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探討全預應力裝配混凝土框架施工技術

1 引言

近半個世紀以來, 伴隨著高強鋼材、整體預應力結構和無黏結預應力技術的廣泛應用, 預應力科學技術在工程中的應用進入了一個新的發(fā)展時期, 已被廣泛應用于土木工程、水利工程、通信工程中。同普通混凝土結構一樣, 預應力混凝土結構長期在使用環(huán)境( 如碳化、凍融、化學介質侵蝕等) 作用下, 其性能也會隨時間而逐漸減退, 最終破壞, 其實質即預應力混凝土結構的耐久性問題。預壓裝配式結構是將混凝土構件通過施加預應力裝配而成。由于其構件均為預制，具有裝配式結構的優(yōu)點。

2 全預應力裝配混凝土框架概述

2.1 全預應力裝配混凝土框架的含義

預應力混凝土雖然只有幾十年的歷史，然而人們對預應力原理的應用卻由來已久。如工匠運用預應力的原理來制作木桶：木桶通過套竹箍緊，水對桶壁產生的環(huán)向拉應力不超過環(huán)向預壓應力，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，這種結構形式在日本和美國等發(fā)達國家已有多種成形建筑，并表現出其獨特的優(yōu)越性。但我國在這方面的研究尤其是預應力裝配整體框架的試驗研究還比較少，目前本課題組已經對這種新型裝配框架的節(jié)點進行了系統研究本文將介紹對一榀預應力裝配式加固混凝土框架在低周反復荷載作用下的試驗，并研究在低周反復水平荷載作用下預應力裝配加固后框架整體結構的裂縫開展情況、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 全預應力裝配混凝土框架的優(yōu)點

（1）預壓裝配式結構是將混凝土構件通過施加預應力裝配而成。由于其構件均為預制，具有裝配式結構的優(yōu)點。同時由于節(jié)點預應力筋的存在，大大提高了裝配式結構的整體性，克服了裝配式結構節(jié)點連接可靠性差的缺點，開辟了預應力結構工業(yè)化生產的新途徑。預壓裝配式結構是將混凝土構件通過施加預應力裝配而成。由于其構件均為預制，具有裝配式結構的優(yōu)點。同時由于節(jié)點預應力筋的存在，大大提高了裝配式結構的整體性，克服了裝配式結構節(jié)點連接可靠性差的缺點，開辟了預應力結構工業(yè)化生產的新途徑。

（2）裝配混凝土結構適用于大跨度、大柱網及大空間等結構,具有節(jié)約鋼材、減輕自重、生產效率高、產品質量好、工人勞動強度低、保護環(huán)境、提高綜合經濟效益等有利于社會可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)點。然而,以往的裝配式結構,因其連接可靠性和結構整體性差,使得其在抗震設防區(qū)的應用受到影響。對裝配混凝土結構抗震的系統研究從20世紀70年代才開始。經過各國工程學者不懈努力,裝配混凝土結構抗震研究也已經取得了很大進展,積累了很多試驗數據和經驗,尤其是近年來對裝配混凝土結構在節(jié)點連接方面涌現出多種新型方法。本文簡要闡述本課題組近幾年在預應力裝配框架結構研究領域的新技術。

3 預應力混凝土的結構

使混凝土在荷載作用前預先受壓的一種結構。預應力用張拉高強度鋼筋或鋼絲的方法產生。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預留孔道中的鋼筋，并在兩端錨固。預應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，并增加結構的剛度，節(jié)省鋼材和水泥。

為了避免混凝土結構的裂縫過早出現，充分利用高強材，人們在長期的生產實踐中創(chuàng)造了預應力混凝土結構。所謂預應力混凝土結構，是在結構構件受外力荷載作用前，先人為地對它施加壓力，由此產生的預應力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的拉應力，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。以預應力混凝土制成的結構，因以張拉鋼筋的方法來達到預壓應力，所以也稱預應力鋼筋混凝土結構。

4 全預應力連接的裝配式混凝土框架的施工

（1）根據設計確定的截面尺寸、配筋量、混凝土強度等級等預制梁和柱。柱宜按每段多層制作以減少柱連接的數量,梁則按每開間一段制作,梁和柱均為預制鋼筋混凝土構件,也可以是預制預應力混凝土構件。預制時在梁端固定螺旋鋼筋,采用預埋波紋管或鋼管留設孔道,孔道內徑比預應力筋外徑大6mm~15mm,孔道位置應嚴格按設計規(guī)定定位;在柱中規(guī)定位置同樣預埋波紋管或鋼管留設孔道;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)護到設計強度后,即可進行運輸和現場吊裝。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,在預留孔道中穿入無粘結預應力筋。無粘結預應力筋宜采用擠壓涂塑的無粘結鋼絞線,穿入無粘結預應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?？椎烙闷胀ㄉ皾{灌注即可。砂漿可用水泥漿代替,要求砂漿或水泥漿的設計抗壓強度不低于梁混凝土設計抗壓強度。灌漿達到設計強度后張拉無粘結預應力筋并用錨具錨固。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。

結語

綜上所述，混凝土框架結構雖然在結構還有穩(wěn)定性上已經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，加大對混凝土結構框架的使用。雖然這種混凝土框架結構已經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。