)范規(guī)定的長(zhǎng)度。根據(jù)使用功能和使用條件的限制，不允許留設(shè)伸縮縫，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的難度。由于工期緊和施工場(chǎng)地的限制，混凝土必須采用商品泵送混凝土，由于其高流動(dòng)性的要求，水泥用量增加，水會(huì)比增大，砂率增加，骨料粒徑減小。這些因素使得泵送混凝土的收縮量增大，由此產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象比較普遍。單靠一般構(gòu)造措施和施工工藝措施解決超長(zhǎng)而不裂，把握不大，也無(wú)可靠依據(jù)。經(jīng)多方面研究分析，決定采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)解決本工程的超長(zhǎng)不設(shè)縫的問(wèn)題。
2.2 溫度應(yīng)力的分析
這里只考慮整體溫度變化的作用，認(rèn)為結(jié)構(gòu)在大氣中溫度均勻，結(jié)構(gòu)隨大氣溫度變化而變化，因大地溫度變化小，近似恒溫，因此可認(rèn)為地下部分結(jié)構(gòu)溫度保持恒定，可不考慮溫度作用的影響。假定首層樓板為上部結(jié)構(gòu)的嵌固點(diǎn)，因后澆帶間距45m，不考慮后澆帶閉合前各單元的溫度應(yīng)力。
2.2.1 溫度梯度的確定
溫度降低引起結(jié)構(gòu)收縮，對(duì)于樓板產(chǎn)生拉應(yīng)力，減小溫度梯度，是減小溫度應(yīng)力最有效的途徑。廣州市最低日平均溫度為5c，最高日平均溫度為37c，極端溫差為32c.通過(guò)留設(shè)后澆帶，并選擇較低溫度時(shí)機(jī)閉合后澆帶，以創(chuàng)造一個(gè)初始低溫的良好條件。本工程要求在氣溫低于106c的季節(jié)閉合后澆帶，因此計(jì)算溫度梯度�T1=10-（5）=15c.
另外還要考慮混凝土收縮的當(dāng)量溫差�；炷潦湛s是一種隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，結(jié)硬初期發(fā)展較快，二周可完成全部收縮的1/4，一個(gè)月可完成1/2，三個(gè)月完成60～80%，以后增長(zhǎng)緩慢，一般兩年后趨于穩(wěn)定。最終收縮應(yīng)變ε約為（200－400）×10-6.由于本工程采取留設(shè)后澆帶和摻加膨脹型混凝土外加劑，混凝土最終收縮應(yīng)變可取ε=200×10-6.在本工程的首層及2～3層主體結(jié)構(gòu)中，都預(yù)留了上下貫通的后澆帶，后澆帶最大間距45m.在后澆帶未澆注之前，超長(zhǎng)板可視為一種能接近于自由變形的構(gòu)件，后澆帶三個(gè)月以后澆注，可認(rèn)為收縮變形中已完成80%的自由變形，即ε1=0.8ε=160×10-6，殘余應(yīng)變ε2=0.2ε=40×10-6才在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力。混凝土的線膨脹系數(shù)為α=1x10-5/c，收縮當(dāng)量溫差�Tc=ε2/α=4c.
因此，綜合計(jì)算溫度梯度�T=�T1+�Tc=19c.
2.2.2 溫度應(yīng)力的計(jì)算
溫度應(yīng)力的計(jì)算分別按平面框架和空間整體有限元計(jì)算。兩種方法計(jì)算結(jié)果顯示溫度應(yīng)力作用的特點(diǎn)是一致的：底層大，往上逐層劇減；中間大兩端小，對(duì)稱軸處應(yīng)力最大，向兩端逐漸減小，呈拋物線分布。有限元的結(jié)果顯示，二層中部最大應(yīng)力為1.5MPa，端部最小應(yīng)力為0.37MPa.三層中部最大應(yīng)力為0.45MPa，端部最小應(yīng)力為0.25MPa.
3 無(wú)拈結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)自收縮產(chǎn)生次拉應(yīng)力，是引起超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的主要原因。如能在結(jié)構(gòu)中施加預(yù)壓應(yīng)力，將能平衡或抵消部分收縮次拉應(yīng)力，達(dá)到防裂抗裂的目的。采用無(wú)拈結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種有效的手段。無(wú)拈結(jié)預(yù)應(yīng)力筋有布置靈活，張拉錨固方便，強(qiáng)度高等特點(diǎn)。同溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原理一樣，預(yù)壓應(yīng)力的傳遞同樣受到柱子等豎向構(gòu)件的約束，由端部到中部逐漸減小。這種分布特點(diǎn)與溫度應(yīng)力的分布產(chǎn)生矛盾，為了能在結(jié)構(gòu)中建立盡可能大的預(yù)壓應(yīng)力，在預(yù)應(yīng)力筋的布置和施工上做如下處理：
3.1 合理設(shè)置后澆帶劃分布筋區(qū)段和張拉區(qū)段。根據(jù)溫度應(yīng)力的分布特點(diǎn)，中段配置較多的預(yù)應(yīng)力筋，兩端則相對(duì)少一些，以減小對(duì)中段應(yīng)力的削弱，在中段建立更大的預(yù)壓應(yīng)力。本工程中段配置的預(yù)應(yīng)力鋼筋為φj15@350，兩端預(yù)應(yīng)力筋為φj15@500.
3.2 分段張拉，先中段后兩端。在后澆帶封閉前張拉中段預(yù)應(yīng)力，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再?gòu)埨瓋啥祟A(yù)應(yīng)力。這樣可減少中段預(yù)應(yīng)力的損失。按有限元分析，結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果顯示二層中段最大預(yù)壓應(yīng)力為1.0MPa，該部分計(jì)算最大溫度應(yīng)力為1.5MPa，預(yù)壓應(yīng)力抵消了大部分溫度應(yīng)力，僅在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生0.5MPa的次拉應(yīng)力，小于混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
3.4 其他措施
除在樓板中布置預(yù)應(yīng)力筋外，還在混凝土中摻加了膨脹型外加劑以減小施工期間混凝土的收縮。在樓板上部全面布置非預(yù)應(yīng)力拉通鋼筋，以抵抗和控制裂縫的發(fā)展。本工程于2009年12月完成結(jié)構(gòu)施工，2010年8月正式使用，已經(jīng)受了高溫與寒冬季節(jié)的考驗(yàn)，目前未發(fā)現(xiàn)裂縫，證明預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)是成功的。
3 結(jié)語(yǔ)
綜上， 優(yōu)質(zhì)工程的構(gòu)建不僅需要先進(jìn)的施工技術(shù)， 嚴(yán)格的施工工藝流程也是工程質(zhì)量的重要保證。除文中論述之事項(xiàng)外，實(shí)踐中還有其它一些問(wèn)題亟待不斷的去探討解決。鑒于作者水平有限， 文章寫(xiě)作不到之處望行業(yè)同仁多多指正， 在今后亦會(huì)加強(qiáng)相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)， 再接再厲爭(zhēng)取為我國(guó)優(yōu)質(zhì)工程構(gòu)建， 房屋建筑無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)研究建言獻(xiàn)策。
