預應力技術在超高層建筑施工中的應用

秦玉嬌++王有鵬++楊曉霞

【摘 要】很多超高層建筑都應用了預應力結構，其具有自重輕、抗裂能力強、鋼材強度高等優點，可以保證超高層建筑對安全質量的要求。本文即結合具體工程案例詳細闡述了預應力技術在超高層建筑施工中的應用。

【關鍵詞】預應力技術；超高層；鋼絞線；波紋管；張拉

一、超高層建筑的界定

對超高層建筑的定義，不同的國家有不同的標準。聯合國于1972年舉辦的國際高層建筑會議將超高層建筑定義為40層以上或者高度超過100m的高層建筑；日本將15層以上建筑定義為超高層建筑。我國對超高層建筑無明確的定義，但在國家現行建筑規范和行業標準中均有一定說明，可分別從建筑的房屋高度、不規則程度兩方面詳細界定超高層建筑。

（一）從房屋高度界定超高層建筑

對于一般建筑，規范根據建筑物的高度等級、房屋類型、結構體系、抗震烈度的不同，從房屋高度方面明確了超高層建筑的最低房屋高度，即房屋高度超過一定數值的一般建筑屬于超高層建筑。

（二）從不規則程度界定超高層建筑

界定超高層建筑時，除了以一般建筑的房屋高度為依據外，還應該考慮建筑的不規則程度，特別是不規則高層建筑，可能因其不規則程度而將其歸為超高層建筑范圍。通常，對于不規則的高層建筑，可以根據其不規則程度的大小來界定其是否屬于超高層建筑，而不規則程度的大小可以分別從“同時具有三項及其以上不規則”和“具有其中一項不規則”兩種情況進行區別。

二、預應力技術的優勢

（一）提高了構件的抗裂能力

因為承受外荷載之前預應力混凝土構件的受拉區已有預壓應力存在，所以在外荷載作用下，只有當混凝土的預應力被全部抵消轉而受拉且拉應變超過混凝土的極限拉應變時，構件才會開裂。而普通鋼筋混凝土結構中不存在預應力，其開裂荷載的大小僅由混凝土極限抗拉強度（為抗壓強度的1/10左右）所決定，因而抗裂能力很低。

（二）增大了構件的剛度

因為預應力混凝土構件正常使用時，在荷載效應標準組合下可能不開裂或只有很小的裂縫，混凝土基本上處于彈性階段工作，因而構件的剛度比普通鋼筋混凝土構件有所增大。

（三）充分利用了高強度材料

普通鋼筋混凝土構件不能充分利用高強度材料。而預應力混凝土構件中，預應力鋼筋先被預拉，而后在外荷載作用下鋼筋拉應力進一步增大，應而始終處于高拉應力狀態，即能夠有效利用高強度鋼筋；而且鋼筋的強度高，可以減小需要的截面面積。

三、預應力技術在超高層建筑施工中的應用

（一）工程概況

某超高層建筑，主體結構為框架剪力墻結構，在整個工程中總共有 26 條混凝土框架梁的施工采用了后張有粘結預應力混凝土技術，且采用兩端對稱張拉，曲線預應力筋為二次拋物線。鋼筋采用：Φ- HPB235 級，二級-HRB335 級，三級-HRB400 級。混凝土采用：預應力梁混凝土等級 C40（注意預應力混凝土中嚴禁使用含有氯離子的外加劑）。

（二）施工工藝流程

后張有粘結預應力混凝土框架梁施工工藝流程：支梁底模→綁扎梁普通鋼筋→焊接波紋管固定點→支架波紋管→留排氣孔→安裝配件→布設預應力筋→澆筑混凝土→混凝土養護→張拉預應力筋→孔道灌漿→切割→錨具封閉。

（三）施工技術要點

1、支撐與模板

支撐與模板應考慮能承受結構自重和施工荷載，要求支撐有足夠的承載能力，穩定性好。底模起拱按設計要求，一般取梁跨度的1%～1.5%，支撐的拆除應從跨中向兩邊對稱進行。預應力筋的張拉須在梁的側模拆除后進行，以免側模阻礙梁中預應力的建立，因此要考慮粱側模在底模不拆除的前提下拆除方便。

2、鋼絞線下料與制作

預應力鋼絞線束一般比較長，將其運送到施工現場后，需要將其卷成圓盤狀，在制造預應力筋時，需要將其開盤冷拉，還要進行下料編束。在下料前，施工人員應避免鋼絞線出現變形問題，還要避免出現應力松弛情況，施工人員應先對預應力鋼絞線束進行預拉，保證鋼絞線抗拉強度達到 85%以上。預拉時速度不宜過快，在預拉完成后還要保持5- 10min，然后再進行放松。鋼絞線下料前還要再切割口兩側板扎鋼絲，一般是在切口50mm處位置，切割完成后要對割口進行焊接，保證焊接的牢靠性，還要保證鋼絞線緊繃，不能出現過度松散的情況。另外，鋼絞線下料場還要保證平坦性，如果發現不平坦，可以在鋼絞線下墊方木。 下料的過程中應將鋼絞線從盤卷中慢慢的抽出來，如果一次性全部取出，則可能出現相互纏繞在一起的問題。

3、波紋管鋪放

鋪放前應對波紋管進行檢查，如發現砂眼或脫扣應用膠帶纏或截斷。梁非預應力筋綁扎成型后從一端或兩端將波紋管穿入梁內，兩根管間加大一號的接頭管，并用膠帶封裹。對于折線形預應力梁，鋪管時，為適應4眼扁錨單根張拉鋼絞線的工藝要求，每根管事先穿入4根通長連續的8鋼絲，作為穿鋼絞線時的牽引線，以克服折線形預應力粱穿鋼絞線施工中的難題，在固定端設一灌漿（泌水）孔。

4、穿束

在鋪管的同時穿鋼絞線，采用特制的“子彈頭”將鋼絞線逐根穿入。鋪管穿束完成后，應由專人檢查波紋管的位置、破損情況及鋼絞線外露長度等。若鋼絞線外露長度不滿足千斤頂工作長度的要求，尚應作適當調整。鋼絞線外露部分應包裹，防止污染或銹蝕。當波紋管及預應力筋鋪設完畢并自檢后，應向監理報驗，符合設計及相關規范要求，辦理隱蔽工程手續，從而進行下道工序。

5、預應力混凝土澆筑

澆筑混凝土時，應避免振搗棒直接撞擊波紋管和鋼絞線，以免振壞波紋管，造成漏漿，萬一波紋管內漏漿會造成以后對預應力筋張拉及灌漿不利的影響。混凝土必須振搗密實，特別是鋼筋密集區、張拉端尤應注意。混凝土澆搗結束后應加強養護，保持充分濕潤，防止水份過早蒸發而表面產生裂縫。在澆筑中除留置竣工資料中需要的標養試塊外，尚要留置施工試塊，并與構件同條件養護，以確定張拉時間之用。

6、預應力筋張拉施工

（1）張拉機具的配備

張拉千斤頂采用前卡式千斤頂單根張拉。油泵和千斤頂在張拉前必須進行配套檢驗，得出千斤頂出力和油壓表讀數之間的關系式，根據檢定結果和工程實際情況，計算出相應張拉力下油壓表讀數值，壓力表的精度不宜低于1.5級，張拉機具運行應正常。

（2）預應力筋的張拉控制

張拉控制應力σcon=0.71fptk=1302MPa。張拉程序：0→0.2σcon（初讀數）→1.0σcon（最后讀數）→持荷3min錨固。

預應力張拉采用雙控法，即應力控制（油壓表讀數），同時校核預應力筋實際伸長值。實測伸長值與計算值相比，應在+6%～-6%范圍內，否則應暫停張拉，待查明原因并采取措施后方可進行。

四、結語

綜上，通過實踐證明，在超高層建筑工程中應用預應力施工技術，可以保證結構的穩定性，還能保證建筑的抗震性能達到安全等級要求，值得大力推廣。

參考文獻：

[1]高強.預應力施工技術在建筑工程中的應用[J].門窗.2014（11）.

[2]呂洪.關于建筑預應力施工技術探析[J].江西建材.2015（16）.