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摘要:随着现代高层及超高层建筑的发展,预应力混凝土的运用越来越广泛,通过高强混凝土、预应力束的应用,可有效提高构件受力性能、抗震性能以及耐久性。同时,预应力混凝土构件自重较轻、截面尺寸小,有利于增加建筑使用空间,具有良好的综合效益。预应力技术作为建筑工程施工的重要技术,其施工技术水平的高低将直接影响到工程建设的整体质量,为此,施工企业必须重视预应力技术的应用,提高技术水平,只有这样才能提高工程的整体质量,本文主要针对预应力技术在高层及超高层建筑中的应用进行简要分析。
关键词:预应力;技术;高层;超高层;建筑;应用
1高层建筑预应力技术分析
随着我国现代城市的发展,大量的建筑工程开始朝着高层、大跨、大柱网的方向发展,预应力混凝土结构凭借着优良的受力性能实现了大范围的推广应用。预应力混凝土主要是在混凝土受拉区施加压应力,有效抵消拉应力,保证结构安全可靠 。
与普通钢筋混凝土结构相比,预应力混凝土结构优势可归纳为如下几点:
1)可有效提高构件受力性能,克服普通混凝土抗拉能力较弱的缺点;
2)有利于减少构件截面尺寸,通过高强度混凝土、钢筋材料的使用,在保证构件性能的同时,可减小构件尺寸、减轻结构自重;
3)可有效提高构件(结构)耐久性能,减少混凝土开裂,延长结构使用寿命;
4)有利于改善建筑结构抗震性能,可用于大跨、重载、高耸建筑。
综上,高层建筑预应力技术的运用优势显著,但结合相关实践经验分析可知,预应力混凝土结构设计、施工难度相对较大,本文主要围绕相关施工技术要点展开分析。
2高层建筑结构施工中预应力技术的应用
2.1施工准备
遵循预应力施工对各种施工材料的质量要求,及依据桩体数量、桩体长度与配合比等条件对施工选用的材料数量及质量进行确定。按照实践经验与马歇尔试验进行配合比设计,并选取最优数据配制等进行施工。根据地质剖面图、地下水等实际情况,深度、地质土质情况不同,则选取的灌浆参数也不尽相同,只有确保参数选择的合理性,才能确保灌浆的均匀性与密实度。深层硬土,可通过压力、流量增加或降低旋转、提升速度等方式进行施工质量的控制。
2.2支撑与模板
支撑与模板应考虑能承受结构自重和施工荷载,要求支撑有足够的承载能力,稳定性好。底模起拱按设计要求,一般取梁跨度的1%~1.5% ,支撑的拆除应从跨中向两边对称进行。 预应力筋的张拉须在梁的侧模拆除后进行,以免侧模阻碍梁中预应力的建立,因此要考虑粱侧模在底模不拆除的前提下拆除方便。
2.3钢筋绑扎
原则上非预应力筋制作及绑扎时应避让波纹管及端部锚垫板的位置。在允许范围内(不影响结构和设计意图)非预应力筋作相应节点调整布置方案。梁中腰筋的拉结筋先不要放入,避免阻碍波纹管的准确走向,待波纹管铺设完后再放入进行绑扎。在波纹管走向范围内柱中的箍筋先套入,但不要绑扎,以免妨碍波纹管的穿入及定位。柱中主筋应让出波纹管穿入的间距(张拉端处柱的主筋应留出锚垫板间距),波纹管处柱主筋向左或向右移位。为保证锚具内陷,张拉端处梁中主筋的锚固弯钩应在锚垫板后提前弯下(距梁端或柱外侧160 mm)。梁非预应力筋绑扎完毕后应立即垫好保护层垫块,并不要封粱侧模,此时可开始预应力筋施工。
2.4波纹管铺放
铺放前应对波纹管进行检查,如发现砂眼或脱扣应用胶带缠或截断。梁非预应力筋绑扎成型后从一端或两端将波纹管穿入梁内,两根管间加大一号的接头管,并用胶带封裹。对于折线形预应力梁,铺管时,为适应4眼扁锚单根张拉钢绞线的工艺要求,每根管事先穿入4根通长连续的8钢丝,作为穿钢绞线时的牵引线,以克服折线形预应力粱穿钢绞线施工中的难题,在固定端设一灌浆(泌水)孔。
锚垫板与螺旋筋紧贴,并与非预应力钢筋固定,将波纹管理顺并与支架筋用铁丝固定。锚具排列除了考虑结构设计中预应力筋的合理布置外。还必须满足施工中千斤顶的最小工作空间。
2.5 预应力混凝土浇筑
浇筑混凝土时,应避免振捣棒直接撞击波纹管和钢绞线,以免振坏波纹管,造成漏浆,万一波纹管内漏浆会造成以后对预应力筋张拉及灌浆不利的影响。混凝土必须振捣密实,特别是钢筋密集区、张拉端尤應注意。混凝土浇捣结束后应加强养护,保持充分湿润,防止水份过早蒸发而表面产生裂缝。在浇筑中除留置竣工资料中需要的标养试块外,尚要留置施工试块,并与构件同条件养护,以确定张拉时间之用。
2.6预应力筋张拉施工
预应力筋张拉是通过张拉机械将力作用于预应力筋上,然后通过预应力筋最终作用于混凝土上,从而在结构中建立起预应力。因此,预应力筋张拉是整个预应力施工的关键,它将最终决定梁中预应力值的大小,施工时务必精心施工,确保工程质量。 在张拉预应力筋时,必须确保混凝土强度符合设计规定,一般控制在设计强度75%。施工预应力大小对构件质量将造成严重影响,因此预应力施工过程中,应遵循施工规定确保拉张的准确性。通常情况下,预制构件时预应力梁混凝土强度需控制在60%以上,先进行部分预应力筋张拉,对梁体进行一定预压应力施加,确保其能够承担自身重量荷载,根据施工进度进行施工,确保张拉预应力筋施工符合施工规定,随后做好养护工作。确保混凝土强度符合施工规定后,需张拉其他受力筋。根据设计规定,需选取2端张拉方式进行张拉作业。张拉施工中,2端千斤顶应具有相同的升降速度,避免偏心压力过大,造成梁体侧弯情况较为严重。张拉需分批进行时,先张拉的预应力筋需对其张拉后产生的弹性压缩预应力损失加以考虑,随后应及时将预应力损失值计算出来,降低预应力损坏。
2.7孔道灌浆
灌浆时间张拉完毕后即可灌浆,但不能迟于3周,原因如下:填满预应力钢绞线与孔道间的空隙,让预应力钢绞线与混凝土牢固地黏结为一整体;保护预应力钢绞线以免锈蚀,增加结构的耐久性,减轻锚端张拉部位的负荷状况;预应力钢绞线与构件混凝土的有效黏结,可以控制超载时裂缝的间距和宽度,提高结构的抗裂性和承载能力。 灌浆工艺水泥浆要严格按配合比配料,搅拌时间应保证水泥浆混合均匀,一般需2~3min。灌浆料的温度宜控制在18~28℃。
2.8端部封锚
张拉端多余预应力筋切除张拉、灌浆完成后,用砂轮切割机切掉张拉端多余的预应力筋。截断钢绞线前,检查下列内容:所有钢绞线都已张拉至设计荷载,记录张拉变形值;收到允许截断钢绞线的书面文件。密封凹槽用3∶1∶1的比例配制干砂浆,标准为手握成团,松开分散。干砂浆搅拌完成后,在外露的锚固装置和钢绞线周围凹槽处,先手工填充干砂浆,填实凹槽后,用木方捣实压紧密封。
3结束语
综上所述,在高层及超高层建筑施工中,预应力混凝土构件的应用具有受力性能好、经济性好等优点。与普通混凝土相比,预应力混凝土施工程序更为复杂,尤其是预应力张拉时,需由专业单位负责,施工要求高,必须规范落实各道工序,合理控制混凝土浇筑和预应力筋张拉质量,保证结构受力合理,建筑物整体质量达标。在建筑工程施工中预应力施工技术应用的最大优势在于有利于建筑结构施工。预应力施工技术不仅可以起到截面尺寸、挠度及裂缝大大减少的作用,还可以减轻施工阶段的支撑,及调整结构的预应力,以此达到提升建筑工程结构抗震性及质量的目的。随着科学技术的不断进步,在我国建筑工程事业发展中预应力施工技术得到了广泛地应用。
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