浅谈在建筑结构中预应力技术运用.docVIP

浅谈在建筑结构中预应力技术运用 　　摘要：随着市场经济的发展，普通混凝土的抗裂性能很弱，而预应力混凝土恰好弥补了这一缺陷，使混凝土的应用范围更加广泛，预应力结构的形式逐渐丰富多样，由于预应力技术已经在建筑施工方面得到了广泛应用，本文只是通过对以下几种常用的（无梁平板结构、有梁大板框架结构、转换层结构）预应力结构形式来说明该技术在施工和应用方面的优点。 　　关键词：预应力技术；建筑结构；应用； 　　 　　前 言： 　　随着市场经济的发展，对住房和工作环境水平的要求也越来越高，住宅要求有较好的内景，办公室也要求有开阔舒畅的空间，建筑要追求较大的净高。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、有梁大板框架结构、转换层结构、门架结构和吊车梁以及特殊结构中. 　　一、预应力混凝土的概念和工作原理 　　预应力混凝土结构(prestressed concrete structure)是指结构在承受外荷载以前，预先采用人为的方法，在结构内部形成一种应力状态，使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力，这项压应力将与使用阶段荷载产生的拉应力抵销一部分或全部，从而推迟裂缝的出现，限制裂缝的展开，提高结构的刚度，这种混凝土叫做预应力混凝土。 　　1.工作原理如图所示简支梁为例: 　　1.1由于预先给混凝土梁施加了预压力Ｎp，使混凝土梁在均布荷载ｑ作用下，下缘的拉应力完全被预压应力所抵消，可以避免裂缝出现，混凝土梁始终全截面参加工作。 　　1.2必须针对荷载作用下可能产生的应力状态来施加预应力。施加的预压应力Ｎp不仅与荷载(或者说弯矩)的大小有关，且与Ｎy的作用位置(即偏心距ｅ的大小)有关。 　　二．预应力混凝土的特点 　　1．提高了构件的抗裂能力和减少构件的挠度 　　因为承受外荷载之前预应力混凝土构件的受拉区已有预压应力存在，所以在外荷载作用下，只有当混凝土的预应力被全部抵消转而受拉且拉应变超过混凝土的极限拉应变时，构件才会开裂，才会有挠度的出现。而普通钢筋混凝土结构中不存在预应力，其开裂荷载的大小仅由混凝土极限抗拉强度（为抗压强度的1/10左右）所决定，因而抗裂能力很低。 　　2．增大了构件的刚度 　　因为预应力混凝土构件正常使用时，在荷载效应标准组合下可能不开裂或只有很小的裂缝，混凝土基本上处于弹性阶段工作，因而构件的刚度比普通钢筋混凝土构件有所增大。 　　3．充分利用了高强度材料 　　如前所述，普通钢筋混凝土构件不能充分利用高强度材料。而预应力混凝土构件中，预应力钢筋先被预拉，而后在外荷载作用下钢筋拉应力进一步增大，应而始终处于高拉应力状态，即能够有效利用高强度钢筋；而且钢筋的强度高，可以减小需要的截面面积。与此同时，应该尽可能采用高强度等级的混凝土，以便与高强度钢筋相配合，获得较经济的构件截面尺寸。 　　4．扩大了构件的应用范围 　　由于预应力混凝土改善了构件的抗裂性能，因而可用于有防水、抗渗透及抗腐蚀要求的环境；采用高强度材料，结构轻巧，刚度大，变形小，可用于大跨度、重荷载及承受反复荷载的结构。 　　预应力混凝土已广泛地应用于工业与民用建筑及交通运输建筑中。例如预应力空心楼板、冂形屋面板、屋面大梁、屋架、吊车梁、桩、预应力桥梁、铁路轨枕等已大量采用。在水工建筑中也已用来修建码头、栈桥、闸门、压力水管、圆形水池、工作桥、公路桥等结构构件，也可用于预应力的方法来加固大坝、衬砌隧洞。对于某些有独特要求的结构，例如需防止海水腐蚀的海上采油平台，需耐高温高压的核电站大型压力容器等，采用预应力混凝土结构更有它的优越性，而非其它结构所能比拟。 　　如上所述，预应力混凝土结构有很多优点，但也存在一定的局限性，因而并不能完全代替普通钢筋混凝土构件。预应力混凝土具有施工工序多、对施工技术要求高且需要张拉设备、锚夹具及劳动力费用高等特点，因此特别适用于普通钢筋混凝土构件力不能及的情形（如大跨度及重荷载结构）；而普通钢筋混凝土构件由于施工较方便、造价较低等特点，应用于允许带裂缝工作的一般工程结构，仍具有强大的生命力。 　　三．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，工程若采用普通钢筋混凝土无梁平板结构，由