预应力技术在建筑工程中的应用.docx

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1、预应力技术在建筑工程中的应用摘要：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：预应力现场施工随着人们消费观念的变更，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，办公室要求有开阔安逸的空间，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（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。 （一）、预应力平板结构传统的一般钢

2、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，这必定导致室内 明梁犬牙交织，降低了楼层的有效高度，影响了室内美观和 运用功能，装修也较难处理；由于室内明梁的存在，隔墙布 置的随意性受到限制，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年运用期内都不需对空间重新分 隔和变换运用功能是很难想象的，特殊是一般的商场建筑及 办公楼建筑。若设计中楼盖体系采纳一般钢筋混凝土平板结 构或预应力平板结构，以上问题则迎刃而解；工程若采纳一 般钢筋混凝土无梁平板结构，由于内隔墙较多，附加荷载较 大，要使一般钢筋混凝土平板的裂缝限制等级及挠度满意规 范要求，计算所需板厚较厚，同时一般钢筋

3、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，提高其运用功能，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。这种结构具有各种预 应力结构的很多共性，其优点主要有：（1）有利于削减地下 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，经常把地下室作为车库或商场。底板、顶板均

4、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，削减了水压力，削减了底板支模工序及基坑开挖深 度，削减了外墙聆用量，从而降低造价。若是把上部结构也 做成预应力结构，或选平板结构或选有梁大板结构，均能扩 大柱距，使柱子和基础数量削减，也增加了室内的净面积。 车库可以比上部结构做一般结构多出很多个车位出来，商场 则可以摆放更多的货品栏。（2）利于增加建筑物楼层的净空 高度或者削减层高对于69m跨度的楼盖体系若采纳一般钢筋 混凝土梁一板结构，梁板须要占去7001000晒的净空，若采 纳预应力楼板后，室内明梁取消，板厚为18

5、0200nnn（托板部 分总高度300350mli1）,这样在净空部变的状况下，每层可以 减小500mm以上的层高。（3）利于改善结构的运用功能现在 业主依据自已的爱好，经营商品的组成变更，须要对商场及 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 主的变更，都会有不同的间隔要求。预应力楼板对用途的变 更极简洁适应，在随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，使房屋运用功能及档次得 到很大的提高，是房屋销售的一大卖点。另外预应力楼板取 消了室内明梁，避开了由于管线及通风管道的铺设使层高大 大降低的问题，同时也为管道的安装供应较大的便利，预应 力平板的分隔墙可以

6、随意间隔，更是解决了各层各户布置均 不同带来的一般梁一板结构设计及运用之间的冲突，这点也 对回迁房的分割带来极大便利。（4）具有优越的抗裂性，削 减钢筋用量，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，挠度大大削减，抗裂性能也大为提高。 采纳预应力混凝土无梁平板结构可以降低结构的造价是因 为，第一一般钢筋用量削减，因为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，使预应力筋的运用效率大大提高；2）有梁 板往往以极值代替平均值进行抗弯设计，无梁板干脆以平均 值进行抗弯设计

7、；3）无梁板充分利用了混凝土的抗剪实力， 较有梁结构箍筋用量省很多；4）预应力结构不须要为限制裂 缝或提高刚度增加一般配筋，裂缝限制要求越高，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一般板低；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。其次对于车库、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，大大削减预应力筋用量。第三模板较一般梁 板结构少25-35%,而且预算定额干脆费较低。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 及对比

8、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（这种观念在一般的教科书中都有表述，因此根 深蒂固）。（5）施加预应力后楼板的模板就可以拆除，施工便 利，速度快采纳预应力混凝土平板结构，施工进度可以加快, 这主要是因为：a.预应力混凝土平板结构取消了很多梁，模 板用量明显削减；而且模板安装简洁便利，节约时间。b.采 纳预应力混凝土平板结构后，楼面结构的一般钢筋用量将削 减，而且削减的大多是绑扎费时费劲的梁钢筋，平板钢筋绑 扎快捷便利，预应力筋与一般钢筋的绑扎可以交叉进行，节 约时间。c.当混凝土强度达到设计强度的75%时即可进行预

9、应 力筋的张拉，张拉过程中可以照常进行上一层楼面的施工。 张拉完成后，即可拆除模板，而预应力张拉不占施工工期， 节约了时间。大量工程实例表明，并不会因为采纳了预应力 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，这与常规想象有很大的不同。由于以上预应力无梁 结构施工省人力、省模板及铺材、模板周转加快、施工周期 缩短（从而人工费用削减）的特点，有过体验的土建施工单 位，更乐于这种结构的施工。（二）、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像之处， 柱距比较大，由于省去了次梁，避开了室内错综困难的次梁,

10、 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。若这种大板协作预应力宽扁梁运用，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，比做一般预应力梁650mm少200mm高, 比一般混凝土梁800mm少350nimo由于结构种还带有明梁，结 构仍旧属于框架或剪力墙结构，可以用于平板结构所不太相 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，既避开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，改造房子时仍旧可以再次自行布置 房间。长沙市高1216层的亚华住宅

11、小区和16层的湘名园住 宅小区都是采纳这种结构形式的，住宅的运用功能得到了住 户的一样好评。当然这种结构体系仍旧适合用于商场等公共 建筑。（三）转换层结构最近我国高层建筑发展快速，且多为 多功能综合性建筑，须要大柱网、大空间的公共设施在下部, 从受力的角度讲这是不合理的，解决这种冲突的最常用方式 就是设置结构转换层。随着预应力技术的渐渐成熟，预应力 材料及施工费不断下降，即运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，在很多状况 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 纳预应力技术的状况越来越多，大多数转换层结构形式有胜 利地采纳预应力技术的例子：如位于

12、8度抗震设防区高64. 2m 的北京市公安局刑科楼就是做了跨越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，塔楼扭转48度，上下层错位，采纳 厚970mm长约140nl宽为40nT70ni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很多结构 和施工上的优点，如削减截面尺寸、限制裂缝和挠度，限制 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，预应力结构的抗震是可以

13、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 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，有些特殊构筑物的运用功能及受力性能经常须要预 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。（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。如南京为承办第三届城运会兴建的四座体育馆， 关键结构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。随着钢结构的发展，很多雨蓬 采纳钢结构，可以获得更大跨度，但是造

14、价和修理费用都比 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。（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反 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，主要采纳 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。（3）其他各种用途的塔式结构如 电视塔、通信塔、灯塔及各种水塔中，预应力技术同样得到 了广泛应用。还有预应力技术基础也不少见，主要形式是预 应力条基、箱基和筏基。此外，预应力钢结构，叠合结构采 纳预应力的技术也在不断成熟中，工程实例也越来越多。（五） 结语预应力技术经过了几十年的工程实践和不断探讨，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。工程实践告知我们，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据 的领域仍旧具有强大的发展力。参考文献：1、第十二届全 国混凝土及预应力混凝土学术沟通会论文集2003. 102、现 代预应力设计东南高校吕志涛孟少平