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试述预应力技术在建筑工程中的应用作者：李杰来源：《城市建设理论研究》2013年第13期【摘要】：预应力作为建筑工程的常用技术之一，其以先进的工艺技术、高效的施工操作以及较为低廉的成本，越来越受到众多建筑承包企业的青睐。
本文介绍了预应力在建筑工程发展过程及其运用优势，同时说明了预应力技术在建筑工程中的几点应用。
【关键词】：预应力；建筑工程；应用；探析中图分类号：TU761文献标识码： A 文章编号：引言在城市化建设进程中，一栋栋高楼大厦拔地而起，不仅很大程度上满足了人们对建筑的要求，而且为城市增添了一道道亮丽的风景线。
在这些城市建筑的施工过程中，混凝土施工是建筑工程施工必不可少的环节，并且混凝土施工技术也随着建筑行业的发展，而得到了相应的改进创新。
在现代的建筑工程中，通常会应用到预应力混凝土结构施工技术，该技术与传统的混凝土施工技术相比，其具有用料省和质量高的优势，从而使得预应力混凝土技术得到了广泛的应用。
但是由于预应力施工工艺相对较为复杂，并且对施工人员的技术水平要求也相对较高，从而一定程度上制约了预应力混凝土施工技术的发展。
本文结合作者经验，对建筑工程中预应力技术进行分析，希望能给同行帮助。
一、预应力在建筑工程发展过程1、五十年代初，由于材料供给不足或者没有达到要求，难以解决钢吊车梁及厂房钢结构屋盖的型钢用料，迫切需要其他方法来代替。
在当初比较艰难的时刻，原建筑工程部建筑科学技术研究所接受了国家计委的任务，沿着自力更生，走不同于国外的低强钢材预应力的发展道路，开始了预应力混凝土的研究。
2、从五十年代初至七十年代末，我国房屋结构中开发研制了一整套预制预应力混凝土构件技术，如屋面梁、吊车梁、大型屋面板、屋架以及空心楼板等，其中预应力空心板年产量已经相当高了。
这时期的预应力技术主要采用中强或低强钢材，采用中国特色的预应力混凝土张拉锚固工艺技术。
3、从八十年代初至九十年代末，这一时期，房屋建筑工程中预应力技术得到了极大的发展，这一时期的显著特点是采用高强预应力混凝土钢材及相应工艺技术，对整体结构施加预应力，技术水平已经非常先进。
第25卷第2期徐州工程学院学报(自然科学版)2010年6月V ol.25N o.2Journal of Xuzho u Institut e of T echnolog y(Natur al Sciences Edition)JU N12010房屋结构预应力技术的特点及应用秦丙寅,李富民,姜蔚,杨巧(中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州221008)摘要:为了推进预应力技术的进一步研究,总结了房屋结构中预应力技术的主要特点,介绍了预应力技术在大跨钢桁架结构、大跨空间屋盖结构、大悬挑桁架、大面积楼盖、板柱结构及转换层结构中的应用实例,分析了预应力技术在房屋结构应用中存在的实际问题,并指出预应力技术的发展方向.关键词:预应力;房屋;结构中图分类号:T U757文献标志码:A文章编号:1674-358X(2010)02-0045-08预应力结构因其自重小、抗裂性能好、抗震性能好等优点,而适用于大型、大跨、重载、高耸等建筑工程[1].北京国家大剧院及国家体育场等国家大型建筑建造过程中均采用了预应力技术,并取得了较好的经济效益和社会效益.本文首先分析房屋结构中采用的预应力技术的主要特点,然后介绍预应力技术在房屋结构中的应用并从中发现一些问题,以求为预应力技术的进一步发展提供参考.1房屋结构预应力技术的特点房屋结构中采用预应力技术具有鲜明的特点,主要体现在以下几个方面:(1)预应力技术实现了房屋的大跨度.由于预应力的作用,不仅克服了混凝土抗拉能力低的弱点,控制了裂缝的出现和开展宽度,提高了构件的抗裂度和构件刚度,而且还由于采用了高强度混凝土及高强度钢材,进而提高了构件的承载力,所以被广泛应用于大跨度框架、大跨井字梁楼盖、大跨钢桁架、大跨钢拱架、大跨空间屋盖等结构中.类似于大跨度结构,由于预应力技术使用了高强度材料,可以减小构件的截面尺寸,降低结构自重;因此广泛应用于大悬挑结构中,可防止大悬挑结构根部破坏.例如贵阳奥体中心5万人体育场的看台挑篷最大悬挑近50m,工程中通过局部施加预应力来提高结构的刚度.(2)预应力技术满足了大面积楼盖不设缝的需求.工程中在浇筑大面积楼盖混凝土时,由于温度和混凝土收缩等作用可能会引起楼盖严重开裂.而在楼盖中采用预应力技术,可抵抗温度和混凝土收缩作用,从而减小开裂;因此大面积楼盖结构中使用预应力技术具有明显的优势.(3)预应力技术保证了板柱结构的抗弯及抗冲切性能.在板柱结构中,如跨度较大,则不仅楼板的厚度及板跨中挠度大,而且板柱交接点冲切力大,那么楼板中采用预应力的方式来抵抗上面荷载,则可以大大减小楼板厚度,降低自重,减小冲切力,同时也因为预应力的作用还可以减小跨中挠度.总之,预应力技术可使无梁结构更经济、更安全.(4)无粘结预应力技术应用于房屋结构中可加快施工进度.采用无粘结预应力结构有利于降低建筑物层高和减轻结构自重;有利于改善结构的使用功能,使楼板挠度小,几乎不存在裂缝;大跨度楼板的使用有利于加大可使用面积,也较容易改变楼层用途;有利于施工操收稿日期:2009-04-02基金项目:徐州市社会发展基金资助项目(XM07C082).作者简介:秦丙寅(1986-),男,硕士研究生,主要从事预应力结构研究.通讯作者:李富民(1972-),男,甘肃静宁人,副教授,博士,主要从事预应力结构及混凝土耐久性研究.作,加快施工进度;有利于节约钢材和混凝土,有较好的经济效益和社会效益.(5)预应力技术满足了结构转换中的大跨、重载的需求.由于转换层结构都为大跨度且要承受其上楼层的很大集中荷载,所以宜采用预应力混凝土结构.大跨度转换层中采用预应力技术可保证转换层有足够的强度和刚度,致使转换层结构构件截面尺寸不至高而大.2 房屋结构中预应力技术的应用2.1 预应力技术在大跨钢桁架中的应用预应力技术应用于大跨钢桁架,可引入与荷载相反的预应力以提高结构承载能力(延伸了材料强度的幅度),改善结构受力状态(调整内力峰值),增大刚度(施加初始位移,扩大结构允许位移范围),达到节约材料,降低造价的目的;因此大跨钢桁架中应用预应力技术比较广泛.图1 北京西站位于北京市丰台区莲花池东路的北京西站是1996年初竣工的北京铁路客运站,是原亚洲规模最大的现代化铁路客运站,是原/亚洲第一大站0.截至2009年,北京西站仍是全国日客流量最大的火车站,大大缓解了北京火车站的客运压力.其外观如图1所示[2].北京西站主站房是/国门0的象征.其正中设有一大/门洞0,/洞0高52.3m,东西宽(跨度)45m,南北厚28.8m./门楼0由4榀预应力主桁架和30榀次桁架组成,桁架高8m.桁架上部置有三重檐四角钢亭.桁架及钢亭自重约1600t,整个钢结构重达5000t 以上,为巨型的大跨重载钢结构工程.经过多方案的比较论证和优化分析,对4榀主桁架采用先进的预应力钢结构技术.这是我国首次设计采用的预应力巨型钢结构工程.(1)预应力筋布置.北京西站主站房门楼由4榀45m 跨的预应力钢桁架(边桁架和中部桁架各2榀)和30榀次桁架及楼盖结构组成.其中中部主桁架(每榀)承受的荷载高达17600kN.这4榀主桁架不仅承受的荷载特大,而且受力复杂.为此,主桁架设计配置了3组预应力束:下弦中部直线束,上弦边部直线束和通过上弦和下弦的折线束.实际结果表明:对主桁架施加预应力后,主桁架上、下弦杆的内力有较大幅度的降低,应力不均匀性有所缓和,大部分斜腹杆的内力也不同程度得到减小.跨中挠度由20.2mm 减至6.8m m,预加应力的效果明显.如表1.表1 预加应力前后中部主桁架各主要杆件的内力变化杆件部位张拉预应力前内力/k N 张拉预应力后内力/k N 上弦跨中杆轴力-3655 603上弦端部杆轴力53951612下弦跨中杆轴力 34911995预加应力后,对中部少量受力较小的杆件和端部受压力腹杆的内力有所增大,但增大的幅度均较小,且都不起控制作用.(2)预应力筋张拉.预应力筋张拉程序采用0y 0.2R con y 0.6R con y 1.0R con (锚固)方法.张拉控制应力R con =0.7f ptk ,单束张拉力P =1320@140/1000=182kN.预应力张拉必须对称、同步进行:对于下弦直线束,应在桁架两端对称进行;对于上弦直线束应在桁架提升就位后,在桁架中部分别对两端进行对称的一端张拉;对于折线束则应在提升就位后在桁架的两端各置一台千斤顶,对两束同步张拉(一端张拉),张拉至设计值后再分别在另一端补足.(3)预应力筋防腐防火措施.徐州工程学院学报(自然科学版) 2010年第2期鉴于本工程有较高的防火防腐要求,预应力筋采用较厚包皮的无粘结钢绞线.外面套<89@4的钢管,预应力束张拉后在钢管内灌注水泥浆.根据本工程结构特点,通过合理的配束分阶段张拉预应力;采用合理的防护措施,大大改善了结构性能,很好地体现了现代预应力技术的优越性,减小了用钢量,具有明显的经济效益.2.2 预应力技术在大跨空间屋盖结构中的应用预应力能够提高结构稳定性、抗震性,改善结构疲劳强度,改进材料低温及抗蚀.在屋盖结构中采用预应力技术更能增加屋盖的跨度和承载力.预应力屋盖结构有预应力混凝土结构、预应力索穹顶结构、预应力张弦桁架结构、悬索结构等.大跨度空间结构中引入现代预应力技术,不仅使结构体形更为丰富,而且也使其先进性、合理性、经济性得到充分展示.第29届奥运会乒乓球馆(北京大学体育馆)位于北京大学校园内,紧邻中国硅谷中关村.该馆的建筑面积26900m 2,南北长122.6m ,东西宽87.7m,由乒乓球馆和游泳馆两部分组成.比赛时可提供固定与活动坐席共7557个.该结构屋盖为新型复杂钢结构体系,其屋盖体系由中央刚性环、中央球壳、辐射桁架、拉索和支撑体系组成.建筑效果如图2所示[3].图2 北京大学乒乓球馆建筑效果图北京大学体育馆是世界上首座专为乒乓球比赛而建造的专门体育馆,更是中国军团2008奥运的夺金重地.屋脊利用金属屋盖上两条螺旋展开的曲面作为形体,合民族、北大、国球、建筑于一脊,被称为/中国脊0.中央的玻璃球及屋顶的可开启窗,保证了室内自然采光和良好的自然通风,满足学校平时训练使用.该结构屋盖平面尺寸为92.4m @71.2m,采用预应力张弦桁架结构.共有32榀辐射桁架,每榀辐射桁架下设置有预应力拉索,为自平衡体系.辐射桁架上弦为受压圆钢管,下弦为型号<5@151的预应力拉索,直径为79m m.拉索一端固定,一端可调.该结构为复杂预应力钢结构体系,32榀辐射桁架呈180b 反对称布置.根据其特殊的结构形式,采用反180b 对称进行预应力张拉.同时施工前仿真模拟张拉工况,以此作为指导张拉的依据.分3个阶段对称张拉,即分别为20%设计张拉力、100%设计张拉力,逐根进行索力调整.张拉时采取双控原则:索力控制为主,伸长值控制为辅,同时考虑结构变形.该体育馆在屋盖中采用预应力技术.这不仅可实现屋盖的外形美观,而且得到了良好的自然通风,并解决了屋盖由于跨度大而造成的自重和变形问题.2.3 预应力技术在大悬挑桁架结构中的应用有粘结及无粘结预应力大悬挑结构体系,是由预应力悬臂式结构形成的大悬挑的挑层结构.其特点是向空间发展,形成空间地皮,节约用地,节约能源.通过建造区域的总体布局以及环境绿化、房屋的内外空间组合,可以达到建筑功能与技术以及环境艺术的和谐.同济大学图书馆主楼系高层大跨度悬挑预应力空间超静定结构,12层,建筑面积9722m 2,总高50m.主楼剖面如图3所示.1~4层为8.3m 方筒体,5层以上由25m 预应力交叉空腹主桁架和边桁架组成的悬挑楼盖.它支承在砼方筒体上,选用<65金属波形管成孔、XM 锚具、7@7<S 5高强钢丝束后张法工艺.经省级鉴定认为采用大吨位高强钢丝束预应力后张法应用在民用高层大跨悬挑结构上属国内首创,达到国内领先秦丙寅,等:房屋结构预应力技术的特点及应用水平,具有广泛的社会、经济效益及推广价值.筒体墙厚450m m,内部墙体厚200m m,筒体四角有截面面积为1.6m 2的多边形柱,混凝土强度等级为C38.预应力悬挑主桁架上下弦断面为400mm @1150mm.除筒体外,最大的腹杆断面为250mm @1400mm,上弦杆内配2@7@7<s5高强钢丝束,混凝土强度等级为C38.预应力悬挑次桁架上下弦断面为350mm @700m m,腹杆断面为400mm @400mm ,上弦杆内配3@7<s 5(10层以上为7@7<s 5),混凝土强度等级为C38.楼板厚为70mm,混凝土强度等级C28.1)地下室;2)主楼筒体;3)目录厅;4)悬挑楼层;5)连接体;6)原图书楼图3 同济大学图书馆主楼剖面图该工程预应力钢丝束张拉时采取应力、应变双控制.主桁架上弦梁长25m,根据设计要求及千斤顶本身的行程,采取两端张拉.次桁架上弦梁长18.2m,采取一端张拉,另一端自锚.施工中考虑钢丝松弛、混凝土徐变等引起的张拉应力损失,采取超张拉方法.张拉顺序为0y 103%R con .主桁架在实际张拉中,为控制两端压力差,分3级张拉.每张拉1级,测一次钢丝束伸长值.实际张拉顺序及张拉值如下:张拉顺序:0y 15%R con y 60%R con y 103%R con .张拉值:0y 147.87kN y 591.5kN y 1015kN .当主桁架两端张拉至103%R con 后,量取最终伸长值及应力应变值,达到标准要求后,即可以顶锚.但两端不能同时顶锚,先在一端顶锚,待另一端补足因顶锚引起的应力损失后,再进行顶压.每榀主桁架上弦有两束钢丝束,顺序按先张拉下层束,后张拉上层束.2.4预应力技术在大面积楼盖结构中的应用图4 南京国际展览中心预应力技术是解决超大面积楼盖温度应力的新技术,这样可使结构受拉区预先受到压应力作用.这种压应力将能抵消一部分或全部由使用荷载或温度所产生的拉应力,从而推迟裂缝出现的时间和减小裂缝的宽度,提高了结构的耐久性和刚度.近年来,由于在大面积楼盖中的优点得到充分体现,预应力技术更加广泛地应用于大跨度建筑的楼盖中.南京国际展览中心位于南京玄武湖的东面,是古都南京的一项跨世纪的标志性的建筑,是南京市近几十年以来最宏伟、壮观的公益性建筑,于1999年1月25日破土动工,经过桩基施工、主体钢结构、设备安装和装饰工程施工几个阶段,至2000年8月三十日竣工落成.外观如图4所示[4].徐州工程学院学报(自然科学版) 2010年第2期本工程总建筑面积为89000m 2,建筑长度为292.8m,宽度为158.5m,2层楼面为大型展厅,面积约为30000m 2.板厚为150mm ,混凝土强度等级为C40,为双向无粘结预应力平板,南北向采用间距560mm 双根预应力筋,东西向采用间距700mm 单根预应力筋,均以直线形布置于板中.预应力筋起控制混凝土收缩和温差引起的应力及防止板开裂的作用.预应力筋采用强度等级为1860MPa 的低松弛钢绞线,张拉控制应力R con =0.75f ptk .留孔采用壁厚为0.32~0.34mm,直径为70mm 和80mm 的镀锌金属波纹管.两端分别采用Ñ类夹片锚具.由于工程两个方向的长度均较大,为此在沿南北方向设置两条2m 宽的折线形后浇带,预应力筋用连接器连接;东西方向设置一条直线形后浇带,预应力筋通长布置.先张拉南北向中间区段预应力筋,待楼面混凝土浇筑至少4周后方可浇筑后浇带混凝土.后浇带混凝土强度达75%后再张拉两侧的预应力筋.东西方向预应力筋在后浇带混凝土达到预定强度后再进行张拉.该工程因为成功采用了预应力结构,使楼板的承载负荷达到了800kg/m 2的水平.该工程在超大面积楼板和框架梁预应力结构的设计和施工等诸方面进行了成功探索.经过一年半的使用,2层展厅楼板未发生结构性表面裂缝,框架梁无任何开裂和变形,实践证明达到了如期的效果.该项目获得教育部优秀设计一等奖、江苏省优秀勘察设计一等奖、建设部优秀工程设计二等奖等奖项.2.5 预应力技术在板柱结构中的应用板柱结构是由楼板和柱组成承重体系的房屋结构.它的特点是由于室内楼板下设有梁,而使空间通畅简洁,平面布置灵活,降低了建筑物层高.在板柱结构中,跨度较大时荷载较大,使得无梁平板内裂缝控制和挠度控制成为结构设计的重要问题.单纯通过增加板厚来解决结构受力问题,将造成混凝土用量增大,自重增加,用钢量较大等问题;因此,采用预应力结构,在保证结构板厚合理的原则下,增加了平板刚度,改善了平板的抗裂性能.图5 北京科技会展中心北京科技会展中心(图5)工程位于白颐路与北三环交叉口处,由东部、北部两座主体高层及中部裙房组成.主体高层结构为框架剪力墙体系.裙房部分地上3层,层1、2顶板为混凝土平板,屋顶为钢结构体系.内部柱网为9m,边柱网则分别为11m 及9.8m.柱尺寸为800m m @800m m,混凝土平板板厚300mm.柱顶柱帽尺寸为2200mm @2200mm @100m m.柱上板带设暗梁,暗梁宽2000mm.混凝土结构采用C40混凝土.混凝土平板采用无粘结预应力技术,预应力钢筋采用无粘结低松弛钢绞线7<j 15.24,极限强度标准值为1860M Pa.张拉控制应力为1302M Pa.按等代框架布筋原则,板内预应力钢筋双向布置,预应力筋线形为分段抛物线,在混凝土板内建立的预压应力不超过2.5M Pa [5].工程中主体与裙楼之间存在为解决不均匀沉降而预留的后浇带,若等待主体结构封顶,后浇带浇注完成,达到混凝土设计强度,然后再进行预应力张拉,必然使得裙楼模板大量积压,造成较大的经济损失;因此,为节约造价,合理安排施工周期,预应力钢筋的布置充分考虑后浇带的影响.在预应力钢筋布束中,采用内部网格与后浇带处边网格分开布置的方法.这样内部网格的预应力钢筋在后浇带处张拉,裙楼可进行正常施工安排.边网格预应力钢筋锚固在内部网格柱上板带处,待后浇带完成浇注后张拉,对整体结构无较大影响.对北京科技会展中心工程预应力结构的设计充分考虑了结构受力及结构施工过程中的各种问题.这不仅使得结构受力合理,且更有利于合理安排工期,较好地解决了设计及施工中的各项难题.2.6 预应力技术在转换层结构中的应用在高层建筑中,沿房屋高度方向由于功能要求的变化或结构布置上的变化在结构转换的楼层设置水平转换构件,即转换层结构.由于转换层结构都为大跨度且要承受其上楼层的很大荷载,所以最适宜采用预应力混凝土结构.目前在高层建筑中应用的预应力混凝土转换层结构主要有梁式、桁架式、厚板式等.江苏省会议中心建筑面积32064m 2,地下1层,地上30层.大屋顶,顶层标高100.8m.该工程已于秦丙寅,等:房屋结构预应力技术的特点及应用1998年1月竣工交付使用.该工程1~3层为会议室及公共部分,要求有尽可能大的灵活空间,最大跨度为15.6m.4层主楼部分是客房,裙楼部分是屋面.5层以上是标准层,都是客房,3.9m 小开间轴线布置[6].图6 计算简图为了满足建筑功能的要求,保证结构安全可靠,主楼采用抗震性能好的框支剪力墙结构体系,4层设结构转换层.结构转换层为梁式转换层.该梁15.6m 跨的三跨连续梁,截面尺寸为1500m m @3600m m.该梁不仅担负着本轴线4层上、下柱网的改变,而且又是横向转换梁的中间支座,受力很大.为了保证结构可靠工作,布置结构时,使该大梁与下部4层及上部26层墙、梁一起,组成巨型框剪结构体系.计算简图见图6.本梁采用两种形式的预应力筋:梁中,13束8<j15双曲线抛物线加切线形式的无粘结预应力钢绞线;梁顶、梁底各8束9<j 15直线形式的有粘结预应力筋.如图7所示.预应力筋的抗拉强度标准值f ptk =1860kN/mm 2,取张拉控制应力R con =0.75f ptk .无粘结筋采用VM15-1单根夹片锚;有粘结筋采用<80波纹管留孔,QM 15-9群锚,两端张拉.图7 预应力筋布置示意图转换梁施加预应力的优点是:(1)提高转换梁的抗裂能力,减小挠度.对转换梁施加预应力,最突出的优点就是抗裂、限裂,并可减少截面尺寸,减小挠度.(2)增加耐久性.由于预应力使转换梁抗裂或限裂,从而可保护钢筋免遭锈蚀,增加耐久性.特别在钢骨混凝土梁中,施加预应力可有效地限制裂缝的出现或控制裂缝的开展,使混凝土保护钢骨,免受环境的侵蚀,从而提高钢骨混凝土梁的耐久性.(3)预应力的合理布置可改善转换梁的受力性能.施加预应力产生的轴向压力可提高转换梁的受剪承载力.对于曲梁,预应力对抗弯、抗剪和抗扭均有利.预应力的合理布置不仅可使转换梁变为接近于轴压构件,提高承载力,另外还可抵抗转换梁内的部分甚至全部扭矩.3 预应力技术应用中存在的问题综上所述,预应力技术已经广泛应用于房屋结构中,并且取得了较好的效果,说明预应力技术已经发展到了较高的水平.但是预应力技术还存在许多需要解决的问题,比如更大跨度的需求与目前技术水平间存在差距,大吨位张拉锚固技术的需求与现实技术水平间存在差距,大型工程与环境保护问题,耐久性损伤(氯盐、碳化等引起的钢筋腐蚀;寒冷地区的冻融破坏;碱-骨料反应等)及FRP 预应力筋应用中存在的问题等.这里将主要介绍预应力房屋结构的耐久性损伤问题及FRP 预应力筋应用中存在的问题.徐州工程学院学报(自然科学版) 2010年第2期秦丙寅,等:房屋结构预应力技术的特点及应用3.1预应力房屋结构中耐久性损伤问题影响预应力结构耐久性的因素有很多,例如氯盐侵蚀、碳化、寒冷地区的冻融破坏、碱集料反应、高温等.长期以来,由于对预应力混凝土结构耐久性重视不够,世界范围内发生了大量的耐久性事故.例如贵阳西南工具厂预应力混凝土屋盖,在进行屋面防水处理时发现,使用仅8年的预应力混凝土屋面板,露筋锈蚀现象严重,板面裂缝贯穿,造成雨水渗漏,需作加固处理.混凝土结构所处的环境可以划分为一般大气环境、海洋环境、土壤环境及工业环境等.其中一般大气环境是民用混凝土结构所处的环境状态.与普通钢筋混凝土耐久性相比,预应力混凝土结构的耐久性既有相同之处,又有不同的地方,一般认为有以下两点主要的区别[7]:(1)预应力混凝土结构施工比较复杂,技术含量较高,每一环节的疏漏都有可能使其耐久性能下降.整体施工过程要经历多道工序,如芯管的埋置、预应力筋的张拉及锚固、管道的灌浆、锚具的防腐处理等,每一道环节的质量缺陷都有可能影响结构的耐久性.在上述各种影响因素中,管道的灌浆尤为重要.如果灌浆不密实,将使浆体中存在气泡:当浆体硬化后,形成空隙,有害气体和液体渗入后,极易造成钢筋腐蚀.另外,如果配合比不合适,水泥浆易产生离析,干硬后收缩,产生孔隙,致使粘结强度不足,也会影响耐久性.(2)普通钢筋锈蚀时,会在表面产生锈斑,引起混凝土保护层的剥落、层裂等外在现象.而预应力钢丝在很多情况下,会发生无任何预兆的脆性断裂,导致结构的突然破坏.预应力筋的锈蚀较为复杂,除普通钢筋发生的电化学腐蚀外,还有其特有的应力腐蚀.预应力筋的截面较小,自开始张拉一直就处于高应力状态下,对应力腐蚀极为敏感,并且自腐蚀开始至失效过程很短,表现为明显的脆性破坏形态.在有应力腐蚀的情况下,当钢筋的应力远低于极限抗拉强度时,钢筋就会出现裂纹或破坏.所以,在预应力混凝土的设计中必须足够重视预应力的应力腐蚀问题.预应力结构的耐久性问题主要体现在预应力钢筋的锈蚀问题上.为了解决以上问题,新型、高强、性能优越的预应力材料越来越多出现在预应力结构中,如FRP筋、新型无粘结CFRP预应力筋及低松弛、耐腐蚀、高强度的钢材类预应力筋代替了普通的预应力钢筋.但是FRP筋力学性能、粘结滑移性能等也存在一些不足,还有待于进一步研究.3.2新型FRP预应力筋应用中存在的问题钢筋混凝土结构中一直存在钢筋锈蚀引起的结构耐久性问题.钢筋锈蚀将严重地影响结构功能的正常发挥,并大大地降低结构的使用寿命.解决钢筋锈蚀所引起的混凝土结构耐久性问题的一个有效方法是利用纤维增强塑料(Fiber Reinfor ced Plastics,简称FRP)筋来代替钢筋和预应力钢筋.由于FRP筋具有抗拉强度高、抗腐蚀性能好、重量轻、抗疲劳性能优良、电磁绝缘性好等优良特性而广泛用于土木工程.但是随着研究的深入,也发现了FRP筋存在着很多的不足之处.主要表现在[8-9]:(1)弹性模量较低.FRP筋的抗拉弹性模量通常约为普通钢筋20%~75%;因此,其受力后变形明显大于普通钢筋.用于混凝土结构中,若不施加预应力,构件受拉或承受力矩后的裂缝、挠度均较使用普通钢筋大.(2)抗剪强度低.FRP筋为各向异性的,其横向抗剪强度仅有50~60Mpa,不超过抗拉强度的10%,可以很容易地被剪断;所以在进行FRP筋材料试验以及将FRP筋作为预应力筋时,需研制专门的锚具、夹具.(3)FRP筋与混凝土的粘结性能较差.FRP筋与混凝土界面的粘结性能较弱,这是阻碍FRP筋发展的主要瓶颈.许多研究表明,FRP筋混凝土梁的破坏形态大多为FRP筋不断滑移而被拔出.这些都说明FRP筋与混凝土界面的粘结性不如普通钢筋.(4)热稳定性较差.FRP筋由于基体材料为树脂等有机材料,而树脂材料的耐火、耐高温性能均较差;因此,在高温环境里, FRP筋的性能会明显下降.此外,FRP筋还有不宜现场加工、易老化、抗蠕变性能差以及价格较贵等缺点;因此其技术还有待于进一步的发展.随着研究工作不断深入和计算方法不断改进,FRP筋在混凝土结构中的应用将会更加广泛和经济.。
预应力施工技术在房屋建筑工程中质量控制中的应用浅析摘要：本文以实际工程为例，在预应力施工技术的应用方面进行了分析，并提出一些在实际工程案例中应该注意的问题，为工程施工中的实际操作提供一些指导意见，对房屋建筑工程中质量控制具有重要意义。
关键词：预应力施工；房屋建筑；质量控制1 前言预应力施工技术的优点大多集中在结构和施工方面，例如减少了部分截面的尺寸、挠度和裂缝的控制方面、施工阶段减轻了支撑等，甚至通过对结构的预应力度的调整，处理得当的前提下会增加结构的抗震性。
所以，在我国房屋建筑工程当中预应力施工技术得到很广泛的应用，本文据此并结合实际施工工程案例对预应力施工技术在房屋建筑工程中质量控制的应用方面进行简要的探讨。
2 工程概况某房屋建筑工程采用有粘结预应力混凝土梁结构，应用到屋面层的大跨度梁上。
总共11榀预应力梁，三层2榀预应力梁，四层有5榀预应力梁，屋面层是3榀预应力梁，预应力梁最大截面600mm×1300mm，最大跨度是22m，钢筋采用的是ii级松弛度为φj15.24的钢绞线，其抗拉强度为1860mpa，张拉控制应力为1203mpa，工程使用预应力梁混凝土强度等级为c40。
3 工程特点3.1 在本工程当中，仅仅有个别梁使用预应力技术，可能会造成施工时间过长。
3.2 若是在房屋建筑面积较大的情况下采用局部预应力梁，则需要留设后浇孔，这在土建施工的过程中是比较常见的。
3.3 增加了两个工序，分别是埋设波纹管和孔道灌浆，然后应该设置加强螺旋等措施来预防张拉局部压力较大从而造成的混凝土破损的情况。
4 施工中应该注意的问题4.1 为了确保波纹钢能够通过固定端柱筋，因此在定位张拉端柱筋的时候要保证其可以按照设计要求能够安装锚垫板。
4.2 张拉的端部，要求梁面、底筋的曲折方式要配合锚具的位置，其尺寸要按照设计图纸进行测量以确保其能够顺利通过，避免施工中出现钢筋交叉的冲突。
5 预应力施工工艺及其流程本工程施工过程中，预应力梁模板的安装顺序：梁模板的安装，普通钢筋及穿预应力筋的绑扎，最后安装锚垫板、间接钢筋和封梁边模板。
房屋建筑施工中的预应力施工技术分析发布时间：2022-09-28T09:21:07.652Z 来源：《科技新时代》2022年9期作者：周誉然[导读] 预应力混凝土在高层建筑结构中的应用也愈发广泛，无粘结预应力混凝土平板和预应力扁梁用于高层建筑的楼盖能够明显降低层高、加快施工进程、节约材料，得到众多建设、施工单位的欢迎。
惠州市市政动迁建设有限公司 516000摘要：预应力施工技术的优点众多，大多体现在施工和结构等方面，能够减轻施工阶段支撑，减少部分截面的尺寸等，预应力施工技术对结构的预应力度的恰当跳涨能够增强结构的稳定性。
因此，预应力施工技术在我国房屋建筑工程中得到了十分广泛的应用。
本文指出了我国预应力混凝土技术的发展现状，并介绍了预应力的施工要点及质量控制，帮助读者更加深入了解房屋建筑施工中的预应力施工技术。
关键词：房屋建筑；预应力施工技术；预应力混凝土伴随着我国经济的不断发展，人们的生活水平不断提高，对有限的建筑面积内获得的使用功能的要求也在不断提高。
房屋建筑工程的施工管理工作所包含内容十分广泛，但其中最重要的是工程施工的质量控制，这直接影响到人民的切身利益。
近年来预应力施工技术在我国发展十分迅速，预应力混凝土在高层建筑结构中的应用也愈发广泛，无粘结预应力混凝土平板和预应力扁梁用于高层建筑的楼盖能够明显降低层高、加快施工进程、节约材料，得到众多建设、施工单位的欢迎。
1我国预应力混凝土技术发展现状由于近50年的研究，预应力混凝土已经发展成为了世界范围内土建工程里一种十分重要的结构性材料，被运用的场所也逐渐增多，以前通常只在铁路桥梁、公路、水塔、轨枕、单层、多层房屋、电杆、储罐等小型、低层建筑上使用，现在已经逐渐运用于高层建筑、高耸结构、水工建筑、大吨位船舶、地下建筑、机场跑道、海洋结构、核电站压力容器等大型建筑上。
过去30年间，我国的预应力钢材发展严重落后，存在着材料品质低下、品种繁杂、整体钢材强度低、生产产量少等不足。
房屋建筑无粘结预应力施工技术应用摘要：随着经济社会的不断发展,城市化进程也在不断加快。
为了满足剧增的城市的居住需求,建筑业进行了很多有益的探索。
在这其中,工程质量的好坏关系着广大的居民的切身利益。
因此,保证工程质量是关键,本文结合作者多年工作经验,试以房屋建筑无粘结预应力施工技术为研究主体,详细阐述了无粘结预应力筋制作和无粘结预应力施工工艺方面问题,希望对建筑行业的发展有所启示。
关键词：房屋建筑无粘结预应力施工要求改革开放以来,随着我国建筑业的发展,新型的施工材料及施工工艺不断的被研制和推广,为我国建筑业的进一步发展提供了坚实的技术支撑和良好的物质基础。
现代城市高层建筑日渐增多,我国虽地大物博,但在巨大的人口压力下使得城市建筑不得不向纵向发展。
为提高城市土地的利用率,缓解人口增长的压力,建筑物不断向高层方向发展。
1、无粘结预应力筋制作技巧1.1 无粘结预应力筋的组成及其技术要求无粘结预应力筋主要由预应力钢材、涂料层、外包层和锚具等几个方面组成。
无粘结预应力筋所用钢材主要有能消除应力的钢丝及其钢绞线。
钢丝和钢绞线不能有死弯,有死弯时必须进行切断,每根钢丝必须通长,不能有接点。
预应力筋的下料长度计算,要考虑构件长度、千斤顶长度、镦头的预留量、弹性回弹值、张拉伸长值、钢材品种及其施工方法等的因素。
涂料层的作用是使预应力筋与混凝土相隔离,减少张拉时摩擦的损失,防止预应力筋腐蚀。
常用的涂料主要有防腐沥青和防腐油脂两种。
涂料应有较好的化学稳定性及韧性;要做到不开裂、不变脆、不流淌,能够较好地粘附在钢筋上;涂料层要做到不透水、不吸湿、润滑性好且摩阻力小。
制作好的预应力筋可以直线或盘圆运输、堆放。
存放地点要搭设遮盖棚,以免日晒和雨淋。
在装卸堆放时,要采用软钢绳绑扎并在吊点处垫上橡胶衬垫,避免塑料套管外包层遭到不必要的损坏。
1.2 关于锚具无粘结预应力构件中,预应力筋的张拉力主要是靠锚具传递给混凝土的。
因此,无粘结预应力筋的锚具不仅受力比有粘结预应力筋的锚具大,而且承受的是重复荷载。
预应力施工技术在房屋建筑质量控制中的应用分析摘要：房屋建筑结构的类型复杂，采用预应力技术可以提高房屋建筑的抗拉力，建筑结构中设置了预应力筋，改善房屋建筑的实际受力，防止出现拉应力破坏。
预应力技术应该以房屋建筑的实际情况为主，规划好房屋建筑的技术方案，充分发挥预应力技术的作用，进而加强房屋建筑稳定性控制的力度。
关键词：预应力施工技术；房屋建筑；质量控制；应用1房屋建筑施工中预应力技术的作用1.1结构加固房屋建筑施工中，预应力技术具有结构加固的作用，预应力加固房屋建筑结构，有利于延长建筑的运营寿命，保障建筑在寿命期内具有足够稳定的承载力。
预应力加固房屋建筑结构时，首先要合理选择高性能的构件，确保房屋建筑的承受力；然后要优化预应力技术在建筑结构设计中的应用，根据预应力技术的要求改进建筑结构的受力方式，缓解房屋建筑的受力；最后利用预应力技术改进房屋建筑的混凝土结构，减轻混凝土的整体荷载，预应力挤压构件并且把受力点限制到构件受拉区内，降低构件拉应、压应的变化状态，在此基础上提高加固构件自身的承受能力，进而加固房屋建筑中的钢筋结构，从整体上提高建筑的性能。
1.2受弯构件房屋建筑中的受弯构件承担着很大的荷载压力，促使房屋建筑面临着一定的风险。
房屋建筑中的预应力技术，应该控制好受弯构件位置的实际受力，通过加固受弯构件提高该位置的承载力。
受弯构件在房屋建筑中的极限承载力是变化的，主要受到混凝土内应力的影响，受压构件的受力不能超过极限值，采用预应力技术加固受弯构件，促使受弯构件能够支撑混凝土结构，杜绝发生应力破坏的问题，维护房屋建筑的整体性。
2预应力施工技术中的要点质量控制2.1原材料的质量控制预应力施工技术在工程使用中最重要的原材料之一就是预应力筋，它是技术得以应用的基本材料。
在进入施工现场时需要供应商提供产品合格证以及相关检验报告，报告当中应该对预应力筋的主要项目、内容、性能提出检测。
进场之后要对预应力筋进行抽样检查，主要包括外观以及复验，只有达到一定标准合格以后才可使用。
浅析房屋建筑工程中预应力施工技术的运用摘要：随着预应力技术的不断发展,预应力施工已经深入到土木工程施工的各个领域。
本文结合实际工程案例分析预应力施工在房屋建筑中的应用，提出了一些在施工过程中应该注意的问题，为实际操作提供了指导性意见，对具体的施工操作具有重要意义。
关键词：预应力施工；房屋建筑；混凝土施工技术1 前言由于采用预应力技术有许多结构和施工上的优点，如减少截面尺寸、控制裂缝和挠度，控制施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等。
通过调整结构的预应力度，构造处理得当，预应力结构的抗震性能得到保证，且由于减小了转换构件的尺寸，减轻结构自重。
因此，预应力施工在我国房屋筑中得到广泛运用和发展。
木文据此以具体案例结合对预应力施工在房屋建筑工程中应用进行简要探讨。
2 工程概况本工程屋面层局部大跨度梁采用粘结预应力混凝土梁结构，共有 15 榀预应力梁，其中三层有 3 榀预应力梁。
预应力梁最大跨度为 22m，梁最大截面为 600mm×1300mm，本工程预应力钢筋全部采用ⅱ级松弛фj15.24钢绞线，预应力钢铰线抗拉强度标准值为fptk=1860mpa，张拉控制应力σcon=1302mpa，单根预应力钢筋张拉控制应力端采用夹片锚具，固定一律采用ⅰ类锚具，其中张拉端采用夹片锚具，固定端采用挤压锚具。
本工程预应力混凝土强度等级均为 c40。
3 工程特点⑴本工程为局部采用预应力技术，每层面积很大，但是只有个别梁采用预应力，穿插施工时间长，施工时要与土建施工密切配合。
⑵部分预应力梁需要在结构内部设后浇孔作为张拉的空间，这是大面积建筑中局部采用预应力时常见的情况，土建施工时需按图纸留设后设后浇孔。
⑶后张有粘结预应力梁增加了埋设波纹管、孔道灌浆两个工序，此外，为避免张拉时由于局部压力过大，造成在张拉端混凝土的破损，应采取在张拉端设置加强螺旋筋等措施。
4 施工中应注意的问题⑴固定端柱筋的定位应保证波纹管的顺利通过，张拉端柱筋的定位应保证能够安装锚垫板。
⑵在张拉端部，梁面、底筋的弯折方式需与锚具的位置相配合，箍筋的尺寸要按图制作以保证波纹管能够正常通过。
根据本工程经验，在施工交底时要确定普通钢筋的位置，与波纹管的位置要错开，对妨碍波纹管、锚具位置的柱筋及梁筋作相应调整，以免施工时各种钢筋交叉冲突影响施工。
5 预应力施工工艺流程本工程楼层预应力梁模板安装及钢筋绑扎阶段的施工顺序为：安装梁模板，预应力梁边侧模先不装（以便穿插预应力筋及设置张拉端），绑扎普通钢筋及穿预应力筋；安装张拉端锚垫板及间接钢筋，封梁边模板。
现浇有粘结预应力混凝土工程的施工，是在普通钢筋混凝土施工工序中穿插施工的。
6 预应力施工要点及质量控制6.1 原材料质量控制预应力筋是预应力分项工程中最重要的原材料之一，预应力筋进场时，要求厂家提供产品合格证外，还应提供反映预应力筋主要性能的出厂检验报告，两者也可合并提供，但主要项目，内容应基本齐全。
材料进场后应根据进场的批次和产品的抽样检验方案确定检验批，进行外观检查并抽样进行复验，确认合格后方能使用。
预应力筋的锚具、夹具和连接器应按设计要求采用，其性能应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》gb/t14370-2000 等规定。
进场后应抽样进行外观检查，并进行级装件试验，确认合格后方能使用。
6.2 预应力筋张拉机具设备及仪表应定期维护和校验张拉制备应配套标定并配套使用。
张拉设备的标定其限不应超过半年。
当在使用过程中出现反常时或在千斤顶检修后，应重新标定。
6.3 预应力筋下料、制作固定端锚具预应力筋切割成工程所需长度。
下料完毕后即制作固定端锚具，加工好后运到工地现场院。
钢绞线的下料长度等于绞线在结构内的长度、张拉端预留长度及下料误差三者之和。
下好料的成品钢绞线不能有死弯及磨伤；下好料的钢绞线应按长度分类堆放；预应力筋下料完毕，及时检查其规格尺寸和数量。
6.4 预应力曲线放线预应力筋（波纹管）在梁中按设计要求的曲线布置，曲线形状由反弯点及最低点、最高点等几个特征点控制，通常在梁非预应力钢筋（箍筋）上画出预应力筋详细的放线图，每间隔 1.0～1.5m 左右设一个控制点。
放线应由专人负责，并及时进行复核检查。
6.5 固定架的焊接预应力筋在各控制点处由固定架支承，普通钢筋绑扎成型后，以波纹管管底标高，按设计要求的预应力曲线矢高在控制点处箍筋上划线，将支架焊接在梁箍筋上，间距 1000mm。
为防止在浇筑混凝土时变位，固定架必须有足够的支承力，直径不小于 10mm，为保证固定架位置的准确，宜由焊工及放线人员一起进行焊接固定架。
6.6 波纹管安设普通钢筋绑扎成型及固定支架焊好后，就可进行辅管，辅管时先将固定端锚垫板安装就位，从张拉端处逐步套入波纹管。
波纹管的连接采用同一形大一号的管，长 400mm，每边旋入 150mm，对接后用胶带密封。
波纹管与固定端钢绞线连接用棉丝封堵，再用胶带密封。
整段波纹管在梁内应顺直，不得有明显弯折，水平允许偏差10mm。
6.7 预应力筋穿束梁普通钢筋绑扎完毕并焊接完固定架后，先铺放波纹管，然后将预应力筋穿入管内，全部铺完后将波纹管绑扎在固定架上。
预应力筋穿束采用人工单根穿束。
穿束端采用胶布或其他软布包缠好，以减少穿束过程预应力筋对波纹管造成破损现象的发生，预应力筋穿束过程中及完毕后，应对波纹管破损情况进行检查，如有破损应立即用防水胶带包缠。
6.8 预应力筋就位固定及留排气泌水孔预应力筋的垂直位置由固定架控制，预应力筋的水平位置应保持顺直。
在就位固定后，泌水孔应设置在波纹管最高点及两端部。
先在波纹管上方开一直径 20mm的圆孔，在开中上用带嘴的塑料压板和海棉覆盖，并用铁丝固定在波纹管上，接头周边用胶带封严，以防漏浆，有塑料压板嘴上直径 25mm 的塑料管，向外延伸至梁面以上500mm，兼作泌水孔。
6.9 放置螺旋筋在预应力张拉端部按设计要求放置加强螺旋筋，以承担预应力局部压力。
6.10 锚垫板的安装与固定从波纹管端套入锚垫板，并将其稳固焊在柱筋上，固定端锚具必须伸入锚固构件厚度的一半以上。
张拉端与固定端垫板均须与预应力筋保持垂直。
本工程张拉端垫板缩入构件内固定，垫板前用泡沫塑料填充成孔。
6.11 混凝土浇筑及注意事项预应力筋穿束完毕后，检查和调整敷设的各种管线的位置、规格和数量，检查和修补破损的波纹管，进行隐蔽验收，合格后方可浇筑混凝土。
在混凝土浇筑过程中，应特别注意振动棒不要直接接触波纹管。
张拉端及梁柱节点等重点部位宜采用小直径振动棒振捣密实，以免出现蜂窝，造成张拉时发生事故。
混凝土浇筑时要注意预留同条件养护混凝土试件，以便张拉时以其强度检测值作为预应力筋后张拉的依据。
在浇完混凝土后要及时清理干净锚垫板的面上的混凝土，以确保锚具能顺利地安装。
6.12 预应力张拉前后的准备工作①将锚垫板喇管内的混凝土清理干净；②清除钢绞线上的锈蚀，泥浆；③套上工作锚板，在锚板锥子孔内涂一层薄薄的黄油，在锥孔内装上工作夹片；④准确定位安装千斤顶；⑤套上相应的限位板；⑥装上张拉千斤顶（所有千斤顶要和油压表配套使用）；⑦装上工具锚板，在锚板锥孔内装上工具锚夹片。
当预应力梁的混凝土强度达到设计要求后。
用具有相应资质的检测部门专门标定的张拉设备进行张拉。
本工程按设计要求均采用一端张拉方式，张拉前应根据现场实际情况加固脚手架、搭好张拉平台，以保证张拉人员安全、顺利操作。
施工过程中应注意以下事项：⑴张拉设备：本工程采用 ydc240 型千斤顶及ycw150 型高压油泵。
张拉设备在使用前均进行标定，并根据报告换算了张拉力所对应的油表读数，以便张拉时用该读数进行控制。
⑵拉控制应力σcon 按设计要求为 1302mpa，每根张拉力f=182.3kn。
⑶张拉程序：按设计要求张拉程序为：0→10%σcon→100%σcon→锚固。
总体是从三层开始依次张拉到屋面，每一层按结构轴号顺序依次张拉，即从结构一边向另一边顺序张拉。
⑷预应力筋伸长值：张拉过程实行双控管理，即以应力控制为主，并同时实施伸长值测量控制。
本工程在正式张拉前进行试张拉，实测摩擦损失系数，再根据实测结果编写“张拉要点”（包括张拉力及计算伸长值）。
在张拉过程中，应注意是否有异常现象，发响声、油压表指针抖动等，张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕，以便及时发现滑丝问题，如出现滑丝，可用千斤顶进行单根补张拉。
张拉的实际伸长值应不大于计算伸长值的+10%或 -5%，若发现实际伸长值超出此范围，应停止张拉，查明原因方可继续张拉。
⑸记录：张拉时须做好现场记录。
除记录伸长值数据外尚应记录下预应力筋断丝、断束及混凝土局部破损等情况，发生严重问题将及时通知设计单位进行处理。
6.13 模板的拆除预应力梁底模及支撑，必须在预应力筋张拉结束，方可拆除。
6.14 预应力孔道灌浆预应力筋张拉后，应在 24h 内灌浆，如情况特殊不能及时灌浆时，应采取保护措施保证锚固装置及钢绞线不被锈蚀，以防滑丝。
孔道灌浆的质量在有粘结预应力施工中是非常关键的工序，压浆前对压浆机进行认真检查、标定，用压浆机向管道内注压清水，充分冲洗，润湿管道，至全部管道冲洗完后，方开始压浆。
预应力孔道灌浆时，利用灰浆泵将水泥或普通硅酸盐水泥配制纯水泥浆，水灰比控制在 0.4～0.45,加少量的减水剂（5%左右）。
每一道孔灌浆一次性完成，中途不能停顿，在灌浆过程中喷嘴不能离开关键孔以免空气进入形成气泡。
待排气孔流出浓浆并稳压后撤除压力并及时封闭排气孔、关键孔。
灌浆施工时，需按有关规定现场抽样留置灰浆试块进行强度测定。
6.15 端部预应力筋的切除及封锚预应力筋张拉完毕灌浆完成后，待预应力孔道内浆体达到一定强度后采用砂轮切割机或乙炔焰切断端部多余的预应力筋，严禁使用电弧。
当用氧乙炔焰切割时，火焰不得接触锚具，切割过程中还应用水冷却锚具，切割后预应力筋的外露长度不应小于 30mm，然后用同等级强度的膨胀细石混凝土封闭端部，实施永久性防护措施，以防止水分及其他有害介质侵入。
7 结束语本工程采用了有粘结预应力技术，很好地解决了跨度混凝土梁在受荷载较大时的托度和抗裂问题，同时也大大减少混凝土梁的截面尺寸和混凝土及钢筋的用量，提高了结构的使用空间，降低了工程造价。
本预应力工程已完工两年多，从各方面观察的情况来看，效果是良好的。
但预应力施工应用在民用房屋建筑工程中，可以说还是一项新技术，施工中仍有很多问题很难准确分析，需进一步不断摸索和总结。
【参考文献[1]陈惠玲，等．高效预应力结构设计施工实例应用手册［ｍ］．北京：中国建筑工业版社，１９９８．[2吴勋华，后张法预应力施工的质量控制[j]民营科技，2007。
（09）[3唐晓梅，后张有粘结预应力施工技术及应用[j]山西建筑，2007（30）。
