2022年预应力技术在建筑工程中的应用.doc

预应力技术在建筑工程中的应用摘要： 通过对各种预应力构造方式的分类说明，和对预应力平板构造优点的重点阐述，分析和比拟预应力构造的竞争力所在及其适用范围，到达预应力技术在建筑工程中推行的目的。随着人们消费观念的改变，对住房和工作环境及消费水平的要求也越来越高，住宅要求有较好的内景，办公室要求有开阔舒服的空间，建筑要追求较大的净高预应力构造的出现，轻松的实现了这些要求。预应力构造的方式也是多样丰富的，常用的方式有：无梁平板构造、有梁大板框架（或剪力墙）构造、转换层构造、门架构造和吊车梁以及特别构造如水池、筒仓、大悬挑构造等。（一）、预应力平板构造传统的一般钢筋混凝土梁板构造体系，需在柱间及隔墙下设置框架梁和次梁，这必定导致室内明梁纵横交织，降低了楼层的有效高度，妨碍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，隔墙布置的任意性遭到限制，室内功能的重新调整比拟困难，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非常难想象的，特别是一般的商场建筑及办公楼建筑。假设设计中楼盖体系采纳一般钢筋混凝土平板构造或预应力平板构造，以上咨询题则迎刃而解；工程假设采纳一般钢筋混凝土无梁平板构造，由于内隔墙较多，附加荷载较大，要使一般钢筋混凝土平板的裂缝操纵等级及挠度满足标准要求，计算所需板厚较厚，同时一般钢筋用量也较大，不经济。因而，为了提高整个楼盖的抗裂功能，减薄板厚，减轻构造自重，提高其使用功能，采纳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构造技术，将整个楼盖设计为后张部分预应力混凝土无梁平板构造是一个良好的选择。这种预应力无梁平板，除在楼板周边保存必要的边梁和在部分少数有隔墙的地点及洞口边缘保存梁之外，室内明梁全部取消，仅在必要的地点设暗梁以改善楼板的受力功能，每单元整个室内顶板为一整块的平面。这种构造具有各种预应力构造的许多共性，其优点主要有：（1） 有利于减少地下室埋深及基坑开挖深度关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；部分配电房，发电机房等需层高较高者，可部分下挖，使之到达设备高度要求；如此，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，减少了外墙砼用量，从而降低造价。假设是把上部构造也做成预应力构造，或选平板构造或选有梁大板构造，均能扩大柱距，使柱子和根底数量减少，也增加了室内的净面积。车库能够比上部构造做一般构造多出许多个车位出来，商场则能够摆放更多的货品栏。（2）       利于增加建筑物楼层的净空高度或者减少层高关于69m跨度的楼盖体系假设采纳一般钢筋混凝土梁板构造，梁板需要占去7001000mm的净空，假设采纳预应力楼板后，室内明梁取消，板厚为180200mm（托板部分总高度300350mm），如此在净空部变的情况下，每层能够减小500mm以上的层高。（3）       利于改善构造的使用功能 如今业主依照自已的爱好，运营商品的组成变化，需要对商场及办公楼进展重新分隔的现象比拟普遍，甚至在不同时期因业主的变化，都会有不同的间隔要求。预应力楼板对用处的改变极容易习惯，在任意位置均能够设置隔墙，方案能够是多种多样，可给用户最大的自由度，使房屋使用功能及档次得到非常大的提高，是房屋销售的一大卖点。另外预应力楼板取消了室内明梁，防止了由于管线及通风管道的铺设使层高大大降低的咨询题，同时也为管道的安装提供较大的方便，预应力平板的分隔墙能够任意间隔，更是处理了各层各户布置均不同带来的一般梁板构造设计及使用之间的矛盾，这点也对回迁房的分割带来极大方便。 （4）       具有优越的抗裂性，减少钢筋用量 ，降低构造的造价。 在预应力混凝土构造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，抗裂功能也大为提高。采纳预应力混凝土无梁平板构造能够降低构造的造价是由于，第一一般钢筋用量减少，由于1）预应力筋强度高（是一般钢筋强度的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展抗弯设计，无梁板直截了当以平均值进展抗弯设计；3）无梁板充分利用了混凝土的抗剪才能，较有梁构造箍筋用量省非常多；4）预应力构造不需要为操纵裂缝或提高刚度增加一般配筋，裂缝操纵要求越高，预应力构造优势越大（如地下室底板、有填土的顶板等）；5）标准规定的预应力板的构造配筋率比一般板低；6）有消防车这种特别可变荷载活动的区域（如有些地下室顶板）无梁构造的纵筋箍筋都比有梁构造省。第二关于车库、商场、仓库、有吊顶的办公楼，能够在柱头处加托板，使构造的断面与弯矩图较充分地协调，大大减少预应力筋用量。第三模板较一般梁板构造少25-35%，而且预算定额直截了当费较低。第四无梁板混凝土可用较大粒径碎石，定额价一般较低。大量的工程实践及比照分析说明，构造选型及设计合理的预应力无梁楼板构造已经不断地改写和涤荡者无梁板构造比有梁板构造造价高的传统观念（这种观念在一般的教科书中都有表述，因而根深蒂固）。（5）       施加预应力后楼板的模板就能够撤除，施工方便，速度快 采纳预应力混凝土平板构造，施工进度能够加快，这主要是由于：a.     预应力混凝土平板构造取消了许多梁，模板用量明显减少；而且模板安装简单方便，节约时间。b.     采纳预应力混凝土平板构造后，楼面构造的一般钢筋用量将减少，而且减少的大多是绑扎费时费劲的梁钢筋，平板钢筋绑扎快捷方便，预应力筋与一般钢筋的绑扎能够穿插进展，节约时间。c.     当混凝土强度到达设计强度的75%时即可进展预应力筋的张拉，张拉过程中能够照常进展上一层楼面的施工。张拉完成后，即可撤除模板，而预应力张拉不占施工工期，节约了时间。大量工程实例说明，并不会由于采纳了预应力而增加工期，相反，预应力平板的施工速度要快于一般的梁板体系，这与常规想象有非常大的不同。由于以上预应力无梁构造施工省人力、省模板及铺材、模板周转加快、施工周期缩短（从而人工费用减少）的特点，有过体验的土建施工单位，更乐于这种构造的施工。（二）、有梁大板框架（或剪力墙）构造有梁大板构造是柱子于柱子之间布明梁，大板上布置隔墙的构造体系。这种构造于平板构造有非常多类似之处，柱距比拟大，由于省去了次梁，防止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。假设这种大板配合预应力宽扁梁使用，则也能非常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能够做到450mm高，比做一般预应力梁650mm少200mm高，比一般混凝土梁800mm少350mm。由于构造种还带有明梁，构造仍然属于框架或剪力墙构造，能够用于平板构造所不太适宜的高层或抗震设防烈度比拟大的地点。有梁大板构造合适用于住宅和办公楼，尤其是住宅，不设次梁，既防止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，即便更换了新住户，改造房子时仍然能够再次自行布置房间。长沙市高1216层的亚华住宅小区和16层的湘名园住宅小区都是采纳这种构造方式的，住宅的使用功能得到了住户的一致好评。所以这种构造体系仍然合适用于商场等公共建筑。（三）转换层构造最近我国高层建筑开展迅速，且多为多功能综合性建筑，需要大柱网、大空间的公共设备在下部，从受力的角度讲这是不合理的，处理这种矛盾的最常用方式确实是设置构造转换层。随着预应力技术的逐步成熟，预应力材料及施工费不断下降，即便用材料等强代换的概念从经济上来比拟预应力混凝土构造与钢筋混凝土构造，在许多情况下后者并不比前者经济。因而我国高层建筑转换层构造中采纳预应力技术的情况越来越多，大多数转换层构造方式有成功地采纳预应力技术的例子：如位于8度抗震设防区高64.2m的北京市公安局刑科楼确实是做了跨越24层高达4800mm的预应力转换大梁；宁波浙海大厦，地上52层，地下2层，在6层处设置了2000mm的预应力厚板和3500x3200mm的暗梁作为该超高层建筑的转换层；上海乾鸿苑大厦由九座塔楼组成，塔楼在60米左右不等，塔楼改变48度，上下层错位，采纳厚970mm长约140m宽为40m70m不等的不规则梯形预应力厚板作为该多塔高层的转换层。采纳预应力技术带来许多构造和施工上的优点，如减少截面尺寸、操纵裂缝和挠度，操纵施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等。只要采纳预应力度适当，构造处理得当，预应力构造的抗震是能够得到保证的。且由于减小了转换构件的尺寸，对抗震也是有利的。（四）、特种构造及其他随着公共事业的开展，各种特别功能的构筑物不断出现，有些特别构筑物的使用功能及受力功能常常需要预应力技术才能实现，预应力技术在这些特别功能构筑物中发挥了重要的作用。（1）、大悬挑构造体育建筑在各大中城市兴起，体育建筑的方式多样，风格各异，使预应力技术的应用丰富多彩。如南京为承办第三届城运会兴修的四座体育馆，关键构造部位都是采纳预应力技术；江苏省的仪征化纤体育场、无锡市体育场、南京师范学院体育场的观众席都采纳了大悬挑的预应力混凝土雨蓬。随着钢构造的开展，许多雨蓬采纳钢构造，能够获得更大跨度，但是造价和维修费用都比拟高，因而在适当跨度内预应力混凝土构造依然有非常大的优势。（2）储罐与筒仓一般地，储罐与筒仓对抗裂要求比拟高，预应力技术广泛用于这种构造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功能；尤其是圆筒构造，环壁的混凝土只受环向轴力作用，正是预应力最合适的构造方式。绕丝后张预应力混凝土水池在国内应用了几十年，主要采纳预压应力来抵消由于水对筒壁产生环向拉应力。如此用高强钢材提高了抗裂功能就能够在同等抗裂条件下减小截面尺寸，带来可观的经济效益。（3）其他各种用处的塔式构造如电视塔、通讯塔、灯塔及各种水塔中，预应力技术同样得到了广泛应用。还有预应力技术根底也不少见，主要方式是预应力条基、箱基和筏基。此外，预应力钢构造，叠合构造采纳预应力的技术也在不断成熟中，工程实例也越来越多。（五）结语预应力技术通过了几十年的工程实践和不断研究，已经是比拟成熟的一项工程技术，在今后的开展中，还将日臻完善。工程实践告诉我们，预应力技术以种种优势，在某些建立领域有着强大的生命力和竞争力，甚至在其还未完全占据的领域仍然具有强大的开展力。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2003.10 2、现代预应力设计 东南大学 吕志涛 孟少平