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摘要：近年来，我国建筑工程在飞速发展，大跨预应力混凝土框架结构的应用也越来越广泛。在公共建筑中，预应力混凝土框架结构因自重轻，跨越能力大，耐久性好等优点而备受青睐，但一部分预应力混凝土框架结构往往出现不同程度的开裂，挠度大和承载力不够等问题。如早期修建的预应力混凝土框架结构由于当时施工工艺和设计水平等原因存在不同程度的疲劳和损伤；由于人为因素导致预应力混凝土结构不能满足规范要求；已使用多年的预应力混凝土结构因缺少必要的维护和保养而存在潜在的危险性，加固修复问题已成为土木工程领域面临的重大课题。
关键词：大跨预应力；混凝土框架结构；加固；分析
引言
与现浇混凝土相比，预制混凝土结构具有一些显著的优点，如可提高施工速度，减轻工人劳动强度，保证结构质量等。此外，预制预应力混凝土还是减少混凝土变形裂缝，提高结构耐久性的一种途径。介绍了预制预应力混凝土结构在国内外的研究现状，并着重介绍了一种采用通过后张预应力筋将预制构件连接在一起所形成的柔性连接预制框架结构，在对其进行试验研究和理论分析的基础上给出了应用过程中的一些要点。
1预应力混凝土的特点和优势
预应力混凝土结构作为一种符合工业化生产方式的结构形式，具有以下一些特点和优势：1）施工速度快，有效缩短了施工周期，大大提高劳动生产率。建筑工程可早日投入使用，提高经济效益。2）施工方便，降低建筑工人的劳动强度。减少现场湿作业，改善施工现场环境，减少环境污染和施工扰民现象。3）预制构件工厂化生产，生产环境稳定，严格按标准检验，产品质量有保证。预制混凝土还可以浇筑成各种形状和尺寸，利于实现建筑立面的多样化。4）采用高性能预制预应力构件组成的预应力混凝土结构，与钢结构相比在防火性能和耐久性能上有明显优势。以往随着建设总成本中材料成本比例的降低，钢结构由于其强度高，自重小，施工速度快等优势被广泛应用于工业建筑等大跨、重载建筑结构中。然而，耐火性能和防腐性能差始终是钢结构建筑不可避免的重大缺陷，防护措施所需的前期投入和后期维护费用均较大。而预制预应力混凝土结构同样具有施工方便、速度快的优势，且在工厂生产条件的控制下，预制构件有可能采用更高强度的混凝土和高强钢材，形成高性能预应力混凝土构件，有效降低结构自重，从而成为钢结构的有力竞争对手。
2混凝土结构加固的原因
1.1人为因素
在混凝土结构设计施工验收阶段，相关的工程技术人员没有严格按照规范要求进行操作，在建筑物运营阶段，使用人员又没有注意建筑物的维护和保养，造成混凝土结构过早的出现裂缝变形等工程质量问题，需要进行加固处理才能正常的使用。
1.2自然环境因素
建筑物投入使用后，一般会长期暴漏在露天条件下，雨雪天气会对结构造成一定的损伤，特别是酸雨，具有一定的腐蚀性，雨雪造成的昼夜温差过大会使混凝土结构产生变形和破坏。另外还有一些微生物寄生在混凝土结构中，对建筑物的安全造成了一些威胁，还有混凝土结构还有收缩徐变现象，一定结构变形超过了规范要求的范围，就需要进行加固处理。
1.3使用功能改变
建筑物建筑完成之后，可能由于种种原因需要改变其使用功能，而原来的设计以及施工不能满足新功能的需要，这个时候也需要对结构进行加固处理。
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3常用加固方法分析
3.1混凝土结构的加固
直接加固法在对混凝土进行结构加固时，最直接的方法是在其表面加一层现浇层，以增加截面高度，同时也增加截面的面积，使其抗剪能力大大增强。另外，在一些需要加固的特殊部位，通常采用环氧树脂灌浆法。这种方法的实际使用是把钢材和被加固的构件进行黏和，在增加他们的稳固性的同时也增加了建筑结构的抗剪能力，类似的直接加固法还有很多，其原理大致相同，设计时要根据建筑结构的具体情况采用合适的加固方法。间接加固法预应力加固法包括水平拉杆加固法和下撑拉杆加固法。水平拉杆加固法的目的是消除外力荷载作用产生的弯矩，以降低由于外力作用造成的荷载效应，从而达到加固的目的。而下撑拉杆加固法主要是用于抵消外力荷载，从而达到消除荷载的目的，也能对建筑进行加固。
3.2粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法就是在受损或者需要增强的部位粘贴钢板以提高其强度和刚度。该方法的优点是现场湿作业少，施工周期短，对建筑物内人员的生活生产影响不大，对原结构净空影响也较小。缺点是施工工艺要求较高，需要专业的技术人员进行操作，对施工环境，包括温度、湿度、化学腐蚀等都有严格的要求。凝土结构粘钢加固的效果主要取决于加固施工质量。粘钢加固施工应严格按下列工艺流程进行，并由专业化施工队伍施工，工艺流程如下：定位放线→被粘混凝土和钢板表面处理→结构卸荷→钢板预贴→配胶→粘贴、加压→固化养护→自检修补→表面防护。
3.3预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段强迫后加部分——拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除，因此，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果，适用于大跨结构加固，以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。但此法不宜用于处在高湿度环境下的混凝土结构或混凝土收缩徐变较大的混凝土结构的加固。
4预应力加固的应用和优势
4.1钢绞线张拉控制应力的确定
预应力筋张拉控制应力越大，满足正常使用阶段要求所需预应力筋量越少。此外，对于大跨重载的框架结构，预应力筋的面积由正常使用极限状态的要求控制，连接处抗弯承载力有一定程度的超强要求。而钢绞线的张拉控制应力越大，即屈服应力和有效应力间差距越小，连接截面超强系数越小，易于实现“强柱弱梁”的原则。因此，钢绞线的张拉控制应力可取上限值，即0.75FPTKf。其中，FPTK为钢绞线极限抗拉强度。
4.2焊接钢筋网片体积配箍率的确定
在梁端和牛腿内布置焊接钢筋网片可有效提高混凝土极限抗压强度，从而提高截面承载力和延性。参数分析表明，其体积配箍率不宜低于2%。此外，牛腿内钢筋网片配箍率应比相应的梁端略高，使牛腿的混凝土强度略高于梁端混凝土强度，从而起到保护牛腿的作用。
4.3预应力加固施工
4.4预应力加固的优势
5预应力加固的延伸
在框架结构中，需要增加跨度扩大有效使用空间或者提高承载力的时候，可以直接设计成预应力大跨梁，从建设投资到节约能源等方面均能起到明显的效果（可适当扩展）
结语
综上所述，预应力框架梁施工技术实用性强，工艺先进，对于现场施工技术人员有很好的借鉴意义。为最大化实现高层建筑的质量和安全，要求施工技术人员充分掌握框架梁施工工艺和施工流程，采用新技术、新工艺、新材料，不断提高预应力框架梁的施工水平。
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论文作者:徐柏林
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第15期
论文发表时间:2019/1/22
标签：预应力论文; 混凝土论文; 结构论文; 混凝土结构论文; 应力论文; 框架结构论文; 拉杆论文; 《建筑细部》2018年第15期论文;