浅谈预应力技术的应用

来源:用户上传      作者: 崔玉清

　　摘 要：通过对各种预应力结构形式的分类说明，和对预应力平板结构优点的重点阐述，分析和比较预应力结构的竞争力所在及其适用范围，达到预应力技术在建筑工程中推广的目的。
　　关键词：预应力；现场施工
　　
　　现代建筑的发展可以满足用户的的更多需求，住宅要求有较好的内景，办公室要求有开阔舒畅的空间，建筑要追求较大的净高等等，预应力结构的出现，轻松的实现了这些要求。
　　预应力结构的形式也是多样丰富的，常用的形式有：无梁平板结构、有梁大板框架（或剪力墙）结构、转换层结构、门架结构和吊车梁以及特殊结构如水池、筒仓、大悬挑结构等。
　　1 预应力平板结构
　　传统的普通钢筋混凝土梁板结构体系，需在柱间及隔墙下设置框架梁和次梁，这必然导致室内明梁纵横交错，降低了楼层的有效高度，影响了室内美观和使用功能，装修也较难处理；由于室内明梁的存在，隔墙布置的任意性受到限制，室内功能的重新调整比较困难，而一栋建筑物在其50年甚至70年使用期内都不需对空间重新分隔和变换使用功能是很难想象的，特别是一般的商场建筑及办公楼建筑。若设计中楼盖体系采用普通钢筋混凝土平板结构或预应力平板结构，以上问题则迎刃而解；工程若采用普通钢筋混凝土无梁平板结构，由于内隔墙较多，附加荷载较大，要使普通钢筋混凝土平板的裂缝控制等级及挠度满足规范要求，计算所需板厚较厚，同时普通钢筋用量也较大，不经济。
　　预应力平板结构的最大特点是：具有优越的抗裂性，减少钢筋用量 ，降低结构的造价。
　　在预应力混凝土结构种预应力筋可产生一个向上等效荷载，同时在板中产生一个轴向压力，使平板刚度提高，挠度大大减少，抗裂性能也大为提高。
　　采用预应力混凝土无梁平板结构可以降低结构的造价，分析如下；
　　普通钢筋用量减少
　　1）预应力筋强度高（是普通钢筋强度的3-4倍），且一条预应力筋在跨中作底筋而在支座又弯上做面筋，使预应力筋的使用效率大大提高；
　　2）有梁板往往以极值代替平均值进行抗弯设计，无梁板直接以平均值进行抗弯设计；
　　3）无梁板充分利用了混凝土的抗剪能力，较有梁结构箍筋用量省很多；
　　4）预应力结构不需要为控制裂缝或提高刚度增加普通配筋，裂缝控制要求越高，预应力结构优势越大（如地下室底板、有填土的顶板等）；
　　5）规范规定的预应力板的构造配筋率比普通板低；
　　6）有消防车这种特殊可变荷载活动的区域（如有些地下室顶板）无梁结构的纵筋箍筋都比有梁结构省。
　　对于车库、商场、仓库、有吊顶的办公楼，可以在柱头处加托板，使结构的断面与弯矩图较充分地协调，大大减少预应力筋用量。
　　模板较普通梁板结构少25-35%，而且预算定额直接费较低。
　　无梁板混凝土可用较大粒径碎石，定额价一般较低。大量的工程实践及对比分析表明，结构选型及设计合理的预应力无梁楼板结构已经不断地改写和涤荡者无梁板结构比有梁板结构造价高的传统观念。
　　2 有梁大板框架（或剪力墙）结构
　　有梁大板结构是柱子于柱子之间布明梁，大板上布置隔墙的结构体系。这种结构于平板结构有很多相似之处，柱距比较大，由于省去了次梁，避免了室内错综复杂的次梁，内景好，增加净空，抗裂好，省材料省模板和拆模人工，施工快速等优点。若这种大板配合预应力宽扁梁使用，则也能很大限度的减低层高或提升层净高，如9米跨的预应力宽扁梁可以做到450mm高，比做普通预应力梁650mm少200mm高，比普通混凝土梁800mm少350mm。
　　由于结构种还带有明梁，结构仍然属于框架或剪力墙结构，可以用于平板结构所不太适宜的高层或抗震设防烈度比较大的地方。
　　有梁大板结构适合用于住宅和办公楼，尤其是住宅，不设次梁，既避免了室内难看的次梁景观，也利于住户自行隔断房间以实现不同的功能，即使更换了新住户，改造房子时仍然可以再次自行布置房间。
　　3 转换层结构
　　最近我国高层建筑发展迅速，且多为多功能综合性建筑，需要大柱网、大空间的公共设施在下部，从受力的角度讲这是不合理的，解决这种矛盾的最常用方式就是设置结构转换层。随着预应力技术的逐渐成熟，预应力材料及施工费不断下降，即使用材料等强代换的概念从经济上来比较预应力混凝土结构与钢筋混凝土结构，在许多情况下后者并不比前者经济。
　　采用预应力技术带来许多结构和施工上的优点，如减少截面尺寸、控制裂缝和挠度，控制施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等。只要采用预应力度适当，构造处理得当，预应力结构的抗震是可以得到保证的。且由于减小了转换构件的尺寸，对抗震也是有利的。
　　4 特种结构及其他
　　随着公共事业的发展，各种特殊功能的构筑物不断出现，有些特殊构筑物的使用功能及受力性能常常需要预应力技术才能实现，预应力技术在这些特殊功能构筑物中发挥了重要的作用。
　　4.1 大悬挑结构
　　体育建筑在各大中城市兴起，体育建筑的形式多样，风格各异，使预应力技术的应用丰富多彩。随着钢结构的发展，许多雨蓬采用钢结构，可以获得更大跨度，但是造价和维修费用都比较高，所以在适当跨度内预应力混凝土结构还是有很大的优势。
　　4.2 储罐与筒仓
　　一般地，储罐与筒仓对抗裂要求比较高，预应力技术广泛用于这种结构主要利用预应力主动轴力来抵抗混凝土拉应力来提高抗裂性能；尤其是圆筒结构，环壁的混凝土只受环向轴力作用，正是预应力最适合的结构形式。绕丝后张预应力混凝土水池在国内应用了几十年，主要采用预压应力来抵消由于水对筒壁产生环向拉应力。这样用高强钢材提高了抗裂性能就可以在同等抗裂条件下减小截面尺寸，带来可观的经济效益。
　　5 结 语
　　预应力技术经过了几十年的工程实践和不断研究，已经是比较成熟的一项工程技术，在今后的发展中，还将日臻完善。工程实践告诉我们，预应力技术以种种优势，在某些建设领域有着强大的生命力和竞争力，甚至在其还未完全占领的领域仍然具有强大的发展力。
　　
　　参考文献
　　［1］第十二届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集［J］.2003.
　　［2］吕志涛,孟少平.现代预应力设计［J］. 东南大学.

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