预应力混凝土建筑结构

预应力混凝土建筑结构（精选12篇）

预应力混凝土建筑结构 第1篇

钢筋混凝土结构是目前建筑的主要结构形式, 普通钢筋混凝土结构自重大, 抗拉性能较差, 使得地基及基础在处理及设计过程中受到上部结构荷载影响较大, 且混凝土与钢筋共同作用时, 在构件受拉区往往由于混凝土本身抗拉强度低的问题限制了钢筋性能的充分发挥。目前虽已有采用轻质高强的混凝土和高强钢筋, 但未从根本上解决混凝土容易开裂的问题。预应力混凝土通过对混凝土预先施加应力, 使其在工作过程中受拉区的应力大幅度减小甚至消失, 能够充分发挥钢筋和混凝土各自的特性, 提高钢筋混凝土构件的刚度、抗裂性和耐久性, 可有效地利用高强度钢筋和高强度等级的混凝土, 且在同等条件下具有自重轻、构件截面小、省材料的特点。因此, 预应力混凝土结构是目前最有前途的结构形式。

二、预应力混凝土的概念

混凝土结构在受力过程中受拉区早期容易出现裂缝, 为了克服其抗拉强度低的缺点, 在构件使用之前, 预先在混凝土受拉区施加一个预压力, 通过张拉钢筋, 浇筑混凝土, 待钢筋与混凝土之间具有足够粘结力时放张钢筋, 利用钢筋回弹力使该部位混凝土预先受压。构件在未使用的情况下, 其内部已经储存有预压力, 当构件工作过程中受到外荷载作用发生变形局部受拉时, 这部分拉力须先抵消混凝土内存在的预压力, 随着荷载及形变的增大, 构件施加预压力部分逐渐从受压状态过渡到不受力, 再到受拉, 大大延缓甚至阻止了混凝土裂缝的出现, 从根本上改变了混凝土的受力性能, 通过配置高强钢筋及高强度等级的混凝土, 能大幅度提高混凝土构件的承载力及抵抗变形的能力, 这种形式的混凝土就称为预应力混凝土。

三、预应力混凝土的结构受力特性

现以先张法施工的轴心受拉预应力混凝土为例, 简要叙述其结构受力特性。

1、先张法施工

张拉预应力筋并固定在台座上→浇注混凝土构件→待混凝土强度达设计要求的70%以上时放张预应力筋→预应力筋回缩对混凝土施加预压力。

2、预应力损失值

3、先张法构件各阶段的受力分析

(1) 施工阶段

(2) 加载阶段

四、轴心受拉预应力混凝土构件的设计要点

1、使用阶段的承载力验算

2、施工阶段的承载力验算

放松 (或张拉并锚固) 预应力筋时:

先张法:cc (28) pc I (28) (conA0lI) Ap

3、抗裂度和裂缝宽度验算

(1) 抗裂度验算。

其中:σck——荷载标准组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力;

σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力。

(2) 裂缝宽度验算。

对在使用阶段允许出现裂缝的预应力混凝土轴心受拉构件应进行裂缝宽度的验算,

五、结语

随着建筑业的飞速发展, 各种建筑及结构形式层出不穷, 结构受力情况愈发复杂, 构件设计要求也越来越高, 为了适应新形势下土木业的发展, 预应力混凝土技术也在不断进步与完善, 现已扩大应用到砖, 石, 木、型钢等各种结构材料中, 且突破了混凝土不能受拉、容易开裂的约束。经过研究表明预应力结构在地震区也是能够应用的, 其在地震的水平及竖向荷载作用下会发生屈服, 从而产生塑性铰, 吸收部分地震能量使结构避免损坏, 抗震性能优于普通混凝土结构。为满足建筑材料更高标准的要求需不断提高我国预应力技术水平, 加快新技术、新工艺的开发与研究, 使预应力混凝土能够广泛应用到各类建筑工程及桥梁工程中, 充分发挥其优越性能。

参考文献

[1]向欣.混凝土工程中常见裂缝的分析与修补方法.西部探矿工程, 2005.3.

预应力混凝土结构的研究论文 第2篇

关键词预应力混凝土火灾可靠度仿真分析

据公安部消防局统计，2005年全国共发生火灾235941起，死亡2496人，伤残2506人，直接财产损失13.6亿元。近年来，预应力混凝土结构已由早期的简单构件发展为现今复杂的空间整体受力结构，以其大跨度、大空间、良好的结构整体性能以及有竞争力的综合经济效益，正逐步成为现代建筑结构形式的发展趋势，由于预应力混凝土结构的抗火性能劣于普通钢筋混凝土结构，因此开展预应力混凝土结构的火灾反应和抗火性能研究是非常有意义的。

1预应力混凝土结构火灾研究的现状

国外学者对结构抗火性能的研究开展较早，始于20个世纪初，并成立了许多抗火研究组织，比较有名的有美国建筑火灾研究实验室、美国消防协会、美国的波特兰水泥协会、美国预应力混凝土协会、英国的BRE(BuildingResearchEstablishment)。这些组织对建筑结构的抗火性能进行了系统的研究，主要体现在对建筑材料高温下的力学性能；结构、构件火灾下的升温过程及温度场的确定；火灾条件下结构和构件的极限承载能力及耐火性能方面的研究，并编订了相应的建筑规范及行业规则。

国外预应力混凝土构件抗火性能的研究稍晚于钢筋混凝土结构，主要工作始于20世纪70年代初期。尽管早期Ashton等人的试验研究认为预应力混凝土在火的作用下存在许多问题，但其后一些学者的试验和研究表明预应力混凝土构件在火的作用下仍具有较好的工作性能。

有关文献介绍了美国进行的18个后张预应力混凝土板和梁的耐火试验。在这些试验构件中，预应力筋分为有粘结和无粘结两种。在耐火试验中，实测了时间与预应力筋温度关系，典型的时间-温度曲线如图1所示。在图中还可以看出不同保护层厚度与耐火时间的关系。

Gustaferro等人在预应力混凝土抗火方面做了不少试验研究，他们对有粘结预应力混凝土梁、预应力混凝土简支板、预应力混凝土连续梁、板等结构或构件在不同情况下的抗火性能进行了试验研究，并对预应力混凝土结构的抗火性能提出了合理的计算方法。他们通过对后张预应力混凝土梁和板的抗火试验，得出在1，2，3，4小时的抗火等级下的保护层厚度和构件最小尺寸的建议值。Ashton等人与Gustaferro同期也进行了一系列相应的预应力梁抗火试验研究，包括不同比例试件的耐火极限试验的对比，试验结果表明预应力混凝土能满足结构的不同耐火等级，其耐火性能主要取决于其预应力筋在火灾中所达到的温度，因此预应力筋的保护层厚度和梁的截面形式对预应力混凝土结构的耐火性能具有明显的影响，结构在火灾下的承载力随混凝土的保护层厚度增加和荷载减少而提高，并且轻骨料预应力混凝土板的抗火性能好于普通预应力混凝土板。Joseph等进行了后张无粘结预应力混凝土板的试验研究，试验着重研究了预应力钢筋保护层厚度对构件抗火性能的影响同时研究了荷载和端部约束情况的影响、辅助钢筋的作用等问题。Abrams等人对不同骨料和喷有隔离层的预应力混凝土构件的抗火性能进行了试验研究，Krishnamoorthy等人通过徐变和温度对预应力混凝土框架性能的试验研究得出了试验结果，其中包括不均匀温度对结构变形性能的影响及内应力和弯矩随时间的变化。

国外根据预应力混凝土梁、板等方面的试验研究结果，已对预应力混凝土在火灾作用下的承载力及极限耐火时间有了较全面的了解。他们认为温度是影响预应力混凝土结构蠕变性能的主要因素，要建立合理的分析方法必须考虑混凝土温度蠕变特性，弹性理论已不适用，蠕变率的分析方法被认为是预测整个加载阶段结构特性较满意的方法。他们的试验研究为预应力混凝土抗火设计提供了直接依据。

国内抗火研究组织从20世纪80年代后期起着手进行钢筋混凝土结构的抗火性能研究，但国内关于预应力混凝土抗火方面的试验研究尚处于起步阶段，缺乏足够的试验数据。国内规范中涉及预应力混凝土的抗火内容主要是参考国外经验确定的，如《无粘结预应力混凝土结构技术规程》防火部分第三章第3.2.1条规定用保护层厚度来满足不同耐火等级要求，它对不同耐火极限下无粘结预应力混凝土保护层厚度的确定，主要取自美国《后张预应力混凝土手册》。同济大学对5榀相同尺寸的单层无粘结预应力混凝土框架、3榀有粘结预应力框架和预应力钢丝进行了火灾试验，得出了一些有用的结论，主要有以下几个方面：①在高温作用下，预应力钢丝的强度、弹性模量、延伸率均表现出与常温下不同的性能。强度和弹性模量随温度升高而下降，延伸率则随温度的升高而增大；②对于预应力混凝土结构，火灾升温速率和温度越高，其抗火性能越差；在同一升温条件下，预应力混凝土结构承受的荷载越大，其抗火性能越不利；③对于预应力框架结构，与普通混凝土结构框架试验结果不同，荷载大小对抗火性能的影响可能要比温度的影响明显。预应力度大的结构受温度影响大，抗火性能差。预应力筋的有效应力大的结构，其抗火性能比有效应力小的结构差。无粘结预应力混凝土结构的抗火性能比有粘结预应力混凝土结构的抗火性能差。火灾后预应力混凝土结构的刚度明显减小，但仍存在一定的承载力，并反映出较好的恢复性能。

2存在的问题

尽管国内在钢筋混凝土结构抗火方面的研究工作已经取得长足进步，但在预应力混凝土结构火灾性能方面的研究才刚刚起步。诚然，预应力混凝土结构的抗火性能与一般钢筋混凝土结构在许多方面有相似性，但由于预应力混凝土结构自身的特性，这方面的研究还存在着许多问题，主要表现为以下方面：一是到目前为止各国学者所进行的试验及研究，基本上是以预应力混凝土简支构件在标准火灾下极限耐火时间为研究对象，主要考虑了截面内部温度分布及升温对预应力钢筋强度的影响等因素；二是以往试验主要研究预应力混凝土构件的耐火性能，由于结构的相互作用，因此受火构件的热变形将对其他构件产生影响，并存在较大的内力重分布，目前尚无专门研究，一般的解决办法是直接引用普通钢筋混凝土连续梁等火灾的有关结果，而这些结果是否能直接使用于预应力混凝土结构尚缺乏试验验证；三是以往的分析方法仅以热传导作为判断依据，无法对结构响应和损伤如位移、开裂、屈服等进行有效的判断，特别是材料的高温蠕变对结构火灾响应的显著影响缺少一定的研究；四是与普通混凝土相比，预应力混凝土具有许多特殊性，而以往的试验研究较少涉及。

3今后应开展的工作

(1)预应力材料高温性能研究。采用高强预应力钢丝和钢绞线是目前高效预应力混凝土的一个主要特征，因此预应力钢丝和钢绞线在高温下的蠕变性能是预应力混凝土结构抗火性能研究的基本内容。必须要通过材料试验研究高强钢丝和钢绞线在高温下的强度、变形、弹性模量的变化规律，特别是钢丝和钢绞线的高温蠕变性能对预应力混凝土结构的有效预应力的影响。此外要重视材料高温(火灾)性能数据库的建立。由于混凝土和钢材本身化学成分的差异，在温度影响下材料热工、力学性能有较大的离散性，如何对目前国内外进行的高温材料试验结果进行总结，并建立可供计算机程序调用的材料高温(火灾)性能数据库是火灾材料研究的一个重点。

(2)高温下预应力整体结构的非线性有限元分析。拟用传热学的基本原理，得到差分-有限元瞬态非线性温度场计算基本方程和各类常用边界条件，由此计算预应力混凝土结构温度场分布，并根据热弹塑性基本理论建立预应力混凝土火灾反应的非线性有限元分析基本方程。方程可用于分析预应力混凝土结构火灾下的变形、内力变化及预应力筋的应力随时间变化的过程，确定预应力结构火灾反应的一些基本特征。

(3)结构火灾的计算机仿真试验分析。一方面预应力混凝土结构火灾试验是最直接反应预应力混凝土结构抗火性能的手段，但预应力混凝土结构通常都应用于各类大跨度、大空间结构，由于试验条件限制，无法进行足尺模型试验，采用缩小比例的模型能基本反映火灾全过程的反应规律，但仍然有一定的差距。另一方面，由于受试验条件、试验经费的限制，也无法进行大量的模型试验。在进行模型试验的同时，要研究如何采用计算机仿真试验以避免上述限制。通过大量仿真试验，了解不同形式预应力混凝土结构的抗火能力，并提出改善预应力混凝土结构抗火能力的方法。笔者通过对有粘结预应力框架火灾位移的计算机仿真分析，可以得出如图2所示的有粘结预应力框架火灾下位移的实测值和计算机仿真分析结果的比较。由图2可见，计算所得的位移变化规律与实测相符，但仿真分析得到的结构位移较实测要大，误差最大时为40%。产生误差的主要原因可能由于试件混凝土含水率偏高，造成计算温度场高于实际温度分布，而结构的温度变形及材料性质与温度密切相关，从而产生结构计算误差。并且温度越高，材料的物理、力学性能离散性越大，另一方面，材料的高温蠕变的相关资料较少，这些也会造成一定的误差。总之仿真分析时的参数取值是否准确将影响分析结果，合理的参数取值依赖于可靠的实验结果。

(4)结构火灾反应的可靠度分析。由于火灾发生的可能性、火灾的持续时间和峰值强度、发生火灾时结构承受的荷载等因素并不确定，材料在高温下性能更趋于离散，上述因素均会影响结构的耐火性能。在无粘结预应力结构中，还存在锚固失效的可能性，以及结构局部失效可能产生的整体失效等，因此如何在设计中对这些因素进行综合考虑，以确定其耐火安全度是结构火灾的一个重要研究内容。结构火灾下的可靠度分析也是对现有遭受过火灾的建筑物进行评估的一个重要方面。

(5)结构抗火设计计算机模块的研制。目前对特定结构进行火灾全过程非线性有限元分析在理论上是可行的，但不免繁复的运算过程。因此有必要编制具有工程准确度的、概念清晰且简易实用的结构抗火设计计算机程序，并实现和现有通用结构设计软件进行接口是结构抗火试验研究工程化的一个关键。

参考文献

1AshtonLA.Thefire-resistanceofprestressedconcretefloors[J].CivilEngineeringandRublicworksReview，1951（46）

2GustaferroAH.Fireresistantofpost-tensionedstructures[J].TheJournalofthePCI，1973（18）

后张预应力混凝土水池类结构设计 第3篇

关键词：预应力；水池；结构设计

中图分类号： TB21文献标识码：A文章编号：1674-0432（2010）-12-0335-2

0 引言

适用性：預应力水池可以浇注成任何形状以适应于场地及工艺的需要。

经济性：预应力钢绞线（抗拉强度设计值为1860Mpa）比普通钢筋（抗拉强度设计值为235Mpa）强度高很多。因此，预应力水池的底板、池壁和顶板可以设计的很薄。而且可以取消全钢水池高额的周期性防腐费用。

防水性：预应力水池取消了温度伸缩缝、施工缝。特别是取消了底板中缝（渗漏很普遍）并对底板施加预应力，可最大限度地提高水池的防水性能，彻底避免水池的渗漏问题。

长期耐久性：预应力可避免混凝土的收缩裂缝，因此可保护普通钢筋。同时，由于有粘结和无粘结钢绞线都有钢管或高密度聚乙烯塑料管等不透水材料包裹，因此，预应力钢绞线被腐蚀是不可能发生的。

施工周期短：预应力水池底板没有温度伸缩缝，因此可一次浇注完毕。一般100mm×100m的水池底板可在24小时内完成混凝土浇注。池壁可分段或一次浇注完毕，顶板可一次浇注完毕。因此，预应力水池比普通水池施工速度快。

正是由于预应力水池的上述特点，它在全世界越来越受到广泛的赞誉，特别是一些有远见的业主和工程师都愿意用后张预应力技术来解决水池渗漏这一世界难题。本篇文章给出的多个新颖的预应力水池结构是由美国克罗拉多州丹佛市Jorgensen&Close结构工程设计公司设计的。该结构设计公司一直是世界范围内预应力水池结构设计的领导者。

1 圆形水池

近一段时期，预应力水池只应用于圆形水池中。从1964年起Jorgensen & Close 结构工程设计公司在世界五个国家共设计过125个预应力圆形水池，容积从10万到1亿加仑。这些预应力圆形水池主要用于清水池、沉淀池和消化池。

2 带圆角的矩形清水池

Jorgensen&Close结构工程设计公司为俄亥俄州、哥伦布市的Hap Cremean净水厂设计了6个预应力水清水池，其总容积超过4800万加仑。原来设想用圆形预应力水池，这是当时普遍采用的。但后来发现没有足够的场地来建造圆形的水池，只能采用矩形水池。经过仔细研究Jorgensen&Close结构工程设计公司提出了矩形水池加圆角的预应力水清水池方案。这样，带圆角的矩形预应力水池的施工就象圆形水池一样容易。根据带圆角的矩形预应力水池这一有划时代意义的概念，原来预想的两个圆形水池被设计成了5个带圆角的矩形预应力水池，很好地适用了该水厂狭小的场地。详见图1，图中显示的是4个带圆角的矩形预应力水池不同施工阶段的情况。图2显示的是中国大连市79m×29m×6.9m带圆角矩形预应力清水池的施工情况。

3 敞口矩形预应力水池

后张预应力混凝土特别适用于大型敞口矩形污水处理水池，如：曝气池、反应池、SBR池等。这样的预应力水池的平面尺寸已超过100m×100m以上。此外，Jorgensen&Close结构工程设计公司与中国市政工程东北设计研究院设计的预应力水池采用整体设计施工技术，没有施工缝，没有温度伸缩缝或后浇带。预应力混凝土水池不产生裂缝，主要靠对底板、池壁所采取的特殊滑动措施和不同阶段的预先张拉技术。图3显示的是中国哈尔滨市116.0m×61.2m×7.0m矩形预应力曝气池的施工情况。

4 结语

总之，预应力混凝土可以适合于各种水池。预应力水池比传统水池更经济，特别是相对于具有高额防腐涂料的钢结构水池。预应力钢绞线独有的三面防水可以彻底保证钢材不被腐蚀。由于预应力水池取消了施工缝、温度伸缩缝，而且混凝土底板、池壁始终受压，因此，可以最大限度地提高池体的耐久性，使预应力水池的抗渗性得到充分的保证。

预应力混凝土建筑结构 第4篇

近年来, 工程建设规模迅猛发展, 结构日趋大型化、复杂化, 在大型公共建筑、商业中心及标准化厂房等工业和民用建筑物中, 越来越多的出现了单向大跨度框架结构体系。在预应力混凝土框架结构中, 在车道等位置经常采用大跨度次梁方案, 将大跨度作为间距较小的预应力次梁, 而跨度小的方向则作为混凝土主梁或预应力混凝土主梁, 这样可减小两个方向梁的截面, 达到节能优化结构的目标。

1 预应力张拉顺序对结构效应的影响

本工程通道为布置形式为单跨18m×27m, 采用大跨度次梁方案, 将27米方向做成间距较小的预应力次梁, 即跨度较小的方向为框架主梁, 这样使小跨度方向承受较大的荷载。若张拉时不采取合理的张拉顺序, 则次梁可能产生较大的收缩压力, 可能导致边梁的开裂。

为研究不同张拉方式对结构效应的影响, 本文采用MIDAS/Gen有限元分析软件建立局部模型进行研究, 平面模型如上图1所示, X向单跨布置, Y向由5根次梁将27米跨度进行分割, 边梁截面为1800mm×2650mm, 预应力筋在边梁侧一端张拉, 有限元模型图2。计算过程中施工活荷载为2.5KN/m2, 施工恒荷载为结构自重, 预应力筋采用四段抛物线布置, 张拉控制力为0.7σcon, 超张拉5%。经过对以上几种张拉方式进行计算分析后, 结果如下:

不同张拉方式对梁效应的影响

现拟定三种张拉工况, 工况1为预应力一次加载;工况2先张拉2、3、4次梁, 再张拉次梁1、5;工况3先张拉次梁2、4, 最后张拉次梁1、3、5。

根据计算结果, 工况1边梁水平位移如下:节点A:-1.602mm;节点B:-1.673mm;节点C:-1.654mm, 节点D:-1.461;节点E:-0.903mm, ;节点B位移最大, 为E节点位移的1.82倍, 边梁轴向应力最大为3.65Mpa, 有可能导致边梁开裂, 如图3。

工况2边梁水平位移如下:节点A:-0.729mm;节点B:-0.780mm;节点C:-0.755mm, 节点D:-0.661;节点E:-0.383mm, 节点B位移最大。所有预应力梁张拉完毕后边梁的最大轴向应力为3.06Mpa, 边梁变形见图4。

工况3边梁水平位移如下:节点A:-0.708mm;节点B:-0.747mm;节点C:-0.715mm, 节点D:-0.622;节点E:-0.053mm, 节点B位移最大。边梁的最大轴向应力为2.36Mpa, 边梁变形见图5。

从以上计算结果表明, 各种工况下, 边梁各节点的位移都很小, 相比较工况3的位移最小, 结合考虑工况1与工况3两种张拉条件下, 边梁的位移差别仅0.2mm左右, 而轴向压力也变化较大, 综合考虑施工条件, 建议可考虑工况3的张拉顺序进行张拉。

由于施工阶段的荷载为预应力对边梁的侧压力, 因此主要对结构各张拉施工工况下的弯曲应力进行对比分析。图6表示不同工况下边梁的弯曲应力对比图。

由图6可以看出, 边梁的受力情况均为端部左侧受压, 跨中截面右侧受拉;工况1边梁压应力最大为1.61MPa, 拉应力最大为0.86MPa;工况3跨中截面拉应力为工况1的0.79倍。从上述三种不同张拉顺序的对比来看, 张拉顺序工况1、工况2中边梁在施工过程中的应力较大, 容易引起边梁的开裂;工况3跨中截面引起的拉力较小, 对结构有利。

2 结论

采用不同顺序的张拉方式会引起边梁较大的结构效应。本工程在三种不同施工张拉工况下, 对边梁水平位移及弯曲应力的进行综合比较, 发现分批张拉次梁的预应力筋产生较小的位移, 对边梁的影响最小, 能有效防止边梁的不正常开裂。

参考文献

[1]王逵.预应力混凝土框架结构预应力梁张拉顺序对于边梁的影响的讨论[J].江苏建筑, 1994 (4) .

[2]吕志涛, 孟少平.现代预应力设计[M].中国建筑工业出版社, 1998.

预应力混凝土建筑结构 第5篇

预应力混凝土结构ANSYS建模方法的比较

比较了四种不同的利用ANSYS有限元软件建立预应力混凝土结构的空间模型的方法,并详细讨论了各建模方法的思路和特点,分析了各个模型的`优劣及其之间的差异.以矩形截面简支梁为例,用四种方法建立了结构的空间分析模型,提出了一种简单可靠的建模方法.

作 者：董亮 作者单位：辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁,阜新,123000刊 名：中国科技博览英文刊名：ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN年，卷(期)：“”(10)分类号：U448.217关键词：有限元 预应力混凝土结构 建模

基于耐久性的预应力混凝土结构研究 第6篇

关键词：预应力混凝土；耐久性；钢筋锈蚀；防护措施

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0145-02

1 概 述

自混凝土问世以来的很长一段时间，人们都认为混凝土性能比较好，能够保护内部钢筋不受侵蚀且自身也具有足够的强度，能保证混凝土结构具有足够的安全性、承载力和使用寿命，从而忽视了其自身的耐久性问题，由此，无论是经济还是生命财产方面都付出了很大的代价。美国等一些发达国家，提出了“全寿命经济分析”（LCCA-Life Cycle Cost Analysis）的概念，即在概念设计之初，就将结构耐久性考虑其中，采取适当的措施保证结构在其设计使用年限内的安全性、适用性、耐久性、可靠性、经济性、与环境的协调性。

预应力混凝土结构相对于普通混凝土而言，结构性能好、节材，且适用于大型、重要结构、恶劣环境等，应用前景越来越好，林同炎教授曾说：“目前是预应力混凝土世界”。但实际中预应力筋容易发生电化学腐蚀、化学腐蚀以及应力腐蚀，自开始锈蚀至失效历时时间很短，一旦发生损坏，常表现为无任何先兆的脆性断裂破坏，造成严重的损失。所以应严格注意预应力结构的耐久性问题，将其与概念设计结合在一起。做到未雨绸缪，注重前期措施，着眼长远效益。

2 预应力钢筋的锈蚀

当预应力混凝土结构保护措施不当或者当结构处于恶劣环境中时，就会出现一系列的耐久性问题，例如，冻融环境使得混凝土出现裂缝，有害物质进入混凝土内部，使得混凝土更容易发生碳化，内部钢筋也更容易锈蚀，从而钢筋有效受力面积减小，与混凝土间的“握裹力”下降，进而使得混凝土结构力学性能改变、构件承载能力下降。国外学者总结出了关于耐久性的“五倍定律” ，从中我们能够清楚的了解到耐久性问题带来的严重后果，产生的巨大经济问题。由此，我们从预应力钢筋腐蚀损害的原因着手，提出相应的预应力混凝土结构耐久性防护措施。

国外学者通过对1951～1979年间发生的242起预应力筋腐蚀损坏事故进行总结，按预应力筋腐蚀损坏的原因进行分类：防腐保护不当、采用对腐蚀敏感的预应力筋、张拉或锚固不当、受环境或侵蚀材料侵蚀、处于潮湿环境及结构构造不当分别占23%、15%、4%、23%、24%和9%。

从以上的总结可以看出，在众多影响钢筋锈蚀的因素中，防腐保护不当、受环境或侵蚀材料腐蚀、结构处在潮湿环境中是最常见的影响预应力钢筋锈蚀破坏的因素。

3 防护措施

3.1 裂缝宽度

开裂是混凝土结构最普遍的现象之一，当预应力混凝土结构处于恶劣环境中时，裂缝的产生使得有害介质更容易进入结构内部，造成钢筋锈蚀、混凝土腐蚀。因此，防止、减少裂缝的产生及发展对预应力混凝土结构的耐久性有很大的作用。大量研究表明，裂缝宽度对钢筋锈蚀速度影响并不大，但是却诱发钢筋锈蚀。而裂缝又可分为荷载作用引起的裂缝以及温度等非荷载作用引起的裂缝。

3.1.1 荷载作用裂缝

规范考虑结构所处的环境条件及环境作用等级等因素，通过规定荷载作用下裂缝宽度的限值，来保证结构的耐久性和承载能力。但由于各地结构所处的环境条件以及考虑的结构形式等不一样，各规范规定的裂缝宽度限值相应的并不一样。

①GB/T 50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》考虑结构所处环境作用等级，限制了其表面裂缝计算宽度的最大值，见表1。

BS EN 1992—1—1：2004《Eurcode 2：Design of concrete structures》中对裂缝宽度限值的规定不超过的最大值，见表2。

以上两规范对于裂缝宽度限值基本上都考虑了环境作用等级、结构受力特点，我们现在进行结构设计以及裂缝宽度计算时都考虑了荷载组合作用的影响，因此，《Eurcode 2：Design of concrete structures》中考虑的荷载作用对裂缝宽度影响的这一方面是国内应该学习的一部分。

3.1.2 非荷载作用裂缝

非荷载作用产生的裂缝也是耐久性设计不可忽视的一部分。可以从原材料、配合比、施工和养护、设计、人员等角度来进行控制。见表3。

3.2 预应力筋防护

GB/T 50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》中对后张法预应力筋的耐久性问题提出了一些构造要求及防护措施，见表4。

随后根据不同的环境类别、环境作用等级以及预应力体系的特点（体内预应力和体外预应力）采用不同的防护措施。体内预应力的基本防护措施包括PS2和PS4，体外预应力的基本防护措施包括PS2和PS3。[1]

我们可以从以上的这些方面来控制非荷载作用的影响，尽量控制预应力混凝土结构裂缝的产生和发展。

3.3 环境因素

环境因素对预应力结构耐久性影响很大，各地由于地理位置不同，环境因素划分随之也有差异。但在总体上，能够划分为5大类别：

大气环境、冻融环境、海洋环境、除冰盐等其他氯化物环境、化学腐蚀环境[1][2]。

此时，耐久性防护措施有如下几种方式：

①保证混凝土的渗透性；

②结构合理选型和细部设计合理；

③预应力钢筋的表面防护；

④使用高性能混凝土，掺外加剂；

⑤采用可更换的预应力体系；

⑥其他合理的构造措施；

⑦在设计之前，调查当地的环境条件，在设计时，充分考虑当地的环境作用。

4 结 语

①混凝土裂缝虽然对预应力筋后期的锈蚀速度影响不大，但是却会对预应力筋前期开始锈蚀产生很大的影响，因此，可以通过对裂缝限值的控制以及一些构造措施来实现对混凝土结构裂缝的控制，提高结构在服役期间的结构承载能力以及结构本身的美观。

②对于预应力筋的防护，基本上都是从混凝土结构设计、施工、养护、人员、材料等五个方面方面着手，然而，结构构件所采用的混凝土强度等级，许多情况下是由环境作用决定的，并非由荷载作用控制。而且结构处在恶劣环境作用中对混凝土结构耐久性的影响特别大，因此不能忽视环境作用对预应力混凝土结构耐久性的影响。

③不仅要注意预防常见的耐久性损坏因素，对于那些不常出现的预应力钢筋损坏因素，仍然不能忽视，预应力结构比普通混凝土结构耐久性要好，但是一旦出现损坏，其损坏程度比普通钢筋混凝土结构要严重的多。因此要注重前期措施，着眼长远效益，做到未雨绸缪。

④国外耐久性研究比国内的要早很多，例如，欧盟和美国ACI学会很早就开始了对于混凝土结构耐久性的研究，而我国最早在2002年才将混凝土结构耐久性写入规范，到2008年才有专门的一本耐久性规范，而且还不是很成熟，之后一直到现在都还没有更加完整耐久性国家规范，但是，一些高等学院正在积极进行耐久性研究，并且获得了很多的研究成果，例如大连理工大学。

因此，我们应该学习国外的一些耐久性先进经验，但同时，由于每个国家所处的地理位置、环境条件不一样，我们也要进行符合自身条件的研究并提出本国条件的混凝土结构耐久性相应措施。实现结构的六个最基本的要求（安全性、适用性、耐久性、可靠性、经济性、与环境的适应性）。在合理的施工、养护、维修等条件下，尽可能的延长结构的使用寿命。

参考文献：

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预应力混凝土结构发展综述 第7篇

随着科学的发展, 人们对材料的充分利用、耐久性等方面提出了更高的要求。钢筋混凝土结构虽然改善了混凝土抗拉强度过低的缺点, 但仍存在着混凝土开裂等不能解决的问题。预应力混凝土结构是利用高性能材料、现代设计理论和先进施工工艺设计建造起来的高效结构。与非预应力混凝土结构相比, 预应力混凝土结构不仅具有跨越能力大、受力性能好、使用性能优越、耐久性高、轻巧美观等优点, 而且较为经济、节材、节能。因此, 预应力混凝土结构是建造高 (高层建筑、高耸建筑) 、大 (大跨度、大空间结构) 、重 (重载结构) 、特 (特种结构及特殊用途) 工程中不可缺少的重要结构型式之一[1]。

1 预应力混凝土结构在国内外的发展

1866年美国工程师杰克逊 (P.H.Jackson) 及1888年德国的道克林 (C.E.W.Dochring) 首先把预应力用于混凝土结构, 但这些最初的运用并不成功, 低值的预应力很快在混凝土徐变和收缩后丧失[2]。

预应力混凝土的现代发展应归功于法国工程师弗莱西奈特 (E.Freyssinet) 。1928年弗莱西奈特指出, 预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土。这一结论是预应力混凝土在理论上的关键性突破, 从此, 人们对预应力混凝土的认识开始逐步深入, 但对于预应力混凝土的施工工艺, 当时仍未解决。1938年德国的霍友 (E.Hoyer) 研究成功靠高强细钢丝 (直径0.5~2mm) 和混凝土之间的粘结力而不靠锚头传力的先张法, 可以在百米的墩式台座上一次同时生产多根构件。1939年, 弗莱西奈特研究成功锚固钢丝束的弗式锥形锚具及其配套的双作用张拉千斤顶。1940年, 比利时的麦尼尔 (G.Magnel) 研究成功一次可以同时张拉两根钢丝的麦氏模块锚。这些成就为推广先张法与后张法预应力混凝土提供了切实可行的生产工艺。

第二次世界大战后, 由于钢材的紧缺, 预应力混凝土结构大量代替钢结构以修复被战争破坏的结构, 预应力混凝土结构在世界范围内得到了蓬勃发展和广泛应用, 其应用范围从早先的桥梁与工业建筑发展到了后来的民用建筑、公共建筑、地下建筑、海港码头、水利水电工程等几乎所有的土木工程领域。1950年成立的国际预应力混凝土协会 (FIP) 更是促进了世界各国预应力技术的发展[3]。

我国的预应力混凝土结构起步较晚, 是在20世纪50年代发展起来的。1954年铁道部推行采用预应力的混凝土轨枕, 1955年丰台桥梁厂开始试制12m跨度的桥梁, 从此, 预应力技术开始在全国范围内推广应用。在房屋建筑中, 常见的预制预应力构件有12~18m屋面梁、18~36m屋架、6~9m屋面板、6~20m吊车梁、12~33m T形梁、V形板和各种壳板等。80年代后, 预应力混凝土结构在我国房屋建筑领域得到了越来越广泛的应用。

预应力技术在我国桥梁工程中发展较快, 尤其是在20世纪60~70年代, 公路与铁路桥梁大量采用标准化的后张法预制预应力混凝土梁, 跨度开始为24m, 后来扩大到40m。到1980年为止, 我国已建成这类桥梁15000孔以上。后来, 我国修建的各类大桥几乎全部采用了预应力技术[4]。

在我国水工结构、海工结构、港口码头以及特种结构中, 预应力技术也得到了广泛的应用。目前预应力混凝土结构已成为我国工程建设领域中的一种主要结构型式。

2 预应力混凝土结构的发展现状

预应力混凝土发展到今天, 不仅应用于桥梁、轨枕、电杆、桩、压力管道、贮罐, 而且在高层、高耸、大跨等结构中广泛应用, 几乎所有大型土木工程中都有预应力混凝土结构的踪影。

在房屋建筑方面, 北京首都机场新航站楼工程全面采用了预应力结构, 基础为整体预应力平板片筏基础, 上部结构采用了预应力框架、剪力墙体系和预应力板柱、剪力墙体系, 仅无粘结预应力钢筋量就达4000余t, 堪称本世纪国内最大的预应力工程之一。

在桥梁方面, 预应力混凝土连续梁桥跨度最大的是92m的瑞士摩塞尔大桥。英国用悬臂法施工的箱形桥梁跨度最大的达240m。

在特种结构方面, 加拿大建成储存12000t水泥烧结料后张预应力圆形筒仓, 内仓直径65.2m。挪威在北海216m水深处建造了格尔法克斯C形采油平台, 油罐底部面积达16000m2, 总高262m, 在油罐壁、底板、环梁与裙壁板均水平施加预应力, 这是世界上最大的混凝土平台。高度为468m的上海东方明珠塔、北海的石油开采平台都是国内外著名的高大精尖结构。

在预应力高强混凝土管桩方面 (简称PHC桩) , 日本采用量很大, 其用量占整个基础用桩量的80%以上, 美国、德国、意大利、前苏联以及东南亚地区已大量发展和生产使用。前苏联预应力管桩直径达5m, 管长6~12m, 壁厚为8~14cm。管桩为方桩混凝土用量的70%, 省钢材30%~50%, 价格约为钢桩的1/3。近年来广东省广泛生产应用了!300mm~!450mm预应力高强混凝土管桩 (PHC桩) , 其混凝土强度等级为C80, 有效预压应力≥4.91MPa。

可见, 预应力混凝土结构在今天已经成为土木工程领域中重要的结构形式, 并且还将进一步发展。

3 国内外对预应力混凝土结构的研究现状

美国混凝土学会 (ACI) 对预应力混凝土的定义是:“预应力混凝土是根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力, 用以部分或全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。”下面从预应力混凝土在结构型式、新材料应用、设计理论和施工工艺等方面介绍预应力混凝土结构的研究现状。

3.1 预应力混凝土结构型式

预应力混凝土结构按其受力状态分为有粘结预应力结构和无粘结预应力结构两大类。

有粘结预应力结构是指结构、构件或块体制作时, 在放置预应力筋的部位预先留出孔道, 待混凝土达到设计强度后, 在孔道内穿入预应力筋进行张拉即施加预应力, 张拉完毕进行锚固, 最后在孔道内灌浆, 使预应力钢筋和混凝土之间产生粘结力。

无粘结预应力结构指结构、构件或块体制作时, 把预先组装好的无粘结筋在浇注混凝土之前, 同非预应力筋一道按设计要求铺放在模板内, 或留置孔道, 浇筑构件后穿入无粘结筋, 待混凝土达到一定强度后, 利用无粘结筋与周围混凝土不粘结, 在结构内可作纵向滑动的特性, 进行张拉锚固, 借助两端锚具, 达到对结构产生预应力的效果。

体外预应力混凝土结构是后张预应力体系的分支, 是将预应力筋布置在混凝土截面以外施加预应力的一种结构体系, 需要保证较高的可靠度和耐久性;它又分为有粘结体外预应力和无粘结体外预应力两种体系, 近年来成为预应力技术发展的热点[4]。

近20年来, 有粘结预应力结构在大规模工程应用中逐步走向成熟;无粘结预应力结构的应用在不断扩大;体外预应力结构也得到了较为迅速的发展。

3.2 预应力混凝土结构新材料

3.2.1 混凝土

大量工程实践表明, 一些使用期限较长的混凝土结构在不利环境中破坏的原因, 并不是混凝土强度引起的, 而是混凝土耐久性的问题。高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土, 高性能混凝土不只是高强混凝土, 是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土, 它以耐久性作为设计的主要指标, 针对不同用途要求, 保证混凝土的适用性和强度并达到高耐久性、高工作性、高体积稳定性和经济性[5]。10多年来, 法国、日本、挪威、美国、中国等各国对高性能混凝土技术进行了大量的研究, 取得了丰硕的成果, 并在工程实践中得到推广应用。随着推广应用范围的扩大、社会效益和经济效益将日益显著。

混凝土材料的强度容重比一般较低, 随着预应力混凝土结构跨径的不断增大, 自重也随之增大, 导致结构的承载能力大部分耗于抵抗自重内力, 故追求更高的强度容重比是混凝土材料发展的目标之一。虽然兼有高强度和低容重混凝土的研究进展缓慢, 但其显著的优越性已受到各国的重视。

预应力混凝土结构所采用的混凝土必须具有高强、轻质和高耐久性。高强混凝土具有强度高、耐久性好、变形小等优点。在高层建筑、大跨度桥梁、海上平台、漂浮结构等工程中显示出其独特的优越性, 在工程安全使用性、经济合理性、环境条件的适用性等方面产生了明显的效益。现在实验室里已能制造出强度200MPa的混凝土, 世界各国目前正致力于将高强混凝土的研究成果编入设计规范。1989年挪威新NS5473中对普通密度混凝土的抗压强度限值已达到105MPa, 轻质混凝土为85MPa。我国GB50010-2002《混凝土结构设计规范》, 最高混凝土强度等级已达到C80。高强、轻质混凝土材料的广泛使用为预应力混凝土结构的发展提供了广阔的空间。

3.2.2 预应力筋

预应力混凝土结构必须采用高强度且有一定塑性性能的钢材。目前能满足塑性性能要求的钢材的极限强度为1800~2000MPa。钢材的低松弛性也是预应力钢筋的重要技术指标。虽然预应力钢材的本身性质无重大进展, 但在耐久性、新材料预应力筋和大吨位预应力锚具及张拉设备方面均有所发展。

随着预应力结构设计使用年限的延长和预应力结构用于不利环境越来越多, 预应力结构的耐久性问题逐步反映出来, 1985年在英国就曾发生因预应力筋腐蚀引起的桥梁倒塌事故。预应力钢筋采用外涂环氧层以免遭腐蚀是增强其耐久性的一项重要措施。然而, 环氧涂层仅起到防锈作用, 并不能替代对钢筋的整体防护。

近年来, 非钢材预应力筋得到了很大发展, 它们主要是纤维加劲塑料 (FRP) 预应力筋, 如玻璃纤维加劲塑料 (GFRP) 、芳纶纤维加劲塑料 (AFRP) 及碳纤维加劲塑料 (CFRP) 预应力筋。它们由多股连续纤维以环氧树脂等作为基底材料胶合后, 经过特制的模具挤压、拉拔成型。塑料筋的应力-应变曲线没有条件屈服点, 直到拉断都呈线弹性, 它们的弹性模量仅为50~150GPa, 抗拉强度则接近于高强钢绞线。纤维加劲塑料筋与钢材相比具有抗腐蚀、耐疲劳性能好、热膨胀系数低、强度与质量密度之比高 (约比钢材高5倍) 、表面形态多等优点;但它的缺点为价格高, 拉断时应变低 (极限伸长率仅为2%~3%) , 长期的静力强度比短期的低等。

目前, 各种FRP预应力筋仍处于研究试用阶段, FRP预应力筋的发展前景将是很广阔的。

3.3 预应力混凝土结构设计理论

3.3.1 设计方法

在现代预应力混凝土结构设计中, 已采用了概率极限状态设计法和结构可靠度理论, 这方面的研究已反映在我国《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 中。

3.3.2 抗震性能

对预应力混凝土结构的抗震性能及在地震区的应用, 过去国内外都有疑虑和争议。然而, 近二三十年的震害调查和试验研究, 使预应力混凝土结构在地震区应用的争论趋于统一。预应力混凝土结构只要正确设计、合理控制预应力度和综合配筋指数, 并处理好节点构造, 即可具有良好的延性和耗能能力, 在地震区应用是完全可行的[2~3]。

预应力混凝土结构的弯矩-曲率滞回曲线试验研究表明, 如果在预应力混凝土结构中配置纵向非预应力筋, 可以使结构的弯矩-曲率滞回曲线变“胖”, 从而减少地震位移反应并增强能量耗散能力, 同时起到受压钢筋作用以改善其延性。

3.3.3 耐久性[2]

预应力结构耐久性问题是国内外工程界日益关注的课题, 20世纪60年代建造的预应力混凝土桥梁腐蚀破坏的现象, 使人们认识到研究耐久性的必要性。1990年CEB-FIP模式混凝土结构规范, 对混凝土结构使用寿命的基本要求为:混凝土结构在运营期间应保持其安全性和正常适用性, 不需要为维护和修理花费高额的费用;同时给出了耐久设计准则及相应的防护措施。

混凝土结构耐久性设计, 已成为正常使用极限状态设计的重要方面。混凝土结构主要的损坏机理有这样几种:钢筋锈蚀、碱性集料反应、化学侵蚀和冻融剥离等。预应力结构的耐久性设计, 应考虑的因素纷繁复杂, 一般而言, 碳化腐蚀和氯离子腐蚀是最为常见的两种腐蚀, 现行混凝土设计规范为此做了基本规定。目前预应力混凝土结构发展速度很快, 然而在耐久性方面的研究的进展则相对滞后。

3.4 预应力施工工艺

随着高强度预应力筋的广泛应用, 与之配套的张拉锚固体系技术日臻完善。张拉锚固体系按锚具的原理大约可分为三种:支承式-螺丝端杆式锚 (用于粗钢筋及镦头锚两种) ;锲紧式-夹片式或锥塞式锚, 靠挤压和摩擦传力;环套式-由钢绞线 (或钢丝) 环和混凝土组成。与高强钢绞线对应的夹片式锚具, 用于接长钢绞线的连接器, 可实现桥梁预应力束的分段张拉与接长。预应力扁锚也属夹片式群锚体系, 主要用作箱形梁桥的横向预应力, 连续梁局部加强预应力等地方。

预应力施工工艺不断创新表现在以下几个方面[5]: (1) 70年代普遍采用的抽拔橡胶管成孔技术, 目前已被预埋金属波纹管取代, 橡胶管道成孔只在特别需要减少摩阻损失的大曲率布束场合应用。 (2) 在后张法孔道灌浆中, 灌浆技术有了很大的突破, 特别是灌浆设备的改进及真空灌浆技术的应用, 确保了孔道灌浆的密实性。 (3) 无粘结预应力筋的使用使预应力工艺大为简化, 降低了成本、提高了结构的施工质量和速度。 (4) 体外预应力配筋减少了摩擦损失, 在箱梁的壁内不存在预应力管道, 使得混凝土容易浇注, 对于某些类型的结构, 使用体外索可以加速桥梁的建设速度以及降低建造成本。

4 预应力混凝土结构的发展展望

与传统预应力混凝土结构相比, 现代预应力结构具有以下一些特点: (1) 广泛采用高强度材料。目前国内预应力混凝土结构中常用的混凝土强度等级从C40~C80, 甚至达到C100以上, 预应力钢绞线的极限抗拉强度可达1860MPa。 (2) 按照现代设计理论设计。如抗震设计理论、延性设计理论等, 通过合理确定结构预应力度和截面配筋指数, 大大改善了高强预应力结构的抗震性能、正常使用性能等。 (3) 先进施工工艺的开发。近年来高吨位、大冲程千斤顶的应用和多种锚固体系的开发等, 为预应力结构的大规模推广应用提供了技术基础。 (4) 适用范围广。预应力混凝土结构适用于大跨和超大跨度、重载以及使用性能高的结构, 其应用范围拓展到高层以及结构转换层、钢-混凝土组合结构、基础、路面等结构领域。 (5) 近几年, 预应力技术在我国发展迅速, 已制定专门的预应力结构设计、施工规程。

总之, 预应力混凝土结构的发展在设计概念、施工工艺以及高强材料的应用和锚固技术等方面都取得了巨大的成就。在预应力结构理论方面, 今后将更趋于理论与计算方法的统一性, 并与国际接轨。在设计与研究方面, 预应力混凝土结构的裂缝控制问题、疲劳问题、抗震问题以及耐久性和环境保护等将成为需要突出解决的问题。

从建筑结构的发展趋势看, 预应力技术不仅改变了传统结构中的内力分配, 而且改变了传统结构组成, 从而出现了大量与传统结构完全不同的建筑造型, 内力分析, 制造工艺, 施工技术等。如, 作为2000年奥运会标志建筑的悉尼歌剧院, 它是采用预制混凝土块体和后张预应力技术拼装的大悬臂曲面空间拱壳结构, 如果不用这样的技术, 建造这样的建筑是不可想象的。可以说, 未来混凝土结构体系中的大跨建筑物、构筑物将是预应力混凝土空间结构体系的世界。

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解析预应力混凝土结构的作用 第8篇

一、预应力混凝土的经济性

与普通钢筋混凝土相比, 预应力混凝土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。

二、应用类型

1. 预应力平板结构。

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。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, 加强其使用功能, 近年来在大量工程中广泛采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。

2. 有梁大板框架 (或剪力墙) 结构。

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。这种结构与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。若这种大板配合预应力宽扁梁使用, 则也能很大限度地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, 比做普通预应力梁650mm少200mm, 比普通混凝土梁800mm少350mm。由于结构种还带有明梁, 结构仍然属于框架或剪力墙结构, 可以用于平板结构所不太适宜的高层或抗震设防烈度比较大的地方。

3. 转换层结构。

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。如位于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2~4层高达4800mm的预应力转换大梁。

采用预应力技术带来许多结构和施工上的优点, 如减少截面尺寸、控制裂缝和挠度, 的优点, 如减少截面尺寸、控制裂缝和挠度, 控制施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等。只要采用预应力度适当, 构造处理得当, 预应力结构的抗震是可以得到保证的。且由于减小了转换构件的尺寸, 对抗震也是有利的。

4. 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, 有些特殊构筑物的使用功能及受力性能常常需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。如南京市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用预应力技术。

(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抵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。

(3) 其他。在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。

三、预加应力的方法

根据制作、设计和施工的特点, 预应力混凝土可以有不同的分类。

1. 先张法与后张法。

先张法是制作预应力混凝土构件时, 先张拉预应力钢筋后浇混凝土的一种方法;而后张法是先浇灌混凝土, 待混凝土达到规定强度后再张拉预应力钢筋的一种预加应力方法。

2. 全预应力和部分预应力。

全预应力是在使用荷载作用下, 构件截面混凝土不出现拉应力, 即为全截面受压。部分预应力是在使用荷载作用下, 构件截面混凝土允许出现拉应力或开裂, 即只有部分截面受压。部分预应力又分为A、B两类:A类指在使用荷载作用下, 构件预压区混凝土正截面的拉应力不超过规定的容许值;B类则指在使用荷载作用下, 构件预压区混凝土正截面的拉应力允许超过规定的限值, 但当裂缝出现时其宽度不超过容许值。可见, 以上是按照构件中预加应力大小的程度划分的。

3. 有黏结预应力与无黏结预应力。

有黏结预应力, 是指沿预应力筋全长其周围均与混凝土黏结、握裹在一起的预应力。先张预应力结构及预留孔道穿筋压浆的后张预应力结构均属此类。无黏结预应力, 指预应力筋伸缩、滑动自由, 不与周围混凝土黏结的预应力。这种结构的预应力筋表面涂有防锈材料, 外套防老化的塑料管, 防止与混凝土黏结。无黏结预应力混凝土结构通常与后张预应力工艺相结合。无黏结预应力混凝土具有结构自重轻、施工简便、速度快、抗腐蚀能力强、使用性能好、防火性能满足要求、抗震性能好、应用广泛等特点。

预应力混凝土框架结构抗震设计 第9篇

相对于普通混凝土结构, 预应力混凝土结构的耗能能力低, 最大位移反应较大, 延性、耗能能力相对较差。所以, 预应力混凝土框架结构抗震设计必须首先满足一般框架的抗震设计原则。

1 预应力混凝土框架结构抗震设计现状

国内外学者对预应力混凝土框架结构抗震能力的研究, 特别是多层多跨预应力混凝土框架结构抗震设计方法的研究迄今还不够深入。主要表现在下列几点:

(1) 多层多跨预应力混凝土框架结构在地震作用下结构性能研究的试验资料很少, 设计人员常常只根据单跨预应力混凝土框架抗震性能的研究成果, 将钢筋混凝土框架结构的耗能机制套用于预应力混凝土框架结构。

(2) 若预应力混凝土框架结构的耗能机制是梁铰机制, 在地震作用下的结构性能与钢筋混凝土框架的差别不大。但是结构的地震反应及边柱纵向主筋配筋率的控制应与钢筋混凝土框架有所区别。许多国家 (包括我国) 关于预应力混凝土结构抗震设计的条款和规定非常原则, 设计者与审图者常发生矛盾。

(3) 预应力混凝土框架结构在产生较大的变形之后, 有较好的变形恢复能力。其耗能比强度相当、初始刚度相近的钢筋混凝土框架结构略低。但框架结构构件中施加预应力后对框架的抗震能力究竟有什么影响, 目前探讨得很少。抗震设计规范中很大部分是根据预应力混凝土构件的抗震性能研究成果、单跨预应力混凝土框架的低周反复荷载试验或振动台试验得到的结果经分析后提出, 缺乏全面的研究。预应力混凝土框架结构的抗震能力特别是其抗震设计方法, 很值得进一步探讨与研究。

2 两阶段抗震设计

建筑抗震设计规范规定应进行两阶段抗震设计。第一阶段为多遇地震作用下变形验算和截面承载力的计算, 采取相应的构造措施, 保证结构小震不坏和中震可修;第二阶段为罕遇地震作用下结构薄弱部位的弹塑性变形验算, 不满足时, 或修改方案重算, 或采取加强相应的延性构造措施, 保证结构大震不倒。

在多遇地震作用下预应力混凝土框架与钢筋混凝土框架抗震计算的区别主要体现在阻尼比、地震影响系数的取值、预应力作用参与地震作用的荷载效应组合等。

抗震规范中罕遇地震作用下验算结构的弹塑性变形的简化方法, 实际上只是满足抗震构造要求, 并非真正意义上结构变形验算。

通过实用而简单的能力分析方法可以得到罕遇地震作用下结构的耗能机制、塑性铰的转角和基底总剪力与结构顶端侧移的P-Δ骨架曲线, 或采用弹塑性时程分析法。

框架结构的耗能机制一般有梁铰机制、柱铰机制和混合机制三种。若框架边节点处梁端先屈服, 而在框架中柱的上、下端相继出铰, 这种屈服机制称之为“混合机制”。梁铰机制和混合机制都只有一个自由度, 从塑性总体位移ΔP可确定各塑性铰截面相应增加的塑性转角θP。

随着框架结构层数的增加, 较大的重力荷载使柱轴向压力逐层叠加, 特别是最底下几层中柱的轴压比较大, 中柱变为小偏心受压, 要使下面几层中柱的两端都出铰、并且通过柱铰来耗能是困难的。因为“柱铰”的塑性转动能力不足会发生局部脆性破坏, 所以应加强“柱铰”截面处的箍筋约束, 减小柱的轴压比, 加强结构体系的抗侧能力, 减小框架的延性要求。

3 框架柱和框架节点的设计要求

若预应力框架层数较多时, 随着层数的增加, 由于竖向荷载较大, 而竖向荷载对柱又是逐层叠加的, 这就使得下几层柱的轴压比较大, 更接近小偏压柱, 所以保证柱子有足够的延性非常重要。多层预应力混凝土框架柱一般为普通混凝土柱。顶层柱考虑到其受力特点, 一般要施加预应力。对于普通混凝土柱可按规范中规定的普通钢筋混凝土框架结构中框架柱的设计方法和设计原则进行设计。但由于预应力混凝土结构自身特点, 柱的轴压比限值应该要求严格一些。而如果轴压比过小, 则随着层数的增加, 竖向荷载不断地加大, 底层柱的截面将增大到不合理的程度;而且随着底层柱截面的增加, 柱的侧向刚度增大, 框架的侧向约束也将增大。

理论上普遍认为, 由于预应力对节点的侧向约束作用, 使节点混凝土处于双向受压状态, 不仅可以提高混凝土的开裂荷载, 也可以提高节点的受剪承载力;由于混凝土中存在预压应力, 减轻了节点刚度退化效应;预应力筋抑制了梁筋从节点拔出, 减少了梁筋失稳破坏的可能性。而试验结果却并不乐观。这是因为节点处钢筋密集, 锚具的存在削弱了截面;而且在强震作用下, 节点核心区是受力复杂的高应力区, 当斜拉应力很大引起混凝土开裂时, 可能同时导致锚固破坏。因此, 锚具应布置在梁柱节点核心区域以外, 以避免该区域在剪力作用产生较大对角拉应力的情况下, 再承受锚具引起的劈裂应力。节点核心区受剪承载力主要与柱子截面尺寸和配箍量有关。因此, 应加密箍筋, 同时, 为了保证节点混凝土浇筑密实, 应在满足构造要求的前提下, 尽量把梁纵筋锚固到柱里。必要时可将梁端两侧加宽, 以保证在梁端截面极限承载力基本保持不变的情况下, 梁柱节点区得到加强, 提高节点的受剪承载力。

4 框架结构的抗震变形验算

抗震变形验算包括:多遇地震作用下层间侧移和顶层总侧移的验算;罕遇地震作用下结构薄弱层的抗震变形验算。对于预应力混凝土结构的抗震设计, 我国规范只要求进行小震下的抗震承载力验算, 而对其在罕遇地震下弹塑性变形的验算, 并没有硬性明确的规定, 工程实践中往往只是通过相应的抗震措施来笼统地保证。虽然这种设计方法大大地简化了设计过程, 但却显得粗略、且可能使预应力混凝土结构在罕遇地震作用下存在较大的安全隐患。其实一些设计隐患不通过基于构件层次的非线性分析是很难发现的, 合理控制结构在强烈地震作用下的损坏程度以减小地震造成的经济损失, 有赖于对结构进行弹塑性地震反应分析。而规范建议的2种计算方法, 时程分析法虽较为精确, 但计算工作量大、技术复杂、结果处理繁杂, 因此在实际工程抗震设计中该方法并没有得到广泛的应用, 通常仅限于理论研究中;Push-over法简单实用, 而且有效, 可得到结构从弹性、屈服, 一直到极限倒塌状态的全过程的内力、变形, 可考察塑性铰的形成, 找到结构的薄弱部位。

5 结束语

预应力混凝土框架结构与普通混凝土框架结构相比有相似的工作性能, 但也有自身的受力变形的独特特点, 且延性比普通框架结构要差, 所以, 其抗震设计相应有更高的要求并应进一步探索合适的弹塑性变形分析计算方法, 使其具有更好的理论和实验数据支持。研究表明, 只要设计合理, 预应力混凝土框架结构不但可以取得良好的经济效益, 而且具有良好的抗震性能, 能满足中等地震区的抗震要求。

参考文献

[1]GB5001022010, 混凝土结构设计规范[S].

[2]GB5001122010, 建筑抗震设计规范[S].

[3]JG JP14022004, 预应力混凝土结构抗震设计规程[S].

[4]无粘结预应力混凝土结构技术规程[S]. (报批稿) .

预应力混凝土建筑结构 第10篇

一、有粘结预应力混凝土大板结构在高层建筑中的应用意义

近年来, 国内外开始在高层建筑大板结构中较多地采用有粘结预应力混凝土, 近期的工程实例有泰国曼谷BECM大厦 (54层) 、马来西亚吉隆坡新电讯总部大楼 ( (76层) 、广州中山大学第一附属医院门诊楼 (18层) 、广州南航大厦主楼 (56层) 等。高层建筑中的大板结构一般是单跨板, 锚具用量大, 有粘结预应力混凝土可降低锚具在总造价中的比例。与无粘结预应力混凝土相比, 有粘结预应力混凝土增加了穿束和灌浆工艺, 现场施工工期略有增加。但综合费用有粘结预应力混凝土要低5%~10%, 在高层建筑中具有更好的经济指标。

二、有粘结预应力混凝土施工准备

1. 规范制度, 提高施工管理意识

只有当一个组织具有健全的工作制度并且得以良好的贯彻执行时, 我们才说这个组织具有较好的管理制度和运行机制。所以, 在有粘结预应力混凝土施工阶段, 也应该需要一个适宜的组织管理结构。实行总工程师负责制, 对内向项目部负责, 对外向业主负责。明确个人的管理职责和权限, 任务到位, 防止推脱和权力交叉的现象, 组织管理结果可以体现在建立健全的岗位责任制上。

2. 施工前材料控制

有粘结预应力混凝土施工中要用到大量的水泥, 因此从原料进场开始保证水泥的质量就十分重要了。通常依据相关要求和甲供材料情况, 注浆采用42.5袋装水泥。注浆用水应符合混凝土拌和用水的要求。经监理人批准, 可在水泥浆液中掺入质量符合注浆要求的砂、粘性土、粉煤灰等掺合料, 其掺入量通过试验确定。外加剂需经监理人批准, 可在水泥浆液中掺入质量符合注浆要求的速凝剂、减水剂、稳定剂等外加剂, 其掺入量通过试验确定。

3. 场地施工准备

施工前先检查基面是否达到施工条件, 如果有其他作业队时不可交叉施工。做好材料的堆放、运输、出场等的准备事项, 如有高空、电力设备等, 应做好相应的防护和职工安全生产的教育工作, 各项条件符合施工要求时方可进行施工;台座处理时, 首先清扫台座, 使台座干净无杂物和灰尘颗粒。清扫后, 用专用的高压吹风机把灰尘吹净, 台座在达到干燥、干净、无浮灰等条件下开始涂料的施工;此外, 加强巡视管理是顶管施工管理的重点, 预防现场异常事件的发生是日常风险管理的主要内容。

三、有粘结预应力混凝土大板结构施工

1. 模板施工

侧模根据板体外形尺寸加工大块拼装钢模, 模型具备足够的刚度、强度, 易于安拆倒用。预制T板时设置预拱度, 预拱度按设计要求设置, 预拱度在跨长范围内按抛物线变化。

2. 绑扎钢筋和敷设无粘结预应力筋

钢筋具备出厂合格证, 使用前做抽样试验, 合格后才能使用。钢筋加工形状尺寸符合设计规定, 钢筋表面洁净。钢筋加工在钢筋加工场统一制作。钢筋绑扎安装时, 确保钢筋位置、数量准确, 保护层符合设计及施工规范要求。钢筋与模板之间设立同标号砼垫块。波纹管安装时, 要保证其位置和间距准确。设立适当的环形固定钢筋, 先检查是否有破损, 如有要进行处理。钢筋绑扎安装完成后, 穿钢绞线入波纹管。

3. 钢铰线与预应力束安设

钢绞线下料后, 按设计数目编束, 每1.5 m绑扎一道铅丝。编束后, 用木枋支垫分别堆放, 上面用油布覆盖。将钢束套入波纹管, 穿束时从一端向另一端推进。波纹管连接处, 用大一号的管道套接并用胶带包缠连接处, 防止漏浆。预应力筋、普通钢筋安装完毕后, 认真检查钢束的波纹管是否有穿孔现象。如有穿孔, 用胶布封口后才可封侧模。

4. 大板混凝土浇捣

模型安装加固好后, 经检查合格, 可以开始施工。砼施工中的原材料, 必须符合设计施工要求, 配合比必须准确。砼施工必须配备足够的材料、机具。预制T板的施工中, 必须配备小孔径的插入振捣器。砼灌注完成后, 要及时养护。

5. 锚具

将清洗过的夹片按原来在锚具中的片位号依次嵌入预应力钢绞线中。夹片嵌入后, 随即用手锤轻轻敲击, 使其夹紧钢绞线, 并使夹片外露的长度整齐一致。将预应束穿入千斤顶, 锚环对中, 并将张拉油缸先伸出2~4 cm。再在千斤顶尾部安装上垫板及工具锚, 将钢绞线夹紧, 在工具锚内涂少量的润滑油。

6. 无粘结预应力张拉施工

按设计要求混凝土强度达到80%以上即可进行张拉、压浆, 施工顺序:清管道穿束张拉锚固压浆封锚。

(1) 清管道

穿束前用高压水枪清管道, 确保管道畅通。

(2) 穿束

采用标准强度1 860 Mpa的Φj15.24钢绞线, 按设计要求进行下料。下料机具采用切割机。穿束时, 束头用胶布紧箍, 以便人工推进。

(3) 张拉

穿束后, 安装锚具及千斤顶, 千斤顶采用YCW150型, 张拉设备应经过计量部门校正、标定。各束张拉顺序依设计编号进行, 张拉采用两头对称同时进行。张拉程序为:0初应力15%σcon (持荷3 min) 100%σcon (持荷3 min) σcon (锚固) 。

7. 孔道灌浆

张拉完毕1~2天内即进行灌浆。灌浆前用压力水冲洗管道, 排除孔内粉渣杂物, 确保孔道畅通, 并用压缩空气吹去孔内积水。灌浆水泥用普硅525, 掺入约20%膨胀水泥或5‰膨胀剂, 严格按水灰比进行投料。水泥浆搅拌均匀后过筛, 滤去渣块。采用活塞式灰泵压浆, 压浆顺序由下到上进行。压浆前先将灰浆泵试开一次, 运转正常并能达到所需压力时才开始压浆。压浆的压力一般采用0.5~0.7 Mpa, 视孔道的长短增减。压浆时以一端冒出原浆时封堵, 待压力达到0.6 Mpa时, 封堵灌浆端。

8. 封端与养护

安装封端钢筋网并与板体钢筋焊接, 将板端表面凿毛。立模浇筑砼, 振捣密实并养护。

四、结语

随着我国现代化建设的向前发展, 人们对于建筑结构性能的要求也越来越高, 从而加快了有粘结预应力混凝土的发展速度, 适用范围也扩展开来, 被广泛应用在高速铁路、高层建筑工程中。如文中所说, 有粘结预应力混凝土大板结构施工方便, 效益显著。今后在高层建筑结构设计中, 其应用将更为广泛。

摘要：本文所探讨的是适应性强、工程造价低、运输设备要求低并且应用较为广泛的悬有粘结预应力混凝土大板结构在高层建筑中应用的内容与要点。

关键词：有粘结预应力,大板结构,高层建筑,混凝土工程

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.后张预应力混凝上设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1996.

[2]GB50010-2002, 混凝上结构设计规范[S].

预应力混凝土建筑结构 第11篇

关键词:大跨度混凝土;预应力;施工技术

中图分类号:TU757 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)24-0066-02

随着建筑数量的不断增多,建筑结构向大跨度、大空间的方向发展。预应力结构因其独特的优点被广泛应用于工程建设的各個领域,成为当今最有发展前途的现代结构之一。大跨度预应力混凝土施工是建筑施工中的难点,其建造过程涉及力学、材料学、结构设计及工程管理学等多门学科,是一项极其复杂的系统工程。本文以某国际会展中心工程为背景,深入探讨此项工程施工的关键技术。

1工程概况

某展览中心工程由展览、会议两部分组成。一区为展览部分,二区为会议厅部分,总建筑面积33 400 m2,在二区设有一大空间多功能厅。层高15.95 m,宽35.5 m,长60 m,容纳1 500人就座,多功能厅楼盖中主跨部分平行布置9榀预应力大梁,跨度均为35.5 in。预应力混凝土梁横断面呈工字型,尺寸为800 mm×2 300 mm和800 mm×2 600 mm两种。纵断面为鱼腹式,中间留4个Φ300 mm孔,混凝土强度等级C40。

2材料准备

2.1预应力钢筋

工程采用高强度低松弛有粘结预应力钢绞线。预应力强度等级为1 860 MPa。其技术性能见表1。

2.2锚具及张拉设备

工程预应力混凝土梁固定端采用挤压锚QMJ15-1,张拉端采用夹片锚QM15-11、12、14。张拉设备采用YDCW2500型千斤顶,配套高压小油泵ZB2×2150型。

2.3塑料波纹管

工程采用预埋塑料波纹管。选用规格为内径Φ100 mm,外径Φ114 mm,壁厚2 mm,长度为6 m。塑料波纹管的钢筋支托间距不大于1m,塑料波纹管的接卡以及塑料波纹管与锚垫板连接处,采用高密度聚乙烯塑料套管;塑料波纹管与排气管连接,在波纹管上热溶排气孔,然后用塑料弧形压板连接。塑料波纹管的最小弯曲半径为0.9～1.5 m。

3预应力混凝土梁模板及支撑体系设计

由于二区多功能厅楼盖采用预应力混凝土结构,大梁跨度为35.5 m,梁顶标高离地面15.95 m,预应力梁截面800 mm×2 600 mm、楼板厚120 mm、次梁间距2.41 m～3.4 m、次梁截面300 mm×600 mm,两个半圆环次梁贯穿于各榀预应力主梁之间。因此,对超大跨度、重荷载下高支模体系的设计是本工程重点,标高15.95 m处楼板主梁、次梁平面布置。

3.1模板与支撑系统相关参数的选取

工程采用的Φ8 mm×3.2 mm钢管。双扣件连接,扣件抗滑承载力系数为0.80。有关计算参数如下:模板与木块自重:0.350 kN/m2;混凝土和钢筋自重:25 kN/m3;倾倒混凝土荷载标准值:2 kN/m3;施工均布荷载标准:3 kN/m2。木方弹性模量:9 000 N/mm2;木方抗弯强度设计值:13 N/mm2;木方抗剪强度设计值:1.4 N/mm2;木方的间隔距离:200 mm;木方的截面宽度:100 mm;木方的截面高度:100 mm。

3.2模板与支撑系统计算结果

按照上述选取的参数,计算可得结果:立杆间距:0.4 m;立杆上端伸出至模板支撑点长度:0.1 m;脚手架步距:1.5 m;脚手架搭设高度:16 m;梁两侧立柱间距:1.2 m;梁底增加3根承重立杆。

4预应力混凝土梁钢筋工程

工程大梁主筋全部采用剥肋滚压直螺纹套筒连接技术。为保证大梁内钢筋骨架的稳定和便于操作,在大梁两侧搭设双排脚手架,作为钢筋临时支撑点,利用钢管架支撑上部钢筋,待钢筋位置固定并焊接后,撤去钢筋脚手架。

由于梁端非预应力钢筋弯锚于框架柱节点内,钢筋转动困难。为此,钢筋采用正反丝直螺纹套筒连接。其他部位钢筋可采用标准型直螺纹套筒连接。施工时同一截面内直螺纹套筒接头数量不超过25 %,机械接头按规范要求作力学检验,确保接头质量可靠。在框架柱、梁核心节点区内,箍筋采用开口箍,待梁纵向钢筋绑扎完成波纹管穿入后,将箍筋焊成封闭箍。由于大梁钢筋骨架重量大(钢筋重23 t),普通保护层垫块无法承担。施工中采用25 mm厚大理石板条作垫层,同时设置25 mm钢筋作支撑,沿梁下布置在箍筋下部。上下两排钢筋垫同等直径的钢筋头,普通钢筋与预应力钢筋发生矛盾以避让预应力筋为主,保证钢筋间距满足要求。预应力筋的安装顺序以及施工时应注意的问题如下:

(1)将预应力筋设计的曲线标高位置,逐一用石笔画在已初步绑扎好的大梁箍筋上,用10 mm短钢筋定位,按间距1 000 mm点焊在大梁箍筋上。曲线孔道的最高点、最低点是质量监控的关键点,在关键点处用短钢筋压住定位。

(2)将波纹管逐根穿入梁内,连接套管,套管两端用胶带缠绕密实,边穿边用钢筋工绑扎固定。

(3)有粘结预应力大梁的张拉端端部的垫板,结构允许作凸出处理或埋入邻近混凝土梁内。

(4)波纹管就位后按图纸要求穿入纲绞线束,穿筋时不要戳波纹管,且两端外露钢绞线长度要相等。

(5)设置三处排气孔,位置在梁中间及两侧1/3处。

5预应力混凝土梁混凝土工程

5.1混凝土配合比设计

由于大梁的结构配筋十分密集,要求混凝土流动性大,初凝时间尽量延长。同时,需采取降低混凝土温度应力来控制混凝土温度裂缝的产生。由于混凝土大梁浇注时正值冬天,气温已进入冬季施工,为保证混凝土强度28 d能达到设计强度,把C40强度等级提高一级,采用C45混凝土。选用水化热较低和安全性较好的普通硅酸盐42.5级水泥。

5.2混凝土浇筑

大梁混凝土分三层连续浇注。第一层到工字梁下翼缘上边,约700 mm高;第二层到工字梁上翼缘下边,约1 300 mm高;第三层工字梁上翼缘和楼板整体浇注,约600 mm高,中间不留施工缝。现场采用混凝土泵浇筑。由于平台面积太多,将泵车后接泵管直接铺到平台上,每层混凝土采用斜面分层布料方法施工。混凝土塌落度严格控制在14～18 cm。对梁柱墙相交部位尤其在振捣时要认真操作,确保密实。振捣以表面水平不再显著下降、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。在工字梁下翼缘振捣时,要派专人到梁侧模处观察模板接缝是否出浆并用锤敲击,以防截面突变部位混凝土没有充实。

5.3预应力钢筋混凝土梁的施工顺序

本工程预应力钢筋混凝土梁的施工顺序如下:梁底模板支撑→绑扎梁非预应力筋→预应力筋曲线控制点弹线,按控制点在就近箍筋上绑扎或焊接波纹管定位筋→锚垫板和螺旋筋安装、定位→铺放波纹管→在梁的跨中安放泌水管→在波纹管中铺放钢绞线→合梁的侧模及固定浇筑混凝土→清除多余波纹管,清理张拉端锚垫板外端面上的混凝土→检查灌浆孔道→安装张拉端夹片锚具→安装千斤顶和工具锚→张拉→锚固锁定退出千斤顶压力灌浆→用角磨机切除多余钢绞线→张拉端锚具及钢绞线涂环氧树脂→用微膨胀细石混凝土封堵张拉端。

6预应力施工应注意的问题

预应力施工应注意的问题:①多功能厅楼盖为有粘结预应力结构,属于超高大跨度结构,对模板及其支撑体系要求具有很高的稳定性;②预应力大梁和其连接的框架柱断面尺寸大。配筋率大、钢筋密,需对柱、梁钢筋接头区细化;③梁柱接头处钢筋密集及梁呈工字型,如何保证混凝土浇注质量是施工关键;④框架梁、柱都为有粘结预应力,张拉顺序对称布置,确保混凝土结构受力均匀,防止出现混凝土张拉裂缝;⑤预应力大梁张拉处于冬季,应特别注意混凝土施工期内外温差的控制。

7结束语

预应力混凝土结构构件一般是通过对预应力筋的张拉形成回弹挤压,使混凝土的截面内在投入使用前就受到一定数量且分布均匀的内压力,用来局部或全部抵消由于使用荷载而形成的应力。它能够改善结构构件的裂缝和变形的性能,而且该拉应力与混凝土中的压应力正好组成一个自平衡系统,使得混凝土结构的受力更为合理。

Discusses the great span prestressed concrete structure construction technique

Lu Shan

Abstract:Prestressed concrete is the form which recent years architectural engineering Liang constructed uses generally, the effective quality control measure, has the very vital practical significance in the architectural engineering. The article unified in some international convention construction process the material preparation, the concretes Liang template and the support system’s design, the prestressed rinforcement installment, the concretes construction and the maintenance has carried on the discussion to the great span prestressed concrete Liang’s construction technique.

预应力混凝土建筑结构 第12篇

1 预应力混凝土的特性分析

预应力混凝土主要是通过刚强度的钢筋和混凝土相结合而产生的一种强度更高的混凝土, 通过预先施加的外力能够使混凝土构件在应用前获得荷载, 这样混凝土在使用后所受到的拉应力也会降到最低, 这样混凝土就不会出现因应力过大而产生的裂缝现象。预应力混凝土在抗裂性以及刚度上相比普通的混凝土都有着非常明显的优势, 在施工的过程中, 预应力混凝土可以分为完全预应力、部分预应力以及无粘结预应力等几种不同的类型, 而按照施工方式的不同也可以分为几种不同的形式, 其中包括了预制预应力混凝土以及现浇筑预应力混凝土等, 在进行混凝土施工过程中, 还需要按照不同的要求来选择合适的施工方案, 这样也可以最大限度的保证混凝土的施工质量。

2 预应力混凝土在建筑工程中的重要作用

2.1 改善使用阶段的性能

预应力混凝土在很多建筑工程中都有着广泛的应用, 采用预应力混凝土可以有效的防止建筑墙面出现裂缝的现象, 即便不能够阻止出现裂纹等问题, 也可以延缓裂纹的产生。同时在一些跨度较大的建筑空间中, 预应力混凝土也可以有效的提高建筑结构整体的抗载力。并且在纵向预应力的使用效果上也表现的最为明显。其中也不仅仅表现在能够防止裂缝现象的产生, 在保证建筑结构的稳定性上也有着非常好的效果。

2.2 可调整结构内力

预应力对于钢筋混凝土来说也有着提高稳定性的作用, 在采用预应力后也可以有效的对整个结构的内力进行调整, 这样在使用过程中也不会出现变形现象。因此我们也可以看出预应力对于保证结构的稳定性也有着非常重要的作用, 因此在很多大型的建筑工程中, 采用预应力混凝土也是必不可少的。

2.3 预应力混凝土有抗震作用

预应力混凝土的抗震性能相比普通的混凝土有着非常明显的优势, 在采用竖向预应力方法后, 钢筋混凝土的结构也会更加稳定, 在发生地震灾害后, 建筑的整体结构也会很快的进行复原, 这样建筑的整体结构也会避免出现大面积的损坏。

3 预应力混凝土存在的问题

3.1 设计总体水平有差距

在建筑设计中, 如果不能够对预应力混凝土的特点有明确的了解, 那么预应力混凝土的应用也会存在着一定的缺陷。我国在预应力混凝土应用技术上依然没有达到较高的水平, 很多单位建筑面积内统计使用的刚才数量在很大程度上比国外的基本标准也要相对较高, 因此也可以看出, 目前预应力混凝土的应用在很大程度上来看依然需要进一步的加以改进和完善。

3.2 预应力技术工艺水平有待提高

我国目前在预应力混凝土制作技术上较国际水平依然有着一定的差距, 虽然在生产简单的构建上并没有明显的差距, 然而在整个预应力技术和工艺水平上依然处在较低的水平, 并且预应力的构建生产工艺也达不到国际的基本标准。

3.3 预应力房屋建筑结构形式单一, 造价普遍偏高

我国现在拥有的预应力的建筑仍然是很古老的旧建筑, 比较传统并且还是钢筋混凝土的结构模式。每一个建筑都不能够很好的应用混凝土。更没有考虑到预应力混凝土在布局上的变化。那么很自然的, 在工业化生产上的优越性也都展现不出来了。我国现在的整体情况其实不容乐观, 还不能很好的开发重量轻的节省材料, 也不能生产耐久的构件和相关的整体结构体系。

4 预应力混凝土在建筑施工中的应用工艺分析

4.1 先张法的施工

在施工中采用先张法主要的工艺流程是:张拉钢筋与固定预应力筋- 浇筑- 养护- 张放预应力筋、其工艺核心就是在浇筑前进行预应力张拉。施工的要点是:预应力的铺设, 在施工中为了方便脱模, 在预应力筋铺设的时候, 应对模板进行处理, 如利用隔离剂进行涂刷, 在铺设的过程中如果遇到需要接长的部位应利用拼接装置进行绑扎以此保证强度, 冷拔低碳钢丝的绑扎长度应在直径的40 倍以上, 而高强度的刻痕铜线则应达到钢丝直径的80 倍以上才能保证强度满张拉的需求。在张拉的过程中必须控制张拉的应力, 及张拉的过程中需要实时监控张拉的各种参数, 在张拉的过程中应保证张拉力与张拉效果成正比, 应依据控制应力的数值的增加而加大。再就是张拉力应按照张拉设计的应力和预应力筋的截面积、张拉过程中规定的相关标准为依据进行计算获得。

4.2 后张法施工

后张法的施工工艺优势较为明显, 其直接在构件内铺设预应力筋, 然后利用千斤顶完成张拉, 特殊需要下大型的构件可以分体浇筑然后利用预应力筋相连, 施工灵活可适应较大的构件或者特殊建筑。其工艺的流程就是浇筑构件预留孔道- 穿预应力筋锚固张拉-灌浆。其要点如下:

5 预应力在我国房屋建筑中应用与发展

5.1 高层建筑结构中预应力混凝土发展趋向

最近的几年里, 预应力混凝土的使用有很大的发展。简化了模板和钢筋工程, 外墙用的装饰保温复合预应力混凝土墙板在高层建筑中的应用前景也很广阔。

5.2 预应力混凝土结构的各种特性相互协调

预应力混凝土有很多比较显著的优点, 所以很多超高难度的建筑都应用这种技术, 但是我们也能看到我国在设计水平上还有待提高, 设计理念也有待进步。主要的表现在于分析研究技术在经济效益方面的欠缺, 过于强调理论, 并没有考虑到怎么样才能对这样的现象进行改善, 而且在某种程度上来说, 对有些结构的抗裂要求过于严格, 导致钢用量显著增加。由于预应力钢筋的特殊性, 所以不宜考虑承受太大的地震内力, 不得不承认的是这方面还有待提高。

结束语

总之, 预应力混凝土在建筑工程中因为其优势明显而被广泛的应用。因此, 在具体的工程实践中, 就需要我们做好各种预案措施, 不断完善工程施工技术及设备, 合理的整合资源配置, 才能更好的发挥预应力混凝土结构设计在实际工程中的优势, 同时又能保障工程顺利施工。提高施工效率, 保证施工安全, 缩短施工周期, 最终圆满完成工程任务。

摘要：随着我国建筑工程的不断增多, 人们对于建筑工程的质量也越来越关注, 预应力混凝土是建筑工程结构中最为常见的施工材料, 对于建筑工程的质量也有着直接的影响。本文主要介绍了预应力混凝土在建筑工程结构中的重要作用以及具体的应用措施, 以供参考。

关键词：预应力混凝土,建筑结构,问题,应用

参考文献

[1]陈嘉辉.预应力钢筋混凝土在建筑中的应用研究[J].建筑技术, 2009, (10) .

[2]程远兵.抗震结构静力弹塑性分析的方法及步骤[J].山西建筑, 2009 (05) .