试论体外预应力技术在房屋建筑加固改造工程中的应用策略

李鸿兴

（中铁十一局集团第五工程有限公司 重庆沙坪坝 400037）

0 引言

与其他房屋加固技术相比，预应力技术在房屋建筑结构加固工程中有着较强的适用性，在建筑承载结构主体截面外建立体外预应力体系，应用转向装置和锚固传递预应力。将体外预应力技术用在房屋建筑结构加固中，不仅可以提升建筑结构受力性，也能够提高房屋承载能力与结构刚性，预防建筑裂缝和变形问题，延长建筑使用寿命。

1 体外预应力技术相关概述

房屋建筑加固工程中，应用的体外预应力技术也被称为体外预应力加固技术，该技术主要用于加固混凝土的结构工程中，通过对体外索结构的加固使其达到防腐效果。以往的建筑结构加固技术主要是在混凝土中放置预应力筋，这项工作会将工程量增加，不利于保持施工进度，而体外预应力技术更加快捷便利，可以直接在建筑结构外部使用。以结构主体与截面锚固定作为建筑主体的截面外固定方式，建筑主体结构能够接收该处传导的应力，完善结构受力性，在提升建筑承受能力的同时，强化建筑物的刚性。

分析体外预应力技术的应用特点，主要体现在以下几方面：①当房屋建筑出现挠度问题或者墙面裂缝问题时，建筑加固改造适合使用体外预应力技术。该技术见效快，可保证施工质量；②体外预应力技术中需要使用钢绞线，该材料柔韧性较高，强度大，方便施工设计，易于成型；③在应用体外预应力技术时，可以继续使用房屋加固工程原有的梁体结构，该技术可避免不必要的浪费，降低加固成本；④应用体外预应力技术可以最大程度上提升钢筋共振性能，同时也提升了房屋结构主体的抗腐蚀性与耐久性[1]。

2 体外预应力技术在房屋建筑加固改造工程中的应用研究

2.1 在双向交叉框架梁中应用体外预应力技术

某房屋建筑工程原有的结构框架梁截面规格为700×500mm，柱网规格为8400×8400mm，板的厚度为200mm，混凝土强度等级为C40。建筑结构在使用的过程中发生了功能变化，可变荷载标准值设计从过去的每平米3.5kN 提升到15kN，原有结构中的双向框架梁配筋无法满足当前建筑的承载极限状态要求，梁结构在极限状态下使用可能会面临开裂或挠度问题，因此，有必要对该建筑使用体外预应力技术，从而强化建筑结构的加固效果。体外预应力技术可以对建筑的框架梁起到加固作用，经计算发现，在框架梁中对6 束与8 束体外高强度、低松弛1860N/mm2的钢绞线分别配置。需要将张拉应力的规格控制在930N/mm2，可采用折线的方式进行预应力筋的布置，在梁下部分和梁上支座折点位置用钢节点过渡。

房屋建筑加固工程完成后，预应力索将会长期暴露在外，导致框架梁面临着腐蚀问题。为防止潮湿的空气对预应力索产生腐蚀，施工时建议使用拥有抗腐蚀能力的材料，比如镀锌材质的钢绞线。镀锌钢绞线不仅抗腐蚀性强，且可以同无粘结工艺相结合，使钢绞线周围包裹着高密度聚乙烯保护层，强化对建筑结构的保护。相关人员还设计出群锚防松盖，防止夹片长时间使用而出现松动问题，保障锚具功能完善，这种防松盖与锚环的规格需要相互匹配，开孔位置需按照预应力索的数量选择，开孔孔径必须必预应力索直径大，比夹片外径小。防松盖张拉后穿入预应力索，一直到夹片后部位置，用螺栓将锚环固定，这种加固方式能够有效延长锚具使用寿命。固定钢节点的结构胶和锚栓如果达到强度设计值，可对其张拉，张拉之前应将预应力索做预紧处理，保证预应力索能够均匀受力，保护建筑结构的安全性和稳定性。因此，应采用分级对称的张拉方法，尽量在梁的两侧一同张拉。

想要让竖向方力更大，而弯折的预应力索角度不会太大，可以在距离板端1/3 处布置预应力弯折点，如图1 所示。这样的转向节点设计，在梁顶中会存在连续的预应力筋转向节点，过渡时可使用圆弧形曲面，增加弯折点接触面积，降低接触应力。为了避免预应力筋有死弯，当梁顶处于双向交叉时可设置转向节点。钢索梁底与钢托件的接触面应采用圆弧的过渡形式，保证连接梁底可靠，能够双向构造张拉节点[2]。

2.2 在板柱结构楼板中应用体外预应力技术

房屋建筑加固改造工程的主体结构施工完成后，需要在地下负一层夹层顶板中心处设置喷泉，整体重量为23t。这一设计将会给工程结构带来荷载问题，为了提高结构承载力并满足结构使用功能，可对地下负一层的夹层顶部轴的楼板进行加固。其中加固板的厚度有500mm，板的长度为10×8.8m，板顶标高为-0.250m。经分析后，该工程决定采用十字交叉索这一体外预应力技术，图2 为体外预应力索线形情况与平面布置图。在设计线性与节点设置方面，该工程喷泉荷载属于均匀分布的集中荷载，采用了折线布置的预应力索线性布置类型。工程双预应力应用了十字交叉的形式，预应力筋沿着板对角线排列。为了加大垂直反作用力，而预应力索的角度无法达到弯曲要求，预应力弯曲点在板端1/3 处。在布置中可使用跨层双预应力，设计板的顶部时需要额外重视预应力索的双方位置关系[3]。

2.3 在预应力简支梁和框架抽柱中应用体外预应力技术

体外预应力技术可以用于工程框筒结构，建筑物主体结构建设完成后，出于多方因素考虑，工程需要再次装修。装修打孔改造时发现有几根预应力简支梁出现断裂情况，原有的建筑体内预应力筋的加固作用不够理想，这时需要对简支梁结构展开重新加固，并采用体外预应力技术加固建筑简支梁结构。从房屋建筑改造工程的施工特点出发，由于房屋的梁体部位属于预应力简支梁，梁的一段需要有剪力墙起到承载的作用。因此，需对体外张拉端节点进行设置，应用锚栓与锚固将节点在梁侧与墙体外侧固定。

该房屋建筑工程的局部为两跨框架梁，跨度可以达到8m，为了使建筑物可以变化不同功能，需对中支座结构框架柱展开改造施工，将其转化为跨度16m 的单跨框架梁。由于建筑物结构受力特性发生变化，框架抽住结构的受力情况变得比较复杂，在建筑结构加固计划中需要充分考虑结构的受力特点，重视结构设计的经济性和安全性。采用体外预应力技术下的加固方案，加大梁截面尺寸，将以往的500×600mm 尺寸增加到800×1100mm。同时，截面增加后使用体外预应力技术，预应力钢筋内使用2 束7 孔镀锌钢绞线，框架柱上固定锚固两端，张拉预应力筋会对框架柱产生影响。混凝土梁截面与预应力钢筋增大后，梁跨截面内有8500mm2的普通钢筋，即11 根32mm 直径钢筋，分成2 排来布置。应用体外预应力技术进行工程加固时，需要明确以下施工要点：①镀锌钢绞线应使用切断机与砂轮锯切断，不能用电切割或气切割。钢绞线和锚具在使用过程中应防止生锈或局部损伤；②体外预应力钢束可采用两端张拉的方式，张拉时两端应同步进行；③预应力张拉要求引伸量与张拉力双控，以张拉力为准。预应力张拉前，应先初应力张拉一次。预应力钢束张拉完毕，严禁撞击锚头和钢束，钢绞线多余的长度应用机切割，切割方式和切割后留下的长度应按施工规范办。

3 总结

总而言之，当前体外预应力技术更多的用于桥梁结构的加固改造工程中，随着技术的完善与发展，施工单位开始将体外预应力技术用在老旧建筑物的加固改造中，以此完善建筑功能。分析在双向交叉框架梁、板柱结构楼板、预应力简支梁和框架抽柱中体外预应力技术的应用要点，充分体现出技术的优越性，保障了施工质量，提高了工程经济效益与社会效益。