预应力斜拉管在大悬挑空间体系中的应用

2016-04-23吴克松

科学与财富 2016年5期

摘要：预应力技术是当前建筑工程中较为常见的施工方式之一，是提高工程结构整体性的主要方法。预应力斜拉管便是基于这种施工理念上针对大悬挑结构空间体系提出施工新技术。本文实际工程案例，着重探讨了其在大悬挑空间结构体系中的应用情况，旨在为同类型工程日后施工提供参考。

关键词：预应力；悬挑结构；斜拉管；施工技术

在现代化建筑工程项目中，钢筋混凝土大悬挑结构往往因为建筑工程结构特点、结构整体性以及剖面因素的影响，而无法满足整个结构承载力和位移要求。通常在这种情况下所选用的解决方法就是提高悬挑梁结构预应力，从而保证结构的整体性和使用功能要求。预应力施工方式最早出现于20世纪五十年代，经过半个世纪的发展与研究，已经广泛的应用在各种工程项目之中。

1 工程概况

某工程共有建筑面积4万平米，建筑结构形式是以大跨度钢屋盖结构和框架结构共同组成的。在工程施工建设中，工程设计人员是以国外设计大师组成的，工程具备着造型独特、结构个性，是一种蝴蝶状的结构模式，这不仅为建筑结构的外形美观增添了色彩，然而在施工中却给工程施工质量提出了挑战。为了保证工程的施工质量要求，在工程施工中采取了蝴蝶两翼圆弧结构上添加预应力斜拉管的施工方式。

1.1 工程施工方案分析

由于本工程在施工之初本身预计作为文化中心来使用的，为此其在设计中涉及到浓厚的文化底蕴和历史色彩，这也给工程设计和施工的选择造成特殊要求，给设计工作人员带来一定的难度。同时由于设计师为外国人，其本身对于我国历史文化存在着一定的欠缺和空白，这就造成施工方案选择上需要认真、全面的重视和分析。在工程方案的选择中，需要注意的要点如下：

（1）此部位建筑结构为建筑物的主要入口，根据设计师本身意图来说，在施工中不准在此处设置落地斜柱。（2）因为这种原因，使得整个建筑造型受到一定的约束，同时悬挑梁结构高度也必须要精心设置和确定，避免其造成建筑物美观性的影响；（3）悬挑梁结构在施工建设中一层多于一层，外侧钢结构幕墙装饰面积大，荷载大以及悬挑梁结构后方预计作为大剧院，这就使得整个工程稳定性受到挑战。经过综合分析，在工程项目中采用预应力斜拉管进行施工极为合理，有效的避免了各种质量隐患的出现，同时满足了多层悬挑梁形成的空间结构稳定性要求。

1.2 基本参数分析

在工程施工建设中，所涉及到的工程要点主要包含了预埋件、斜拉管以及拉索三部分。

（1）预埋件：预埋件作为整个工程项目中最为关键的一部分，其设置是否合理、可靠直接关系到预应力的设置，在工作中其设置中主要是通过其与钢板之间采用穿孔塞焊的方式来进行，焊缝质量等级控制在二级标准上；（2）斜拉管：斜拉管在应用中主要是以热轧无缝钢管为主进行的，其管道内部直径为267mm，管道壁厚度为16mm，材质的面积为14225mm2，且在管道与钢板的连接处采用对接焊进行，焊缝质量等级控制为2及标准；（3）拉锁：斜拉管内部一般都设置有钢索，钢索的主要作用在于保证斜拉管的质量和应力要求。在工程施工建设中，钢索主要采用1860及的松弛无粘接的钢绞线为主。

2 预应力斜拉管施工技术要点

随着工程施工技术要求的不断增多，预应力斜拉管施工技术越来越受到人们的重视，这一技术的应用对于提高结构的抗震性、整体性和美观性都有着重要的意义。在本工程施工中，做好预应力斜拉管施工技术需要从以下方面入手进行分析。

2.1 工艺流程

梁底模→预埋件安装→粱钢筋绑扎→混凝土浇筑→斜拉管的安装→索、锚具的安装→预应力筋张拉叶锚具的保护。

2.2 预埋件

预埋件作为预应力工程中不可替代的一部分，是整个工程施工质量、施工整体性得以控制的主要手段。在工程施工中，预应力斜拉管预埋件一般都是设置在悬挑梁的端部，此外也有一些工程在施工中将预埋件设置在边梁以及钢筋密集的部位。由于这一部位钢筋密集，加上附近边梁又有钢结构预埋件，所以给斜拉管预埋件安装带来了很大的影响，同时其施工精确度要求极高，这也要求在工作中必须要重视质量控制和管理要求。

节点预埋件制作以及埋件角度控制的好坏直接关系到现场的安装质量，否则导致预应力筋的损伤，会造成预应力损失过大。所以，对预埋件的控制是预应力斜拉管质量控制的重点：（1）预埋件的制作力求倾斜角度准确；（2）在土建梁底模支好后便放置预埋件，然后穿梁的钢筋；（3）预埋件的轴线控制，反复复核，用激光束对准下层预埋件孔进行检查，宁可稍向建筑内倾斜。

3 安装

3.1 钢构件制作和安装

在钢构件安装过程中，穿人2根通长连续的8。钢丝，作为拉索穿束时的牵引线与拉索相碰的钢构件内壁焊接处均打磨圆滑。

3.2 搭设工作平台

工作平台需能承受千斤顶、张拉工作人员、及其他设备等施工荷载，脚手架立杆的稳定性必须进行验算。

3.3 索、锚具的安装

3.3.1 施工工艺流程：预应力索下料和制作→牵引绳穿入钢结构→牵引头安装→索体从固定端穿入、就位→张拉端和锚固锚具安装→锚具质量检查→千斤顶校验、检查张拉设备→预应力筋张扭→切筋→安装夹片下方松装置和防护罩等，进行端部处理。

3.3.2 放线下料：成盘供应的无粘结筋重量约为1.5t，在放线时尽量减少破损。现场用砂轮切割机下料。下料中应仔细检查无粘结筋的破损处，并及时用胶粘带封裹。下料时对不同长度的无粘结筋分类编号。

3.3.3 钢结构部分安装：在钢结构安装过程中，在钢构件内穿人2根通长连续的84钢丝。

3.3.4 牵引钢绞线安装在每层斜拉管楼层处开80mm×100mm的小方孔，利用钢丝先将2根钢绞线穿入，该钢绞线作为牵引钢绞线，将拉索钢绞线的张拉端与牵引钢绞线连接。

3.4 索的张拉

张拉前对已标定的张拉设备和锚具应做仔细的检查，确认无误后先将每根索拉紧，然后对7根索同时进行张拉。张拉采用一端张拉，一次张拉到位。