高层建筑预应力的设计方法

郭 志 强

(吉林省新土木建设工程有限责任公司太原分公司，山西 太原 030000)

·结构·抗震·

高层建筑预应力的设计方法

郭 志 强

(吉林省新土木建设工程有限责任公司太原分公司，山西 太原 030000)

针对预应力在现有的高层建筑中的设计情况指出预应力设计管理现状中的一些常见问题，分析了一些高层建筑预应力的设计基本原则，主要包括结构设计总体原则、结构设计计算原则、预应力混凝土施工原则等等，并且以此为依据提出一些符合时代发展的高层建筑的构造要求和设计方法，为高层建筑设计者们提供一些参考，从而希望对提高整体的高层建筑预应力设计质量有所帮助。

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0 引言

近年来，随着城市不断地发展繁荣，越来越多的高层建筑被建造起来，人们的目光也更多地投向高层建筑的质量和设计方面，为了给人们的日常工作生活带来更多的便利，在高层建筑施工的过程中，更多地用到了预应力管桩等技术，这些技术拥有多方面的优点，但在现阶段的应用方面还是存在很多的问题，本文结合现状，研究更优的高层建筑设计方法，提供更多的设计灵感。

1 预应力设计现状与发展趋势

1.1设计的基本原则

在设计预应力管桩的过程中，最重要的原则就是要因地制宜，即准确测量施工场地的土质情况和周围环境，取得一定数量的可信数据之后再进行下一环节的设计，测量数据是一切工作尤其是设计工作的大前提，在施工开始时进行一次全面细致的勘察行动，在施工时也要多次进行勘察，以防土地情况的变化给施工带来不便。同时，在设计沉桩时，要严格以最后的最终贯入度与标高当作参考基准，不能以设计参数为标准，而且要以一种设计标准为主，另一种设计标准为辅，不可以同时使用两种控制标准，这样会使得设计图纸的效果很凌乱。设计标准要根据实际情况的不同灵活改变，有些设计标准太过于苛刻，远远超出了一般的机械设备的承受范围，这时候就要适当地降低标准，使其与现有的机械设备相匹配。打桩的时候一定要时刻观察桩身变化状况，防止桩身被打断。

1.2常见的技术问题

在沉桩时，预应力管桩非常容易移动，由于在项目施工的过程中需要用到大量的预应力管桩，每一次沉桩产生的误差就会很大。而且，土层严密结实也给沉桩带来了很大的压力，这一特点使得沉桩时位移差距进一步变大，压桩顺序偶尔也会出现一些差错。但是如果施工场地土质疏松潮湿，沉桩就会产生很大的空隙压力，推动临近的桩产生位移，沉桩时桩位摆放错误也是常见的技术性问题。另外,技术工作者的专业性和责任性在沉桩过程中也起到很大的作用，现阶段很多高层建筑施工单位会出现专业人才短缺，技术工作者缺乏专业素质等常见问题。

1.3现阶段的应对方法

为了尽可能减少沉桩时产生的位移误差，现阶段已经采取一些应对方法。首先在沉桩之后大约半个月再进行挖桩的工作，注意不在沉桩前或者沉桩时挖桩，如此一来就有效地避免了沉桩施工工作所带来的位移误差。而且按照相关规定，在开挖桩基的时候要求选择相应的排水措施，在旁边留有一定面积的坡地，防止在开挖时出现坍塌现象。在设计图纸阶段，要求严格测量当地的土地情况数据，并且根据这些数据设计科学合理的桩位摆放方式，制定合理的行车路线。在认真设计完成图纸之后，根据图纸安置桩位的位置，同时根据实际情况的变化不断调整设计方案的细节。

2 构造要求和设计方法

2.1主要构造特点

高层建筑中的预应力设计一般采用的都是平板模式，这种结构跨度很大导致需要高昂的支撑费用，因此不适合大面积使用。而新型的叠合板截面设计结构就很好的解决了这个问题，这种薄板并不需要大规模的支撑设置，而且增加了叠合接触面积，叠合板的水平抗剪是非常有益的。同时在叠合板之上现浇混凝土的厚度也很小，受力集中，这给后期的设计改造带来很大便利。这种设计方式还有抽孔空心截面，这样既可节约混凝土用量也相应减少了自重荷载,节约了钢筋,自重减轻也便于运输吊装,具有诸多好处，但是这种叠面构造还是没有广泛的被国内设计所接受，一方面因为其设计工艺复杂，成本较高。另一方面是因为这种构造板还与国内一些落后的设备相容性小。若想在国内的高层建筑预应力设计中充分发挥这种构造的优势，需要设计师做很多的调整并且不断修改设计方案，将叠合面提高到与叠合板相容的水准[1]。

2.2加固改造技术

在加强加固改造技术时要准确看懂施工图，充分了解工程中所使用的碳纤维片材、配套碳纤维胶、机具等物品的各方面性能及注意事项，做好施工前的准备工作。采用粘贴钢板或型钢对结构进行加固，遵守相应的加固规则和注意事项，首先做好对混凝土基层的加固处理工作，给底层涂上材料，做适当的修补工作，同时贴上碳纤维片进行护理工作，施工条件在5 ℃以上为最佳，根据具体情况的改变要及时调节。注意控制好环境的温度和湿度，否则很容易造成碳纤维片胶固化。在这一环节的工作中需要技术人员更加细心和耐心，在把工作做好的同时兼顾到各个环节的细节工作，表面涂装工作更加倾向于物体的美观，注意施工主次顺序[2]。

2.3预应力设计方法

在预应力设计环节，有必要先进行模型制作和分析。在模型设计环节，要保证设计比例模型的数据准确度，计算好每个环节的配筋率和横截面比例，以便在实际操作环节顺利进行，尽可能减小与设计的误差。在模型的制作环节，要根据材料的质量和体积计算相应的模型样式，模型采用木模制作，定期修补和维护，做到最大程度上模拟真实情况。在设备测试和实验环节，要注意在每个方向都进行压力测试，使该设备的结构能够在各个方向上承受压力，为更加真实地了解到受力状态，可以通过观察记录裂缝的分布及结构的破坏状态,量测整个结构的截面抗裂性及结构的承载力和延性等手段来实现。

3 结语

我国的高层建筑已经进入快速发展阶段，应用预应力技术无疑是一个重大突破。预应力设计结构充分考虑到了建筑的经济性和稳定性，从整体上提高了高层建筑的质量。本文从现实出发，充分考虑到我国设计的总体现状和存在的常见问题，提出一些具有可行性和可靠性的方法，从设计计算、试验到施工都做了大量研究工作,为今后的厚板设计提供一些参考。希望我国的高层建筑行业能够更快速地发展下去，使我国成为在建筑行业处于世界领先地位的国家。

[1] 《叠合式连续整体结构性能及设计方法》科学技术成果鉴定证书[Z].组织鉴定单位:全国钢筋混凝土结构标准技术委员会,1991.

[2] 叠合结构应用研究专题科研组.高效预应力砼叠合结构在多层框架中的应用研究[A].全国砼结构标准技术委员会第三届委员会扩大会议交流论文[C].1994.

Ondesignmethodsofprestressinhigh-risebuildings

GuoZhiqiang

(JilinNewCivilEngineeringConstructionEngineeringCo.,Ltd,TaiyuanBranch,Taiyuan030000,China)

In this paper, the author pointed out some common problems in prestress design and operation in the existing high-rise buildings, analyzed the basic principles of prestress design in high-rise buildings, mainly including the overall principle of constructional design, the calculation principle of constructional design and the construction principle of prestressed concrete, etc.. Then, the author proposed some structural requirements and design methods of high-rise buildings, and offered reference for designers, hoping to be helpful for improving the overall quality of prestress design in high-rise buildings.

high-rise buildings, prestress, design methods

TU972

A

1009-6825(2017)26-0038-02

2017-07-02

郭志强(1984- )，男，工程师