基于预应力技术在建筑工程施工中的应用
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摘要：通过对各种预应力混凝土结构形式的分类说明，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：预应力技术建筑结构应用
一、我国预应力混凝土技术取得的主要成就
1、预应力混凝土张拉锚固技术的发展。二十世纪六、七十年代，我国研究开发了多种中低强度预应力混凝土钢筋张拉锚固技术，主要有螺丝端杆锚固技术、高强钢丝敏头锚体系、JM锚体系、弗氏锚体系等。七十年代中期，编制出版了常用预应力混凝土锚夹具定型图册。
二十世纪八十年代中后期，我国技术人员跟踪国际先进水平，成功地开发了预应力混凝土钢绞线群锚张拉锚固体系，较好地解决了预应力混凝土施工中的关键技术，特别是大吨位(200～10000kN级)预应力混凝土锚具及配套张拉设备，达到了国际先进水平，1988年该成果被《科技日报》评选为1987年度全国十大科技成就之一。
2、无粘结预应力混凝土成套技术。二十世纪八十年代中期，我国开发研制成功的无粘结预应力混凝土钢筋涂包设备、单根钢绞线张拉锚固设备、无粘结预应力混凝土结构设计技术规程等配套技术，促进了我国建筑工程中现浇预应力混凝土结构的发展。近20年来，无粘结预应力混凝土结构累计推广使用面积达到一千万平方米以上，出现了一大批有代表性的、达到国际先进水平的工程项目。
3、斜拉索产品成套技术。20世纪80年代中期，我国开始兴建大跨度预应力混凝土斜拉桥，为解决工程需要，上海浦江缆索厂与多家科研设计单位配合，建成了我国最大的斜拉桥缆索成品生产线，使我国的斜拉桥技术达到世界领先水平。
4、设计理论及标准规范的发展。早期的预应力混凝土结构设计理论是按全预应力方法设计，2O世纪8O年代初期以后，发展了部分预应力混凝土设计理论， 目前预应力混凝土工程相应的规程规范已基本配套。主要有：材料方面的预应力混凝土用钢丝、钢绞线标准；无粘结预应力混凝土筋标准；专用油脂标准；预应力混凝土筋用锚具、夹具、连接器产品标准及应用技术规程；各种预应力混凝土设备及产品标准；各种结构设计及施工规范。
二、预应力混凝土的应用
1、预应力平板结构的应用
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，工程中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。因此，为了提高整个楼盖的抗裂性能，减薄板厚，减轻结构自重，提高其使用功能，采用近年来在大量工程中得以广泛应用的现代高效预应力混凝土结构技术，将整个楼盖设计为后张部分预应力混凝土无梁平板结构是一个良好的选择。这种预应力无梁平板，除在楼板周边保留必要的边梁和在局部少数有隔墙的地方及洞口边缘保留梁之外，室内明梁全部取消，仅在必要的地方设暗梁以改善楼板的受力性能，每单元整个室内顶板为一整块的平面。
2. 预应力平板结构的优点
2.1有利于减少地下室埋深及基坑开挖深度。对于有地下室的大型建筑或高层建筑，常常把地下室作为车库或商场。底板、顶板均可做成预应力平板；局部配电房、发电机房等需层高较高者，可局部下挖，使之达到设备高度要求；这样，在地下室中，则降低了层高，减少了水压力，减少了底板支模工序及基坑开挖深度，减少了外墙混凝土用量，从而降低造价，具有很高的社会和经济效益。
2.2利于增加建筑物楼层的净空高度或者减少层高。同时能达到使用空间感好、甚至可以避免了没必要的吊顶装修、节省装修费用等优点。
2.3利于改善结构的使用功能。现在业主根据自已的爱好，经营商品的组成变化，需要对商场及办公楼进行重新分隔的现象比较普遍，甚至在不同时期因业主的变化，都会有不同的间隔要求。预应力楼板对用途的改变极容易适应，在任意位置均可以设置隔墙，方案可以是多种多样，可给用户最大的自由度，使房屋使用功能及档次得到很大的提高，是房屋销售的一大卖点。
2.4由于预应力结构预加了应力，在同样荷载条件下结构具有优越的抗裂性能。在预应力混凝土结构中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大量减少钢筋用量，降低工程造价的作用。
3．有梁大板框架结构的应用
有梁大板结构是柱子与柱子之间布明梁，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，则也能很大程度减低层高或提升层净高，如9m跨的预应力宽扁梁可以做到450mm高，比做普通预应力粱650mm少200mm高，比普通混凝土梁800mm少350mm，在节省钢筋和混凝土方面可以说是达到很好的效果。
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。近十多年，大城市里有很多大型的商场和公共建筑都采用了这种结构形式，甚至有些高档住宅的也得到了应用，在使用功能方面得到了使用者的一致好评，市场发展前景一片光明。
4．转换层结构中的应用
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。因此我国高层建筑转换层结构中采用预应力技术的情况越来越多。
三、预应力混凝土的经济性
预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比较时可以用较少的混凝土和减少1/5~1/3的钢筋用量；但是钢材单价的差别并不是和重量的差别成比例的。预应力钢筋和预应力混凝土要求高强度和高质量，因而每种材料的单价都比钢筋混凝土所需要的材料的单价高。临时支架和模板可能更贵些，而且必须考虑预应力操作本身的附加费用。但是，一般来说，如果需要大量的预制预应力构件，则钢筋混凝土和预应力混凝土构件在单价之间的差别就变得很小了。另外，由预应力产生的间接的节约常常是显著的，也应充分予以考虑。这些间接的节约包括减少维修工作或者完全避免维修，而且由于结构有更好的耐久性（由于没有永久性开裂而增加耐久性），以致延长了使用寿命；减少支承结构和基础承担的静重；可以达到较大的跨径和减少支承；减低结构的高度（或者有相同高度的较大跨径）。
参考文献
[1] 王华. 建筑业10项新技术应用. 南京：江苏科学技术出版社，2002.
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