预应力技术在超高层建筑施工中的应用

秦玉娇++王有鹏++杨晓霞

【摘 要】很多超高层建筑都应用了预应力结构，其具有自重轻、抗裂能力强、钢材强度高等优点，可以保证超高层建筑对安全质量的要求。本文即结合具体工程案例详细阐述了预应力技术在超高层建筑施工中的应用。

【关键词】预应力技术；超高层；钢绞线；波纹管；张拉

一、超高层建筑的界定

对超高层建筑的定义，不同的国家有不同的标准。联合国于1972年举办的国际高层建筑会议将超高层建筑定义为40层以上或者高度超过100m的高层建筑；日本将15层以上建筑定义为超高层建筑。我国对超高层建筑无明确的定义，但在国家现行建筑规范和行业标准中均有一定说明，可分别从建筑的房屋高度、不规则程度两方面详细界定超高层建筑。

（一）从房屋高度界定超高层建筑

对于一般建筑，规范根据建筑物的高度等级、房屋类型、结构体系、抗震烈度的不同，从房屋高度方面明确了超高层建筑的最低房屋高度，即房屋高度超过一定数值的一般建筑属于超高层建筑。

（二）从不规则程度界定超高层建筑

界定超高层建筑时，除了以一般建筑的房屋高度为依据外，还应该考虑建筑的不规则程度，特别是不规则高层建筑，可能因其不规则程度而将其归为超高层建筑范围。通常，对于不规则的高层建筑，可以根据其不规则程度的大小来界定其是否属于超高层建筑，而不规则程度的大小可以分别从“同时具有三项及其以上不规则”和“具有其中一项不规则”两种情况进行区别。

二、预应力技术的优势

（一）提高了构件的抗裂能力

因为承受外荷载之前预应力混凝土构件的受拉区已有预压应力存在，所以在外荷载作用下，只有当混凝土的预应力被全部抵消转而受拉且拉应变超过混凝土的极限拉应变时，构件才会开裂。而普通钢筋混凝土结构中不存在预应力，其开裂荷载的大小仅由混凝土极限抗拉强度（为抗压强度的1/10左右）所决定，因而抗裂能力很低。

（二）增大了构件的刚度

因为预应力混凝土构件正常使用时，在荷载效应标准组合下可能不开裂或只有很小的裂缝，混凝土基本上处于弹性阶段工作，因而构件的刚度比普通钢筋混凝土构件有所增大。

（三）充分利用了高强度材料

普通钢筋混凝土构件不能充分利用高强度材料。而预应力混凝土构件中，预应力钢筋先被预拉，而后在外荷载作用下钢筋拉应力进一步增大，应而始终处于高拉应力状态，即能够有效利用高强度钢筋；而且钢筋的强度高，可以减小需要的截面面积。

三、预应力技术在超高层建筑施工中的应用

（一）工程概况

某超高层建筑，主体结构为框架剪力墙结构，在整个工程中总共有 26 条混凝土框架梁的施工采用了后张有粘结预应力混凝土技术，且采用两端对称张拉，曲线预应力筋为二次抛物线。钢筋采用：Φ- HPB235 级，二级-HRB335 级，三级-HRB400 级。混凝土采用：预应力梁混凝土等级 C40（注意预应力混凝土中严禁使用含有氯离子的外加剂）。

（二）施工工艺流程

后张有粘结预应力混凝土框架梁施工工艺流程：支梁底模→绑扎梁普通鋼筋→焊接波纹管固定点→支架波纹管→留排气孔→安装配件→布设预应力筋→浇筑混凝土→混凝土养护→张拉预应力筋→孔道灌浆→切割→锚具封闭。

（三）施工技术要点

1、支撑与模板

支撑与模板应考虑能承受结构自重和施工荷载，要求支撑有足够的承载能力，稳定性好。底模起拱按设计要求，一般取梁跨度的1%～1.5%，支撑的拆除应从跨中向两边对称进行。预应力筋的张拉须在梁的侧模拆除后进行，以免侧模阻碍梁中预应力的建立，因此要考虑粱侧模在底模不拆除的前提下拆除方便。

2、钢绞线下料与制作

预应力钢绞线束一般比较长，将其运送到施工现场后，需要将其卷成圆盘状，在制造预应力筋时，需要将其开盘冷拉，还要进行下料编束。在下料前，施工人员应避免钢绞线出现变形问题，还要避免出现应力松弛情况，施工人员应先对预应力钢绞线束进行预拉，保证钢绞线抗拉强度达到 85%以上。预拉时速度不宜过快，在预拉完成后还要保持5- 10min，然后再进行放松。钢绞线下料前还要再切割口两侧板扎钢丝，一般是在切口50mm处位置，切割完成后要对割口进行焊接，保证焊接的牢靠性，还要保证钢绞线紧绷，不能出现过度松散的情况。另外，钢绞线下料场还要保证平坦性，如果发现不平坦，可以在钢绞线下垫方木。 下料的过程中应将钢绞线从盘卷中慢慢的抽出来，如果一次性全部取出，则可能出现相互缠绕在一起的问题。

3、波纹管铺放

铺放前应对波纹管进行检查，如发现砂眼或脱扣应用胶带缠或截断。梁非预应力筋绑扎成型后从一端或两端将波纹管穿入梁内，两根管间加大一号的接头管，并用胶带封裹。对于折线形预应力梁，铺管时，为适应4眼扁锚单根张拉钢绞线的工艺要求，每根管事先穿入4根通长连续的8钢丝，作为穿钢绞线时的牵引线，以克服折线形预应力粱穿钢绞线施工中的难题，在固定端设一灌浆（泌水）孔。

4、穿束

在铺管的同时穿钢绞线，采用特制的“子弹头”将钢绞线逐根穿入。铺管穿束完成后，应由专人检查波纹管的位置、破损情况及钢绞线外露长度等。若钢绞线外露长度不满足千斤顶工作长度的要求，尚应作适当调整。钢绞线外露部分应包裹，防止污染或锈蚀。当波纹管及预应力筋铺设完毕并自检后，应向监理报验，符合设计及相关规范要求，办理隐蔽工程手续，从而进行下道工序。

5、预应力混凝土浇筑

浇筑混凝土时，应避免振捣棒直接撞击波纹管和钢绞线，以免振坏波纹管，造成漏浆，万一波纹管内漏浆会造成以后对预应力筋张拉及灌浆不利的影响。混凝土必须振捣密实，特别是钢筋密集区、张拉端尤应注意。混凝土浇捣结束后应加强养护，保持充分湿润，防止水份过早蒸发而表面产生裂缝。在浇筑中除留置竣工资料中需要的标养试块外，尚要留置施工试块，并与构件同条件养护，以确定张拉时间之用。

6、预应力筋张拉施工

（1）张拉机具的配备

张拉千斤顶采用前卡式千斤顶单根张拉。油泵和千斤顶在张拉前必须进行配套检验，得出千斤顶出力和油压表读数之间的关系式，根据检定结果和工程实际情况，计算出相应张拉力下油压表读数值，压力表的精度不宜低于1.5级，张拉机具运行应正常。

（2）预应力筋的张拉控制

张拉控制应力σcon=0.71fptk=1302MPa。张拉程序：0→0.2σcon（初读数）→1.0σcon（最后读数）→持荷3min锚固。

预应力张拉采用双控法，即应力控制（油压表读数），同时校核预应力筋实际伸长值。实测伸长值与计算值相比，应在+6%～-6%范围内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施后方可进行。

四、结语

综上，通过实践证明，在超高层建筑工程中应用预应力施工技术，可以保证结构的稳定性，还能保证建筑的抗震性能达到安全等级要求，值得大力推广。

参考文献：

[1]高强.预应力施工技术在建筑工程中的应用[J].门窗.2014（11）.

[2]吕洪.关于建筑预应力施工技术探析[J].江西建材.2015（16）.