探討全預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架施工技術(shù)

1 引言

近半個世紀(jì)以來, 伴隨著高強鋼材、整體預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的廣泛應(yīng)用, 預(yù)應(yīng)力科學(xué)技術(shù)在工程中的應(yīng)用進入了一個新的發(fā)展時期, 已被廣泛應(yīng)用于土木工程、水利工程、通信工程中。同普通混凝土結(jié)構(gòu)一樣, 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)長期在使用環(huán)境( 如碳化、凍融、化學(xué)介質(zhì)侵蝕等) 作用下, 其性能也會隨時間而逐漸減退, 最終破壞, 其實質(zhì)即預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題。預(yù)壓裝配式結(jié)構(gòu)是將混凝土構(gòu)件通過施加預(yù)應(yīng)力裝配而成。由于其構(gòu)件均為預(yù)制，具有裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。

2 全預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架概述

2.1 全預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架的含義

預(yù)應(yīng)力混凝土雖然只有幾十年的歷史，然而人們對預(yù)應(yīng)力原理的應(yīng)用卻由來已久。如工匠運用預(yù)應(yīng)力的原理來制作木桶：木桶通過套竹箍緊，水對桶壁產(chǎn)生的環(huán)向拉應(yīng)力不超過環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力，則桶壁木板之間將始終保持受壓的緊密狀態(tài)，木桶就不會開裂和漏水。建筑工地用磚鉗裝卸磚塊，被鉗住得一疊水平磚不會提落。旋緊自行車輪的鋼絲，使車輪受壓力后而鋼絲不折。

目前，這種結(jié)構(gòu)形式在日本和美國等發(fā)達國家已有多種成形建筑，并表現(xiàn)出其獨特的優(yōu)越性。但我國在這方面的研究尤其是預(yù)應(yīng)力裝配整體框架的試驗研究還比較少，目前本課題組已經(jīng)對這種新型裝配框架的節(jié)點進行了系統(tǒng)研究本文將介紹對一榀預(yù)應(yīng)力裝配式加固混凝土框架在低周反復(fù)荷載作用下的試驗，并研究在低周反復(fù)水平荷載作用下預(yù)應(yīng)力裝配加固后框架整體結(jié)構(gòu)的裂縫開展情況、破壞形態(tài)、延性性能、耗能能力以及剛度退化等抗震性能。

2.2 全預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架的優(yōu)點

（1）預(yù)壓裝配式結(jié)構(gòu)是將混凝土構(gòu)件通過施加預(yù)應(yīng)力裝配而成。由于其構(gòu)件均為預(yù)制，具有裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。同時由于節(jié)點預(yù)應(yīng)力筋的存在，大大提高了裝配式結(jié)構(gòu)的整體性，克服了裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點連接可靠性差的缺點，開辟了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工業(yè)化生產(chǎn)的新途徑。預(yù)壓裝配式結(jié)構(gòu)是將混凝土構(gòu)件通過施加預(yù)應(yīng)力裝配而成。由于其構(gòu)件均為預(yù)制，具有裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。同時由于節(jié)點預(yù)應(yīng)力筋的存在，大大提高了裝配式結(jié)構(gòu)的整體性，克服了裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點連接可靠性差的缺點，開辟了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工業(yè)化生產(chǎn)的新途徑。

（2）裝配混凝土結(jié)構(gòu)適用于大跨度、大柱網(wǎng)及大空間等結(jié)構(gòu),具有節(jié)約鋼材、減輕自重、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、工人勞動強度低、保護環(huán)境、提高綜合經(jīng)濟效益等有利于社會可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)點。然而,以往的裝配式結(jié)構(gòu),因其連接可靠性和結(jié)構(gòu)整體性差,使得其在抗震設(shè)防區(qū)的應(yīng)用受到影響。對裝配混凝土結(jié)構(gòu)抗震的系統(tǒng)研究從20世紀(jì)70年代才開始。經(jīng)過各國工程學(xué)者不懈努力,裝配混凝土結(jié)構(gòu)抗震研究也已經(jīng)取得了很大進展,積累了很多試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗,尤其是近年來對裝配混凝土結(jié)構(gòu)在節(jié)點連接方面涌現(xiàn)出多種新型方法。本文簡要闡述本課題組近幾年在預(yù)應(yīng)力裝配框架結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的新技術(shù)。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)

使混凝土在荷載作用前預(yù)先受壓的一種結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力用張拉高強度鋼筋或鋼絲的方法產(chǎn)生。張拉方法有兩種：(1)先張法。即先張拉鋼筋，后澆灌混凝土，待混凝土達到規(guī)定強度時，放松鋼筋兩端；(2)后張法。即先澆灌混凝土，達到規(guī)定強度時，再張拉穿過混凝土內(nèi)預(yù)留孔道中的鋼筋，并在兩端錨固。預(yù)應(yīng)力能提高混凝土承受荷載時的抗拉能力，防止或延遲裂縫的出現(xiàn)，并增加結(jié)構(gòu)的剛度，節(jié)省鋼材和水泥。

為了避免混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫過早出現(xiàn)，充分利用高強材，人們在長期的生產(chǎn)實踐中創(chuàng)造了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受外力荷載作用前，先人為地對它施加壓力，由此產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的拉應(yīng)力，即借助于混凝土較高的抗壓強度來彌補其抗拉強度的不足，達到推遲受拉區(qū)混凝土開裂的目的。以預(yù)應(yīng)力混凝土制成的結(jié)構(gòu)，因以張拉鋼筋的方法來達到預(yù)壓應(yīng)力，所以也稱預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

4 全預(yù)應(yīng)力連接的裝配式混凝土框架的施工

（1）根據(jù)設(shè)計確定的截面尺寸、配筋量、混凝土強度等級等預(yù)制梁和柱。柱宜按每段多層制作以減少柱連接的數(shù)量,梁則按每開間一段制作,梁和柱均為預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件,也可以是預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。預(yù)制時在梁端固定螺旋鋼筋,采用預(yù)埋波紋管或鋼管留設(shè)孔道,孔道內(nèi)徑比預(yù)應(yīng)力筋外徑大6mm~15mm,孔道位置應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計規(guī)定定位;在柱中規(guī)定位置同樣預(yù)埋波紋管或鋼管留設(shè)孔道;在梁柱的接觸面處宜采用未拋光的木模板做成粗糙面以增加摩擦力。

梁和柱混凝土養(yǎng)護到設(shè)計強度后,即可進行運輸和現(xiàn)場吊裝。先吊裝柱,連接校正并固定后在柱上安裝臨時牛腿作為梁的支撐,再吊裝梁,將梁置于柱上的臨時牛腿支撐上。同一層的柱、梁全部就位后,在預(yù)留孔道中穿入無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋宜采用擠壓涂塑的無粘結(jié)鋼絞線,穿入無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋后在梁柱之間的縫隙中灌注砂漿,并灌注孔道的砂漿。梁柱之間的縫隙所用砂漿宜用纖維砂漿或環(huán)氧砂漿,纖維宜用尼龍纖維,其長度可取10mm~20mm,摻量可按每立方米砂漿1.5kg~2kg。孔道用普通砂漿灌注即可。砂漿可用水泥漿代替,要求砂漿或水泥漿的設(shè)計抗壓強度不低于梁混凝土設(shè)計抗壓強度。灌漿達到設(shè)計強度后張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋并用錨具錨固。錨固后即可以移去臨時支撐,以后各層可自下而上逐層施工,直至安裝全部完成。

結(jié)語

綜上所述，混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然在結(jié)構(gòu)還有穩(wěn)定性上已經(jīng)擁有很堅固的承受力，但是在制造使用的過程中還是要注意加強防范措施，加大對混凝土結(jié)構(gòu)框架的使用。雖然這種混凝土框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)在外國被普遍的擁用，但是在我國還是很少被使用，在確保安全性能的情況之下也可以借鑒。