体外预应力结构施工关键技术

2022-10-02郑求鑫1周海锋王锦全

中国建筑金属结构 2022年9期

关键词：钢梁跨度张拉

0 引言

体外预应力钢梁最早多应用在桥梁领域，前苏联及美国等国家在20 世纪50 年代就对预应力梁在弹性阶段受力过程与计算进行研究与模型试验，大多应用在加固项目中

。体外预应力钢结构体系以其用钢量省、经济性能好、梁截面高度较桁架结构低、在高层抽柱结构中不会引起层间刚度突变等优点，在大跨度（30～45m）重荷载建筑，不同高度塔楼之间的连廊结构等领域有巨大的应用空间

。

1 工程概况

如图1 所示，杭州萧山瓜沥七彩社区B 区项目规划用地面积41 987m

，总建筑面积为155 436.00m

，其中地上建筑面积125 210.00m

，地下1 层，地下建筑面积30 226.00m

。是一个集产业、商务、消费、金融、文化、运动、景观为一体的高端现代、活力时尚的“未来之城”，该项目在商业和办公区域连接处设置了1 000 多m

的绿化景观区，楼面跨度达33.5m，楼面上有350mm 的覆土。在这种大跨度、重荷载同时又受制于楼层高度的限制，体外预应力钢结构体系正好能满足这些要求。

2 体外预应力结构的特点

体外预应力钢结构体系以其用钢量省、经济性能好、梁截面高度较桁架结构低、在高层抽柱结构中不会引起层间刚度突变等优点，在大跨度（30～45m）重荷载建筑，不同高度塔楼之间的连廊结构等领域有巨大的应用空间。体外预应力钢结构体系包含预应力钢梁和平面外支撑结构，其中预应力钢梁是把体外预应力索布置在钢梁受拉翼缘的一侧，藉预应力索对受拉一侧翼缘产生的压力以平衡荷载拉应力，从而延长梁的弹性受力范围并参与钢梁受力，提高承载力和刚度。预应力钢梁的主要截面形式如图2 所示

。

体外预应力钢结构体系具有以下特点：（1）结构用钢量低于普通实腹钢梁结构；（2）在不增加楼层高度的情况下，实现复杂建筑功能所需要的大跨度、重荷载的要求；（3）相比于局部桁架结构，不会引起层间刚度突变；（4）可以采用地上单体张拉，实现装配式一体化施工工艺。

3 体外预应力梁布置

预应力梁分别布置在八层、九层、十层和屋面。预应力筋采用1860 级Φs15.2 高强低松弛无粘结钢绞线，fptk=1 860MPa，单根预应力筋预拉力为130KN；采用后张拉无粘结技术，预应力筋性能应满足《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224-2014）

，钢绞线不得有死弯，有死弯必须切除。

张拉端的张拉顺序（如图5 所示）：

4 体外预应力筋的张拉技术

其中：Pj 为单根预应力筋张拉力；Ap 为单根预应力筋截面面积；Es 为预应力筋弹性模量；LT 为张拉端至计算截面的孔道长度；K 为孔道偏差影响系数；μ 为摩擦系数；θ 为从张拉端到计算截面曲线孔道部分切线的夹角（rad）。

4.1 张拉顺序

对于单根梁配2根预应力筋，如图5所示，先张拉第一根（编号1），再张拉第二根（编号2）；对于单根梁配4 根预应力筋，如图5 所示，先张拉第一根（编号1），再张拉第二根（编号2），再张拉第三根（编号3），最后张拉第四根（编号4）。

财务管理是一门应用性极强的学科，进行实践课程的设置是培养应用型人才的重要方法。在进行实践教学的过程中要将理论与实践相结合，重视实践教学，使学生养成良好的动手习惯和实践能力。可以采用案例教学的方式或进行一些社会实践，让学生能够真实地感受到财务管理的实际过程，进而更好地掌握财务管理的理论和技能。许多本科院校在进行教学计划制定时，比较重视实践教学，在进行学时分配时，会将总学时分为理论讲解和具体实践两部分。为了能够更好地强化实践教学，这些本科院校专门设置时间课程，并且会配备专门的实验室或实验基地。

根据公式分段计算预应力筋伸长值：

运动员每周进行文化课学习的学时情况。根据江苏省体育局等部门在《关于进一步加强运动员文化教育和运动员保障工作的实施意见》中的规定：“业余运动员每周学习时间不少于24学时，优秀运动队运动员每周学习时间不少于12学时”[4]，武进少体校运动员均能达到这一标准。不过，对照《江苏省义务教育课程设置实验方案（2017年修订）》的规定：“小学一二年级周课时为26节，三至六年级周课时为30节，初中各年级周课时为34节”[5]，武进少体校只有12.2%初中运动员能完成34周课时，与同处义务教育阶段的普通学生学习时间相比差距较大。

预应力施加顺序：

4.2 预拉力筋的张拉伸长值

预应力筋的张拉伸长值按公式（1）计算

张拉之前必须保证预埋锚垫板孔的中心与孔道中心线同心，端面与孔道中心线垂直。预应力梁孔道留置准确，转向器（圆钢管+双向加劲板）受力满足要求，转向圆钢管-200mm 弧形段弯曲流畅。

其张拉程序为: 0 →0.2σcon →0.6σcon →1.0σcon。

航空电磁多波脉冲发射技术是国家重点研发计划项目“固定翼时间域航空电磁测量技术系统研制”的关键和难点技术，要求在现有的500 A峰值电流脉冲发射技术的基础上，突破1000 A峰值电流脉冲发射技术瓶颈，并实现多波发射功能。该技术能够扩展发射波形的高频成份，在实现大探测深度（650 m）的同时提升仪器的浅层分辨能力。

实际伸长值与计算伸长值偏差应在-6%～+6%之间，锚具张拉回缩值应控制在6～8mm 范围内。

5 体外预应力梁的受力分析

体外预应力钢结构体系从安装到使用状态需经历以下过程：拼装-张拉-焊接-整体成型-使用状态，在不同过程环节中大跨度梁的挠度是不同的，重要的是大跨度重荷载预应力梁的位移对结构的安全密切相关，关键部位的监控检测应该严格对比理论计算值。

采用Midas Gen 2020 对第八层钢梁进行有限元分析，梁单元模拟钢梁，只受拉单元模拟钢绞线，通过弹性连接实现节点偏移后的连接效果，铰接通过释放梁单元约束模拟

，对比分析钢梁在自重、自重+预应力两种工况下的挠度。

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图6 中a 为有限元模型图，b 为钢梁自重作用下的位移图，该工况下没有设置预应力筋，c 为设置预应力筋后的预应力筋内力图，d 为设置预应力筋后的钢梁位移图。从b 和d 图中可以发现设置预应力筋前后最大位移值分别是-32.2mm和-24.3mm，在结构自重作用下，预应力筋降低25%左右位移值。

建筑工程管理及工程施工质量的控制，是一项较为复杂的工作，由于建筑工程的性质，涉及范围较广，施工周期较长，技术和材料的选择多样，这就对建筑工程的管理水平和管理质量提出了更高的要求。建筑工程管理及工程施工质量的控制工作是一个动态的发展过程，具有不确定性，因此，在建筑工程的管理工作中，要科学合理的进行施工进度计划的编制，提高施工管理人员的专业能力和综合素质，学习新的施工技术和管理技术，不断完善管控机制，提高管控意识，从而实现建筑工程管理及工程施工质量的有效控制，促进建筑行业的健康发展。