大跨度房屋建筑工程中预应力的估计与测试

蒋志恒

中建七局安装工程有限公司（450000）

1 大跨度房屋建筑工程中预应力项目总体概述

大跨度房屋建筑工程预应力技术与传统的技术相比具有很大的优势，其评估指标为:①建筑截面预应力的储备度；②预应力储备度的衰减率；③名义裂缝宽度作为大跨度房屋建筑工程中预应力衰减程度。这3个评估指标综合了各种因素的影响，能够更好地对房屋建筑工程预应力的程度进行分级和评估。利用Ansys仿真软件，通过相应的数学算法，对建筑项目的预应力进行模型仿真、数值仿真和模拟计算。在软件仿真计算过程中，需要设置一定的边界条件和仿真终止条件，从而更好地保障仿真的顺利进行。常用的边界条件主要包括了单元类型、模拟预应力值、网格划分等，通过相关的参数设置能够更好地模拟试验的各种数学模型。另外，通过对建筑工程中预应力衰减程度的计算和仿真，能够得到预期的预应力值，这个模型得到的仿真结果需要和实际结果进行拟合和测试，从而更好地判断模型的鲁棒性和可靠性，判断其是否能够应用在实际工程领域当中。通过分析本项目的实际结果，基于大跨度房屋建筑工程中预应力的评估方法具有较高的用户满意度，评价结果与实际值吻合较好，平均能耗为80 J。这种方法与行业现有的方法进行比较，在很多方面具有优势，能够为大跨度房屋建筑工程中预应力的计算提供理论支撑[1]。

2 大跨度房屋建筑工程中预应力的估计与测试

大跨度的预应力衰减程度的评价指标主要包括储备程度λ、建筑横截面受到的预应力、预应力的衰减率η及裂缝宽度Wfkr。通过对预应力的评估和测试，能够降低建筑的耗能评估值，从而有效提高了用户的满意度。同时，为了更好地反映供应和需求之间的相关性,可以通过参数λ来反映这个指标的变化。λ的表达式为:

其中，M0r代表截面的弯矩，Msn代表短期作用下的组合弯矩。

另外，还需要有效地考虑截面预应力和预应力衰减指标的情况，编制预应力截面抗裂性综合评估定级表（见表1）。

表1 评估定级表

表1中，Es代表被测项目所承受预应力的最大上限值，而λI表示的是被测项目在受到外力拉伸为0时所测得的数值。λII和λIII都是指被测项目在受到边缘拉力时的极限开裂数值。EX表示的是被测项目的预应力最小数值[2]。

3 大跨度房屋建筑工程中预应力估计与测试的实现

在使用相关方法对预应力衰减指标进行计算和分析之后，为了更好地验证计算结果是否正确以及计算数值是否在一定的误差之内，这需要使用特定的仿真软件对其进行仿真。一般常使用Ansys软件来进行仿真。利用仿真软件来模拟最合适的外界情况，通过相应的仿真来获得被仿真对象的预应力数值，然后将仿真数值与理论计算数值进行比较和分析，判断是否满足一致性要求及可能产生误差的原因。另外，为了使得仿真数值能够更好地反应房屋建筑的真实情况，需要对混凝土参数及钢筋参数进行合理的设置。常使用的软件主要是Solid65（模拟混凝土)以及Link8（模拟钢筋）。

在仿真过程中模拟预应力数值的方法主要可以分为整体法和外荷载法。这两种方法各有各的应用场景和缺陷。但是整体法在数据误差方面更具有优势。文章采用整体法来预测预应力的数值。

整体法使用注意事项:①在网孔划分过程中，需要尽可能地使单元格和保护层之间的厚度数值保持一致；②为了使仿真能够正常开展，需要在软件中设置一定的边界条件，边界条件设置的好坏直接决定了仿真的效果和仿真时间。一般在使用Ansys仿真软件进行测试的过程中，主要采用下列公式计算最终预应力的数值:

其中，fcu为大跨度建筑施工中预应力的估计值，F为被测试项目的破坏荷载，A为预应力的受力面积数值。

4 试验结果与分析

本试验主要采用的仿真环境为matlab2017。仿真对象是某大学新建教学楼。其中:预应力转换梁6根，跨度范围是35 m，梁宽为700 mm，梁高为2 500 mm；混凝土的强度等级为C45。主要测试的实验指标包括:

1）用户满意度。

2）仿真数值与理论计算数值的拟合情况。

3）整个实验过程中的能耗水平。

5 结语

综上所述，应用大跨度房屋建筑工程中预应力的相关技术能够最大程度地提高评估的准确性和科学性。当前，很多预应力技术研究成果已经应用到大跨度、大空间结构建设中，为我国经济发展贡献了重要的力量。预应力在房屋建筑工程中的应用对于房屋建筑行业的发展起到了积极的促进作用。