建筑结构模块7.ppt

建 筑 结 构 7 预应力混凝土构件 预应力混凝土的基本概念 7.1 预加应力的方法 7.2 7.3 预应力混凝土材料 张拉控制应力和预应力损失 7.4 7.5 预应力混凝土构件的构造 7.1 预应力混凝土的基本概念 7.1.1 概述 杭州城站火车站 由于混凝土的抗拉性能很差， 使得钢筋混凝土构件出现了两个问题： 1、钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常带裂缝工作；2、为保证结构耐久性，必须限制裂缝宽度。 解决问题的首先想到的方法：1、加大截面尺寸——自重过大；2、采用高强度钢筋——裂缝过宽，无法满足使用要求；3、提高混凝土强度等级——抗裂性能提高不明显。 上述方法都不能很好地解决大跨度结构，以及承受动载结构中裂缝宽度过大，变形严重的问题。 继续思考：能否借助混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足？ 7.1 预应力混凝土的基本概念 7.1.1 概述 １、预应力构件基本原理 ： 　　　　　预先在混凝土受拉区施加压应力，使其减小或抵消荷载引起的拉应力，将构件受到的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态，即可控制构件裂缝宽度，甚至可以使构件不产生裂缝。 7.1 预应力混凝土的基本概念 7.1.1 概述 日常生活中有许多应用预应力的例子。 传统木器中的木桶、木盆都是利用桶箍将一块块的壁板箍成一个整体。没有桶箍，壁板很容易散开（相当于混 凝土的抗拉强度很低）；桶箍把壁板箍紧（相当于给混凝土施加预应力），就使得壁板之间不容易分离。 7.1 预应力混凝土的基本概念 7.1.2 预应力混凝土的分类及优缺点 一、预应力混凝土的分类 按照工作性能不同，预应力混凝土构件可分为三种： ①全预应力混凝土 全预应力混全凝土是指在各种荷载组合下构件截面上均不允许出现拉应力的预应力混凝土构件。 ②有限预应力混凝土 按在短期荷载作用下，容许混凝土承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土不得受拉的要求设计。 ③部分预应力混凝土 部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出现裂缝，但最大裂宽不超过允许值的要求设计。 7.1 预应力混凝土的基本概念 7.1.2 预应力混凝土的分类及优缺点 ◆预应力混凝土主要优点是： ※抗裂性好，刚度大，节省材料，减小自重：延缓裂缝的出现，减小裂缝宽度；截面刚度显著提高，挠度减小，可建造大跨度构。? ※提高构件的抗剪承载力：施加纵向预应力可延缓斜裂缝的形成，使受剪承载力得到提高。? ※卸载后的结构变形或裂缝可得到恢复：由于预应力的作用，使用活荷载移去后，裂缝会闭合，结构变形也会得到复位。? ※提高构件的疲劳承载力：预应力可降低钢筋的疲劳应力比，增加钢筋的疲劳强度。? ※提高受压构件的稳定性。 ◆预应力混凝土结构的缺点是：需要增设施加预应力的设备，制作技术要求较高，施工周期较长。 二、预应力混凝土的优缺点 7.1 预应力混凝土的基本概念 7.1.3 预应力混凝土的应用范围 1）大跨度结构：大跨度桥梁、体育馆、车间和飞机库等大跨度的建筑屋盖、高层建筑结构的转换层等。 2）对抗裂有特殊要求的结构：压力容器、应力管道、水工或海洋建筑，还有冶金、化工厂的车间。构筑物 等。 3）某些高耸建筑结构：水塔、烟囱、电视塔等。 4）某些大量制造的预制构件：预应力空心板、预应力预制桩等。 7.1 预应力混凝土的基本概念 7.1.4 混凝土的裂缝控制等级 一级：严格要求不出现裂缝的构件，对应于全预应力混凝土构件。 二级：一般要求不出现裂缝的构件，对应于有限预应力混凝土构件。 三级：允许出现裂缝的构件，对应于部分预应力混凝土构件。 7.2 预加应力的方法 7.2.1 先张法 （1）、先张法 先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土的施工方法，称为先张法 。 主要工艺过程： 　穿钢筋 →张拉钢筋 →浇筑混凝土并养护 →切断钢筋 7.2 预加应力的方法 7.2.2 后张法 （2）、后张法 　先浇筑混凝土，待混凝土硬化后，在构件上直接张拉预应力钢筋，这种施工方法称为后张法 。 主要工艺过程： 浇筑混凝土构件（在构件中预留孔道）并进行养护 →穿预应力钢筋 →张拉钢筋并用锚具锚固→往孔道内压力灌浆。 7.2 预加应力的方法 7.2.3 两种方法的适用范围 先张法与后张法的比较 （１）、张拉顺序 　先张法——先张拉钢筋，后浇注混凝土 　后张法——先浇注混凝土，后张拉钢筋 （２）、工艺过程 　先张法——穿钢筋→拉钢筋→浇混凝土→养护至75％→断钢筋 　后张法——留孔道→浇混凝土→养护至75％ →穿钢筋→拉钢筋 　　　　　→锚钢