預應力混凝土在多、高層住宅建筑中采用的可行性和優(yōu)越性

摘 要 本文通過實例說明無粘結(jié)預應力現(xiàn)澆無梁樓板的應用及其對工程建設所產(chǎn)生的縮短工期、節(jié)約投資等種種優(yōu)點。

關(guān)鍵詞 無粘結(jié)預應力；無梁樓蓋；技術(shù)；經(jīng)濟效益

預應力混凝土是當今世界用途最廣、技術(shù)先進、強度高、最有發(fā)展前途的一種混凝土結(jié)構(gòu)材料。現(xiàn)代預應力技術(shù)是建設部“九五”“十五”重點推廣的十項新技術(shù)之一。它具有改善建筑使用功能，降低工程造價，減輕結(jié)構(gòu)自重，增加建筑凈空，擴大柱網(wǎng)、減少柱子和樁基，增大使用面積，提高結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的抗裂性。縮短施工工期等顯著優(yōu)點。近年來，預應力混凝土結(jié)構(gòu)在首都國際機場、廣州新機場、北京西客站、外交部辦公大樓、廣州國際大廈等一系列的重大建筑中采用。現(xiàn)從以下幾個方面加以闡述。

1 預應力技術(shù)的發(fā)展

自1928年世界上首次使用預應力結(jié)構(gòu)，到第二次大戰(zhàn)以后，預應力混凝土結(jié)構(gòu)才得到廣泛的應用，預應力混凝土結(jié)構(gòu)是50年代后期才引入我國，并得到了廣泛的應用，如橋梁，屋架和預制構(gòu)件等。隨著工藝的發(fā)展，技術(shù)的成熟，設備的引進，無粘結(jié)預應力混凝土的發(fā)展，大大拓寬了預應力結(jié)構(gòu)的應用范圍，目前，美國80%以上的建筑均采用預應力混凝土結(jié)構(gòu)，我國自70年代引進無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)，于90年代初頒布了《無粘結(jié)預應力混凝土設計與施工規(guī)程》，至今已近20年，該技術(shù)主要用于多層和高層建筑中的樓板、框架梁、扁梁、懸臂梁、受拉結(jié)構(gòu)和預應力錨桿等。目前，在北京、上海、重慶、廣東、東北等地已得到了廣泛的應用。

2 預應力混凝土在多、高層住宅建筑使用的現(xiàn)狀和前景

我國早期的多、高層住宅建筑廣泛采用的是“步入見壁、見墻”的多墻、多柱、小柱網(wǎng)、小開間的結(jié)構(gòu)布置，建筑占地多，結(jié)構(gòu)高度大，使用面積少，使用功能少，難以發(fā)展與改造。隨著科學技術(shù)的飛躍發(fā)展、工藝設備的進步、人民群眾對住宅建筑的要求愈來愈高，迫切需要大跨度、大空間、無中柱、少內(nèi)墻的多品種、多用途、適應性強的新型住宅建筑。廳、房內(nèi)無梁，無柱；靈活布置，任意分隔在現(xiàn)代住宅建筑中迅速發(fā)展，室內(nèi)裝飾在住戶投資比重的不斷加大，預應力混凝土結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮其優(yōu)勢，所以在住宅建筑中的應用正以年30%的速度增長。預應力混凝土結(jié)構(gòu)可做到每戶除周邊外，戶內(nèi)無梁無柱無墻，戶內(nèi)任意分隔。戶主可以按自己的想象，充分發(fā)揮自由構(gòu)思，為戶主提供更大的使用空間。近年來珠江三角洲地區(qū)在住宅建筑中應用的預應力混凝土結(jié)構(gòu)有：廣州市政公司住宅（7層）、佛山郵電局宿舍、廣州市橋東小區(qū)、天宇大廈（33層）、東川大廈（34層）鴻瑞花園（30層）、嘉富廣場（32層）、珠海市龍珠花園（9層）、佛山市省元新村（8層）、中山市銀菊花園（13層）、肇慶市天宇廣場（16層）、廣州市東方國際廣場（32層）、一德路商住樓（24層）等。

3 預應力混凝土使用在住宅建筑中的范圍和優(yōu)越性

經(jīng)驗證明，6-12m常用柱網(wǎng)（或跨度）的住宅建筑處于預應力混凝土結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟跨度范圍，預應力混凝土結(jié)構(gòu)常常是最佳的選擇。其優(yōu)越性如下：

3.1 提高結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的抗裂性和剛度。

預應力混凝土結(jié)構(gòu)在施加預應力之后，構(gòu)件內(nèi)就產(chǎn)生了預壓應力，當混凝土收縮或構(gòu)件受力變形時，就會受到預壓應力的約束。這充分發(fā)揮了混凝土的作用，即混凝土的受壓性能大大高于它的受拉性能。同時減少了混凝土構(gòu)件內(nèi)的拉應力，改善了構(gòu)件的抗裂性能。眾所周知混凝土構(gòu)件的開裂是因混凝土的受拉而產(chǎn)生的。

除前所述預壓應力之外，在預應力構(gòu)件設計中，常采用曲線布筋，其布筋形式常與受力時構(gòu)件的彎矩圖相同，從而產(chǎn)生一個“等效反荷載”，正好與受力時荷載反向，相當于平衡一部分構(gòu)件的荷載，因此提高了構(gòu)件的剛度。

具體而言，就是可以減小構(gòu)件的截面，改善構(gòu)件的撓度和裂縫寬度性能等。

3.2 節(jié)省材料，減輕結(jié)構(gòu)自重

普通混凝土結(jié)構(gòu)一般采用的是C25、C30混凝土，和HPB235級HRB335級鋼筋，而預應力混凝土結(jié)構(gòu)當采用C35、C40混凝土時，同樣可以充分發(fā)揮混凝土的作用，同時，預應力鋼筋的強度（1570～1860N/mm2）是普通鋼筋強度的3-6倍，因此，材料可以大大節(jié)約，結(jié)構(gòu)性能可以改善，例如，普通結(jié)構(gòu)12米跨梁至少要900mm高度，3m層高就不能滿足采光要求，層高至少要3.3m，面采用預應力梁，梁高可以減至600mm，層高2.9～3.0m就能滿足，也就是梁截面減小了，結(jié)構(gòu)自重減輕了，跨度也加大了。現(xiàn)在，國家大力推廣高強鋼筋，因此，采用預應力混凝土結(jié)構(gòu)既有功能優(yōu)勢又可節(jié)省能源，完全符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

3.3 改善建筑使用功能，增加建筑凈空，縮短施工工期

預應力混凝土結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)相比，它的跨度更大，截面更小。下面舉例說明。

(1) 廣州駿匯大廈，原初步設計采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)為5×6米，后來施工圖設計時將柱網(wǎng)改為10.6×8米，采用了無粘結(jié)預應力無梁樓蓋，單地下室部分為業(yè)主多布置了30多個車位，單車位就為業(yè)主獲利875萬元，同時，地下室為業(yè)主減少了土方開挖量。降低了地下室層高，又為業(yè)主節(jié)省了幾百萬。同時還改善了建筑的使用功能。

(2) 廣州一德路中心市場商住樓（24層），原業(yè)主為便于回遷樓靈活分隔， 在其中一個塔樓采用了無粘結(jié)預應力無梁樓蓋，而其它幾個塔樓均為普通梁板結(jié)構(gòu)，當無粘結(jié)預應力無梁樓蓋施工幾層以后，購房戶一參觀，均要求購回遷樓而要求退換商品樓，后來，業(yè)主又決定將余下的商品樓全部改為無粘結(jié)預應力無梁樓蓋。

（3）佛山發(fā)展大廈 設計28層。主樓原層高3.4m，后采用預應力無梁樓蓋后，主樓層高改為2.9m，總層數(shù)增至33層，使用面積增加了5000m2，而且該樓為全樓采用中央空調(diào)，為業(yè)主帶來了良好的經(jīng)濟效益。

（4）佛山郵電局宿舍樓 采用的是無粘結(jié)預應力無梁樓蓋。當時施工時是四個塔樓同時上，原計劃是7天一個塔樓樓面，而實際施工時是四天一個塔樓樓面，輪流是每天一個塔樓樓面，大大提高了施工速度。總結(jié)其原因主要是架子、工程模板簡單、鋼筋規(guī)格大大減少，預應力鋼筋是穿插在普通鋼筋施工過程中，混凝土澆搗也方便，因此大大提高了效率，縮短了施工工期。

3.4 降低工程造價

預應力混凝土工程降低造價主要是從以下幾個方面。

（1）節(jié)省材料：減少了混凝土和鋼筋的用量來降低造價，平均節(jié)省鋼材25%。

（2）節(jié)省模板：預應力混凝土結(jié)構(gòu)由于梁截面減少或采用無梁板，平均節(jié)省梁模30%。

（3）縮短工期：通過節(jié)省模板，方便支模，方便施工來縮短工期，來降低工程綜合成本，加速施工進度，提高總包的綜合競爭能力。

（4）通過加大柱網(wǎng)，減少柱和樁基，減輕自重，節(jié)省豎向構(gòu)件和基礎等措施來降低造價。

（5）通過調(diào)整結(jié)構(gòu)方案，增加使用面積、增加使用功能、降低層高、減少維護結(jié)構(gòu)、節(jié)約能源，來降低造價。例如，廣州駿匯大廈等。

（6）預應力混凝土結(jié)構(gòu)引起造價提高的因素主要有兩點：其一、是混凝土強度提高，一般要采用C35～C40；其二是預應力鋼筋的造價比普通鋼筋的造價要高。

（7）綜合以上幾點，預應力混凝土結(jié)構(gòu)約占整個建筑物造價的5%，在主體結(jié)構(gòu)中約為15%，經(jīng)綜合分析一般情況下，其造價與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的造價接近，大跨度情況下，8m左右預應力結(jié)構(gòu)綜合造價要便宜。

從上述工程實例可知，無粘結(jié)預應力無梁樓蓋在建筑工程上推廣很有前途，應用極有價值。

參考文獻

[1]陶學康編著.后張預應力設計手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996年

[2]陶學康編著.無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計與施工. 北京：地震出版社，1993年

[3]無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ/T92-2004.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005年

[4]呂志濤，孟少平編著.現(xiàn)代預應力設計.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998年