窺探大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計

顏鳳玲 徐旺雄 陶文斌

（柳州歐維姆機械股份有限公司 545036）

窺探大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計

顏鳳玲 徐旺雄 陶文斌

（柳州歐維姆機械股份有限公司 545036）

隨著時代的不斷發(fā)展和進步，當前社會上越來越多的大型建筑出現(xiàn)，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)在當今建筑行業(yè)已經(jīng)得到了普遍使用。本文重點針對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點問題進行了分析。

大跨度；預(yù)應(yīng)力；混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；大型建筑

隨著建筑工程數(shù)量的不斷增加，在對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時也有很大程度的創(chuàng)新和改革，各種全新的設(shè)計及施工技術(shù)被運用到建筑工程中，尤其是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，讓原本不可能實現(xiàn)的設(shè)計方案變得有可能，特別是在體育館、戲劇院、展覽館等大型公共建筑中使用的更為廣泛，該結(jié)構(gòu)的使用促使建筑設(shè)計工作開辟了更為廣闊的發(fā)展空間。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展到今天，其結(jié)構(gòu)形式主要有膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等，而混凝土結(jié)構(gòu)也多會選取鋼與混凝土混合的混合結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)以其眾多的優(yōu)點被越來越多的建筑設(shè)計工作人員所認可并重視。

1 建筑工程中預(yù)應(yīng)力的布置

建筑行業(yè)的大力發(fā)展提升了人們對施工環(huán)節(jié)的重視程度，尤其是其中的預(yù)應(yīng)力施工。當前在施工中普遍使用的預(yù)應(yīng)力鋼筋有以下幾種：①熱處理鋼筋，此鋼筋具有良好的強度，而且不容易出現(xiàn)松弛，在運輸中也非常便捷，用起來十分方便；②去除應(yīng)力鋼絲，這種鋼筋應(yīng)用于具體的施工時，使用也很方便，且有多種形式可以選擇，如光面鋼絲、刻痕鋼絲等；③鋼絞線，此種鋼筋通常會由具有較高強度的鋼絲絞制而成，通常為三股或七股直徑不同的鋼絲，這種鋼筋形式在使用時十分方便，且能夠較好地瓢附于混凝土中。

在每個設(shè)計方案中總會有重點和側(cè)重點，而設(shè)計時需要對重點問題加大重視度。在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點則是鋼筋布置，其布置方案有多種，普遍使用的是跨中板帶，而布置在柱上板帶的鋼筋也很重要。此方案針對普通鋼筋設(shè)計來講，既可以保證板帶受力合理，同時也最省原材料。但在設(shè)計板跨相差超過20%及以上的多跨連續(xù)板時，設(shè)計采用長跨方向集中布筋，跨中板帶布13左右或均勻布置，短跨方向柱上板帶布23的布置方案更節(jié)省原材料，同時也能夠達到較好的載荷承載能力。實際設(shè)計過程中也應(yīng)根據(jù)邊跨板的受力特點，更多考慮采用二段拋物線或三段拋物線形式布置。

實際施工過程中需要注意以下幾點問題：①嚴格按照標準要求對預(yù)應(yīng)力筋的鋪放進行規(guī)劃，保證鋼筋鋪放位置與管道安置及鋼筋綁扎順序之間的合理性。嚴格按照設(shè)計方案的要求進行標準的布設(shè)；②必須保證鋼筋的保護層厚度；③應(yīng)在上、下層鋼筋間設(shè)置專門保證矢高的措施，注意防止鋼絞線的互相纏繞，以保證預(yù)應(yīng)力筋的矢高；絞線的互相纏繞，以保證預(yù)應(yīng)力筋的矢高；④鋼絞線每隔一定距離（約500mm）應(yīng)進行固定，以防止?jié)矒v混凝土時變位；⑤當鋼絞線與預(yù)埋管路系統(tǒng)發(fā)生矛盾時，應(yīng)以鋼絞線優(yōu)先。

2 建筑工程抗震設(shè)計中對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的使用

不管是什么樣的建筑工程，在施工過程中都要注重其抗震性能的良好性，而設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)時一般都以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為重點，在一些大型公共建筑中都普遍運用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，這種建筑一般是人員比較密集的地方，如果相應(yīng)的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)沒有達到一定的抗震等級，那么一旦發(fā)生地震等自然災(zāi)害就會造成大量的人身及財產(chǎn)損失，因此在進行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，尤其要注重抗震性能設(shè)計。目前國際混凝土結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域都十分關(guān)注預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震問題。

在實際的設(shè)計過程中可以重點依靠豎向預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計，這種結(jié)構(gòu)具有良好的抵制水平載荷的能力，同時在地震結(jié)束后能夠恢復到原來的樣子。此外，地震多發(fā)區(qū)域的建筑結(jié)構(gòu)需要有良好的延性，一般在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中要通過小配筋率對預(yù)應(yīng)力鋼筋進行限制，從而避免出現(xiàn)裂紋。在具體的預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計中，要注意按照以下步驟進行設(shè)計：

①對建筑結(jié)構(gòu)的基本情況進行了解，尤其是針對豎向作用力與橫向作用力的結(jié)構(gòu)件內(nèi)里進行詳細的計算，同時還要針對支座與跨中截面的次應(yīng)力進行計算；②通過計算所得結(jié)構(gòu)對非預(yù)應(yīng)力鋼筋進行安置，并參照內(nèi)力反算出預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置；③根據(jù)相關(guān)的核算結(jié)果，補上非預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計；④完成相關(guān)設(shè)計后，進行方案核查，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整并改進。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中連續(xù)構(gòu)件設(shè)計

通過對工程建筑實際的過程調(diào)查和了解發(fā)現(xiàn)，在大型建筑工程的施工過程中想要達到連續(xù)結(jié)構(gòu)目的，可以將單跨預(yù)應(yīng)力梁截面延伸方式運用到大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，從而順利完成連續(xù)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計。此設(shè)計方法有多個方面的優(yōu)勢，特別是在多跨結(jié)構(gòu)超載、內(nèi)力重力分布能力較強時，能夠有效提高彎承載能力。此外，一束預(yù)應(yīng)力筋能夠用于正彎及負彎兩種彎矩筋，這種形式相應(yīng)地降低了支座處附加彎矩對柱的有害影響，且其受力情況更趨于合理性。當有預(yù)應(yīng)力施于大梁時，就會使大梁較易發(fā)生附加彎矩并彎形，這時可對大梁使用多跨連續(xù)布置，多排柱共同工作可相應(yīng)地削弱這預(yù)應(yīng)力。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中防火設(shè)計

防火是建筑工程在施工中需要重點關(guān)注的問題，因為一旦引發(fā)火災(zāi)，將直接威脅到人們的生命和財產(chǎn)安全，所以，在建筑設(shè)計過程中應(yīng)重視預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的防火能力。實際上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自身不易燃燒，但是其防火隔熱性能比較差，所以當高溫出現(xiàn)時就會超出其抵御范圍，高并達到鋼筋強度臨界點時，預(yù)應(yīng)力鋼筋就會出現(xiàn)屈服點下滑的現(xiàn)象，使得其相變及蠕變加快，進而造成預(yù)應(yīng)力板強度和剛度都急劇下降，并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，使其喪失了原有的結(jié)構(gòu)功能，同時，處于高溫環(huán)境下的混凝土也會發(fā)生撓度變化的情況，同樣造成了結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，如果達到一定的溫度和時間，那么這種大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)就會表現(xiàn)出明顯的不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至發(fā)生坍塌等危險事故。因此在進行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)特別注意所設(shè)計的結(jié)構(gòu)要符合國家的設(shè)計防火相關(guān)規(guī)范及規(guī)定內(nèi)容。

5 結(jié)語

總而言之，為了能夠更好的保證大型建筑工程的質(zhì)量和實用性，在建設(shè)過程中應(yīng)重視對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計，通過預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)能夠使高強度混凝土和鋼筋的性能全面發(fā)揮出來，同時還能節(jié)省原材料，保證相應(yīng)的施工質(zhì)量，故被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代大型建筑中。

[1]劉雙慶.對大跨度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)探討[J].廣東科技，2009，14：128～129.

TU318

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1004-7344（2016）11-0283-01

2016-3-26