預(yù)應(yīng)力技術(shù)建筑管理論文

時(shí)間:2022-07-07 01:42:00

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預(yù)應(yīng)力技術(shù)建筑管理論文

摘要:通過(guò)對(duì)各種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式的分類(lèi)說(shuō)明,和對(duì)預(yù)應(yīng)力平板結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的重點(diǎn)闡述,分析和比較預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)力所在及其適用范圍,達(dá)到預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑工程中推廣的目的。

關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)施工

隨著人們消費(fèi)觀念的改變,對(duì)住房和工作環(huán)境及消費(fèi)水平的要求也越來(lái)越高,住宅要求有較好的內(nèi)景,辦公室要求有開(kāi)闊舒暢的空間,建筑要追求較大的凈高……預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),輕松的實(shí)現(xiàn)了這些要求。

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的形式也是多樣豐富的,常用的形式有:無(wú)梁平板結(jié)構(gòu)、有梁大板框架(或剪力墻)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、門(mén)架結(jié)構(gòu)和吊車(chē)梁以及特殊結(jié)構(gòu)如水池、筒倉(cāng)、大懸挑結(jié)構(gòu)等。

(一)、預(yù)應(yīng)力平板結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的普通鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)體系,需在柱間及隔墻下設(shè)置框架梁和次梁,這必然導(dǎo)致室內(nèi)明梁縱橫交錯(cuò),降低了樓層的有效高度,影響了室內(nèi)美觀和使用功能,裝修也較難處理;由于室內(nèi)明梁的存在,隔墻布置的任意性受到限制,室內(nèi)功能的重新調(diào)整比較困難,而一棟建筑物在其50年甚至70年使用期內(nèi)都不需對(duì)空間重新分隔和變換使用功能是很難想象的,特別是一般的商場(chǎng)建筑及辦公樓建筑。若設(shè)計(jì)中樓蓋體系采用普通鋼筋混凝土平板結(jié)構(gòu)或預(yù)應(yīng)力平板結(jié)構(gòu),以上問(wèn)題則迎刃而解;工程若采用普通鋼筋混凝土無(wú)梁平板結(jié)構(gòu),由于內(nèi)隔墻較多,附加荷載較大,要使普通鋼筋混凝土平板的裂縫控制等級(jí)及撓度滿(mǎn)足規(guī)范要求,計(jì)算所需板厚較厚,同時(shí)普通鋼筋用量也較大,不經(jīng)濟(jì)。因此,為了提高整個(gè)樓蓋的抗裂性能,減薄板厚,減輕結(jié)構(gòu)自重,提高其使用功能,采用近年來(lái)在大量工程中得以廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代高效預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù),將整個(gè)樓蓋設(shè)計(jì)為后張部分預(yù)應(yīng)力混凝土無(wú)梁平板結(jié)構(gòu)是一個(gè)良好的選擇。這種預(yù)應(yīng)力無(wú)梁平板,除在樓板周邊保留必要的邊梁和在局部少數(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)頂板為一整塊的平面。

這種結(jié)構(gòu)具有各種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的許多共性,其優(yōu)點(diǎn)主要有:

(1)有利于減少地下室埋深及基坑開(kāi)挖深度

對(duì)于有地下室的大型建筑或高層建筑,常常把地下室作為車(chē)庫(kù)或商場(chǎng)。底板、頂板均可做成預(yù)應(yīng)力平板;局部配電房,發(fā)電機(jī)房等需層高較高者,可局部下挖,使之達(dá)到設(shè)備高度要求;這樣,在地下室中,則降低了層高,減少了水壓力,減少了底板支模工序及基坑開(kāi)挖深度,減少了外墻砼用量,從而降低造價(jià)。若是把上部結(jié)構(gòu)也做成預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),或選平板結(jié)構(gòu)或選有梁大板結(jié)構(gòu),均能擴(kuò)大柱距,使柱子和基礎(chǔ)數(shù)量減少,也增加了室內(nèi)的凈面積。車(chē)庫(kù)可以比上部結(jié)構(gòu)做普通結(jié)構(gòu)多出許多個(gè)車(chē)位出來(lái),商場(chǎng)則可以擺放更多的貨品欄。

(2)利于增加建筑物樓層的凈空高度或者減少層高

對(duì)于6~9m跨度的樓蓋體系若采用普通鋼筋混凝土梁—板結(jié)構(gòu),梁板需要占去700~1000mm的凈空,若采用預(yù)應(yīng)力樓板后,室內(nèi)明梁取消,板厚為180~200mm(托板部分總高度300~350mm),這樣在凈空部變的情況下,每層可以減小500mm以上的層高。

(3)利于改善結(jié)構(gòu)的使用功能

現(xiàn)在業(yè)主根據(jù)自已的愛(ài)好,經(jīng)營(yíng)商品的組成變化,需要對(duì)商場(chǎng)及辦公樓進(jìn)行重新分隔的現(xiàn)象比較普遍,甚至在不同時(shí)期因業(yè)主的變化,都會(huì)有不同的間隔要求。預(yù)應(yīng)力樓板對(duì)用途的改變極容易適應(yīng),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(hù)最大的自由度,使房屋使用功能及檔次得到很大的提高,是房屋銷(xiāo)售的一大賣(mài)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(wèn)題,同時(shí)也為管道的安裝提供較大的方便,預(yù)應(yīng)力平板的分隔墻可以任意間隔,更是解決了各層各戶(hù)布置均不同帶來(lái)的普通梁—板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及使用之間的矛盾,這點(diǎn)也對(duì)回遷房的分割帶來(lái)極大方便。

(4)具有優(yōu)越的抗裂性,減少鋼筋用量,降低結(jié)構(gòu)的造價(jià)。

在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)種預(yù)應(yīng)力筋可產(chǎn)生一個(gè)向上等效荷載,同時(shí)在板中產(chǎn)生一個(gè)軸向壓力,使平板剛度提高,撓度大大減少,抗裂性能也大為提高。采用預(yù)應(yīng)力混凝土無(wú)梁平板結(jié)構(gòu)可以降低結(jié)構(gòu)的造價(jià)是因?yàn)椋谝黄胀ㄤ摻钣昧繙p少,因?yàn)?)預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度高(是普通鋼筋強(qiáng)度的3-4倍),且一條預(yù)應(yīng)力筋在跨中作底筋而在支座又彎上做面筋,使預(yù)應(yīng)力筋的使用效率大大提高;2)有梁板往往以極值代替平均值進(jìn)行抗彎設(shè)計(jì),無(wú)梁板直接以平均值進(jìn)行抗彎設(shè)計(jì);3)無(wú)梁板充分利用了混凝土的抗剪能力,較有梁結(jié)構(gòu)箍筋用量省很多;4)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)不需要為控制裂縫或提高剛度增加普通配筋,裂縫控制要求越高,預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)越大(如地下室底板、有填土的頂板等);5)規(guī)范規(guī)定的預(yù)應(yīng)力板的構(gòu)造配筋率比普通板低;6)有消防車(chē)這種特殊可變荷載活動(dòng)的區(qū)域(如有些地下室頂板)無(wú)梁結(jié)構(gòu)的縱筋箍筋都比有梁結(jié)構(gòu)省。第二對(duì)于車(chē)庫(kù)、商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、有吊頂?shù)霓k公樓,可以在柱頭處加托板,使結(jié)構(gòu)的斷面與彎矩圖較充分地協(xié)調(diào),大大減少預(yù)應(yīng)力筋用量。第三模板較普通梁板結(jié)構(gòu)少25-35%,而且預(yù)算定額直接費(fèi)較低。第四無(wú)梁板混凝土可用較大粒徑碎石,定額價(jià)一般較低。大量的工程實(shí)踐及對(duì)比分析表明,結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)合理的預(yù)應(yīng)力無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)已經(jīng)不斷地改寫(xiě)和滌蕩者無(wú)梁板結(jié)構(gòu)比有梁板結(jié)構(gòu)造價(jià)高的傳統(tǒng)觀念(這種觀念在一般的教科書(shū)中都有表述,因此根深蒂固)。

(5)施加預(yù)應(yīng)力后樓板的模板就可以拆除,施工方便,速度快

采用預(yù)應(yīng)力混凝土平板結(jié)構(gòu),施工進(jìn)度可以加快,這主要是因?yàn)椋?/p>

a.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(jiǎn)單方便,節(jié)省時(shí)間。

b.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,而且減少的大多是綁扎費(fèi)時(shí)費(fèi)力的梁鋼筋,平板鋼筋綁扎快捷方便,預(yù)應(yīng)力筋與普通鋼筋的綁扎可以交叉進(jìn)行,節(jié)省時(shí)間。

c.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(guò)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,而預(yù)應(yīng)力張拉不占施工工期,節(jié)省了時(shí)間。大量工程實(shí)例表明,并不會(huì)因?yàn)椴捎昧祟A(yù)應(yīng)力而增加工期,相反,預(yù)應(yīng)力平板的施工速度要快于一般的梁板體系,這與常規(guī)想象有很大的不同。

由于以上預(yù)應(yīng)力無(wú)梁結(jié)構(gòu)施工省人力、省模板及鋪材、模板周轉(zhuǎn)加快、施工周期縮短(從而人工費(fèi)用減少)的特點(diǎn),有過(guò)體驗(yàn)的土建施工單位,更樂(lè)于這種結(jié)構(gòu)的施工。

(二)、有梁大板框架(或剪力墻)結(jié)構(gòu)

有梁大板結(jié)構(gòu)是柱子于柱子之間布明梁,大板上布置隔墻的結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)于平板結(jié)構(gòu)有很多相似之處,柱距比較大,由于省去了次梁,避免了室內(nèi)錯(cuò)綜復(fù)雜的次梁,內(nèi)景好,增加凈空,抗裂好,省材料省模板和拆模人工,施工快速等優(yōu)點(diǎn)。若這種大板配合預(yù)應(yīng)力寬扁梁使用,則也能很大限度的減低層高或提升層凈高,如9米跨的預(yù)應(yīng)力寬扁梁可以做到450mm高,比做普通預(yù)應(yīng)力梁650mm少200mm高,比普通混凝土梁800mm少350mm。

由于結(jié)構(gòu)種還帶有明梁,結(jié)構(gòu)仍然屬于框架或剪力墻結(jié)構(gòu),可以用于平板結(jié)構(gòu)所不太適宜的高層或抗震設(shè)防烈度比較大的地方。

有梁大板結(jié)構(gòu)適合用于住宅和辦公樓,尤其是住宅,不設(shè)次梁,既避免了室內(nèi)難看的次梁景觀,也利于住戶(hù)自行隔斷房間以實(shí)現(xiàn)不同的功能,即使更換了新住戶(hù),改造房子時(shí)仍然可以再次自行布置房間。長(zhǎng)沙市高12~16層的亞華住宅小區(qū)和16層的湘名園住宅小區(qū)都是采用這種結(jié)構(gòu)形式的,住宅的使用功能得到了住戶(hù)的一致好評(píng)。當(dāng)然這種結(jié)構(gòu)體系仍然適合用于商場(chǎng)等公共建筑。

(三)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

最近我國(guó)高層建筑發(fā)展迅速,且多為多功能綜合性建筑,需要大柱網(wǎng)、大空間的公共設(shè)施在下部,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。隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的逐漸成熟,預(yù)應(yīng)力材料及施工費(fèi)不斷下降,即使用材料等強(qiáng)代換的概念從經(jīng)濟(jì)上來(lái)比較預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在許多情況下后者并不比前者經(jīng)濟(jì)。因此我國(guó)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的情況越來(lái)越多,大多數(shù)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式有成功地采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的例子: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60米左右不等,塔樓扭轉(zhuǎn)48度,上下層錯(cuò)位,采用厚970mm長(zhǎng)約140m寬為40m~70m不等的不規(guī)則梯形預(yù)應(yīng)力厚板作為該多塔高層的轉(zhuǎn)換層。

采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)帶來(lái)許多結(jié)構(gòu)和施工上的優(yōu)點(diǎn),如減少截面尺寸、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)等。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。且由于減小了轉(zhuǎn)換構(gòu)件的尺寸,對(duì)抗震也是有利的。

(四)、特種結(jié)構(gòu)及其他

隨著公共事業(yè)的發(fā)展,各種特殊功能的構(gòu)筑物不斷出現(xiàn),有些特殊構(gòu)筑物的使用功能及受力性能常常需要預(yù)應(yīng)力技術(shù)才能實(shí)現(xiàn),預(yù)應(yīng)力技術(shù)在這些特殊功能構(gòu)筑物中發(fā)揮了重要的作用。

(1)、大懸挑結(jié)構(gòu)

體育建筑在各大中城市興起,體育建筑的形式多樣,風(fēng)格各異,使預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用豐富多彩。如南京為承辦第三屆城運(yùn)會(huì)興建的四座體育館,關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位都是采用預(yù)應(yīng)力技術(shù);江蘇省的儀征化纖體育場(chǎng)、無(wú)錫市體育場(chǎng)、南京師范學(xué)院體育場(chǎng)的觀眾席都采用了大懸挑的預(yù)應(yīng)力混凝土雨蓬。隨著鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展,許多雨蓬采用鋼結(jié)構(gòu),可以獲得更大跨度,但是造價(jià)和維修費(fèi)用都比較高,所以在適當(dāng)跨度內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)還是有很大的優(yōu)勢(shì)。

(2)儲(chǔ)罐與筒倉(cāng)

一般地,儲(chǔ)罐與筒倉(cāng)對(duì)抗裂要求比較高,預(yù)應(yīng)力技術(shù)廣泛用于這種結(jié)構(gòu)主要利用預(yù)應(yīng)力主動(dòng)軸力來(lái)抵抗混凝土拉應(yīng)力來(lái)提高抗裂性能;尤其是圓筒結(jié)構(gòu),環(huán)壁的混凝土只受環(huán)向軸力作用,正是預(yù)應(yīng)力最適合的結(jié)構(gòu)形式。繞絲后張預(yù)應(yīng)力混凝土水池在國(guó)內(nèi)應(yīng)用了幾十年,主要采用預(yù)壓應(yīng)力來(lái)抵消由于水對(duì)筒壁產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力。這樣用高強(qiáng)鋼材提高了抗裂性能就可以在同等抗裂條件下減小截面尺寸,帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)其他

各種用途的塔式結(jié)構(gòu)如電視塔、通信塔、燈塔及各種水塔中,預(yù)應(yīng)力技術(shù)同樣得到了廣泛應(yīng)用。還有預(yù)應(yīng)力技術(shù)基礎(chǔ)也不少見(jiàn),主要形式是預(yù)應(yīng)力條基、箱基和筏基。此外,預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu),疊合結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力的技術(shù)也在不斷成熟中,工程實(shí)例也越來(lái)越多。

(五)結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力技術(shù)經(jīng)過(guò)了幾十年的工程實(shí)踐和不斷研究,已經(jīng)是比較成熟的一項(xiàng)工程技術(shù),在今后的發(fā)展中,還將日臻完善。工程實(shí)踐告訴我們,預(yù)應(yīng)力技術(shù)以種種優(yōu)勢(shì),在某些建設(shè)領(lǐng)域有著強(qiáng)大的生命力和競(jìng)爭(zhēng)力,甚至在其還未完全占領(lǐng)的領(lǐng)域仍然具有強(qiáng)大的發(fā)展力。

參考文獻(xiàn):

1、《第十二屆全國(guó)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集》2003.10

2、《現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)》東南大學(xué)呂志濤孟少平