預應力砼在多層大跨度框架結構中的應用

徐麗娟

摘 要：本文主要對于預應力砼在多層大跨度框架結構中的應用進行了分析。首先，本文明確的闡述了預應力砼的相關信息，對預應力砼的結構概念、工作原理、發(fā)展背景、發(fā)展趨勢等作出全面的介紹，以方便不同層次讀者對本文內容進行理解。之后，對于預應力砼在多層大跨度框架結構中的應用進行了分析，闡述了不同的預應力砼之間的差異，并給相關工程研究提出建議，以供讀者參考。

關鍵詞：預應力混凝土；框架結構；分析探討

中圖分類號：TU378 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0126-02

由于預應力砼具有受力性能高、耐久性強、抗震性強、抗疲勞性強、抗腐蝕性強、節(jié)省建筑材料等突出優(yōu)點，在近些年中，預應力砼逐步成為了眾多工程中的首選混凝土結構，并且在被廣泛使用的同時，也在被不斷地發(fā)展和改善著。如今已經有多種預應力砼結構，并且在不同方面均有各自優(yōu)勢，適用于不同種類的工程建設中。

1 有關預應力砼的相關信息

1.1 預應力砼的結構概念及工作原理

砼即為混凝土，預應力砼是指在現代化先進設計理念和建造工藝的實施下，將強度較高的混凝土和鋼材進行建造的混凝土結構。預應力砼的基本工作原理是：當梁板的跨度等于預應力砼自身所受外荷載時，混凝土結構有了明顯的尺寸減少，而當截面的尺寸等于預應力砼自身所受外荷載時，其結構的跨度明顯增大。而到達這一目的，需要對砼的結構進行合理布置并且頂壓預彎型鋼或者對預應力筋進行張拉，使其產生等效荷載，等效荷載可以對外荷載進行全部或者部分的抵消，從而使整個的結構實際荷載量減少。

預應力砼在現代工藝和傳統(tǒng)工藝的不同建造下，會產生一些區(qū)別，例如：在傳統(tǒng)工藝中，建造預應力砼所用混凝土主要為C30，而在現代施工工藝中，用于建造預應力砼的混凝土主要為C40-C60；現代預應力砼有著更大范圍的應用，其中可以在更大的空間結構、更重的荷載結構、更長的不設縫工程、更加特殊的結構、更高的現代土木工程中得到應用；在預應力砼的建造中所采用的鋼材也有所不同，傳統(tǒng)預應力砼主要采用的是冷加工鋼材，在現代預應力砼中所應用的為抗拉強度在1860N/mm的鋼材。

1.2 預應力砼的背景與發(fā)展現狀

預應力砼第一次得到主要應用是在上世紀四十年代的美國，這項工程于五十年代完工。而后的幾年里，預應力砼不斷 得到更多專家學者的應用，在1951年它被應用于停車場的建造，停車場具有無內柱、空間大、層數多等特點。而林同炎教授作為整個工程的主要設計者，在之后的幾年里又對于預應力砼進行了研究，并且出書《預應力混凝土結構設計》，為今后人們在預應力砼上的應用打下基礎。

預應力砼在最近幾年廣泛應用于較高建筑結構的建造中，使用預應力砼建造的建筑具有降低層高、節(jié)省原料、簡化模板和施工速度加快的優(yōu)點，能夠為相關企業(yè)帶來較大的經濟利益。根據相關統(tǒng)計，當前我國對于預應力砼的使用幾乎覆蓋了整個混凝土使用范圍，我國年混凝土的用量大約二十五億立方米，這些混凝土用于建造各種建筑以及各類水利、交通結構，而以預應力砼和混凝土為主要結構的工程已經占有全部工程的九成。并且在預應力砼不斷發(fā)展的過程中，其施工技術和耐久性技術得到了不斷的優(yōu)化，更加促進了未來各種類建筑的產生與發(fā)展。

1.3 預應力砼的發(fā)展趨勢

超高強砼結構的應用：在當前國際的砼發(fā)展中，專門用于研究混凝土的實驗室能夠制出抗壓強度在800到1000的混凝土，而在混凝土建造技術先進的國家中，所應用的混凝土抗壓強度在50到60之間，其使用的預應力砼的抗壓強度普遍為70。相比于這些國家，我國在砼的技術改進上還有很大的差距。

預應力砼的大型施工應用：預應力砼代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土建造大型建筑已經逐步成為趨勢，但是在大型復雜工程建設中會發(fā)生各種事故，為了保障工程的順利進行，在國際上各個先進國家普遍建立虛擬研究中心，利用計算機進行工程的虛擬模仿，以排除各類在工程進行中所遇到的問題。

新材料的研究開發(fā)：預應力砼也可以進行進一步分類，其中纖維增強聚合物預應力砼收到廣大研究者的重視，根據研究顯示，它可以在一定程度上代替普通的鋼筋。除此之外還有耐火性高溫材料混凝土等其他種類，目前已有很多研究機構對于各種新材料進行研究和開發(fā)，對它們在功能和性質上進行分析，以促進行業(yè)發(fā)展。

預應力砼在橋梁結構領域的發(fā)展：預應力技術作為一種結構手段在橋梁結構領域中有重要作用，它主要與施工方法相結合形成相應的預應力施工方法。預應力施工方法中主要包含以下技術：預應力懸臂分段施工技術、移動模架逐孔施工技術、塊體節(jié)段拼裝、分段頂推技術、大節(jié)段預制吊裝技術。近幾年時間中，國外工程師又對預應力施工工藝進行改進與創(chuàng)新，使得它在抗裂性保持穩(wěn)定的同時，承載力有了大幅度上升。

預制構件的發(fā)展趨勢：預制預應力構件有著很多優(yōu)點，例如：有較好的施工工藝、較好的經濟指標、并且有著良好的耐久性和損耗率，這使得預制預應力構件在現在的建筑施工中得到廣泛應用。

2 預應力砼在多層大跨度框架結構中的應用

2.1 預應力筋的選擇

在多層大跨度框架結構中預應力砼的選擇至關重要，在多種預應力砼中，建議選擇無粘結預應力砼。用無粘結預應力砼時，可以省去灌漿穿筋的復雜過程，最大程度下對施工工藝進行了簡化，并且適用于多種不同的結構。這種砼的筋在設計之時可以根據工程結構特點進行優(yōu)化，改變形狀，以達到省時、高效、經濟的特點。但是對于無粘結預應力砼的抗震性能，目前國際的相關研究人員還在進行研究和分析，但是有部分學者表明態(tài)度：雖然無粘結預應力砼在能量耗散能力上遜色于粘結預應力砼，但是它卻有著較高的撓度恢復能力，除此之外，由于在無粘結預應力砼上各處的變形分布等同，所以在抗震性能方面大大強于粘結預應力砼。無粘結預應力砼已經在各種工程中得以使用，在使用過程中發(fā)現其不僅有著較好的抗震性，在抗腐蝕性和耐久性上也要比其他混凝土結構要有優(yōu)勢。粘結預應力砼在應用時，也會發(fā)生內部缺陷或者由于狀態(tài)隱蔽而不易察覺其自身狀況的情況，相比耐久性而言并不如無粘結預應力砼。

無粘結預應力砼早在上世紀八十年代起就在我國得到應用，而在多層大跨度框架結構頻出的當下，更應當選擇它作為主要結構。在多層大跨度框架結構中，工程往往會對大跨度的裂縫和撓度有著嚴格的要求，所以綜合上述所述觀點，在多層大跨度的框架結構施工中應當優(yōu)先選擇無粘結預應力砼。

2.2 預應力混凝土結構設計與施工

與傳統(tǒng)的混凝土設計結構不同的是，預應力砼的結構設計相對復雜，目前我國的預應力技術還處于初級階段，相關設計人員對于預應力設計了解也并非全面，操作也并不是很熟悉，這就對于預應力技術的發(fā)展造成一定阻礙。

在預應力砼的設計中，需要相關人員對于預應力筋的用量、預應力損失、次應力、軸向應力、承受壓力等都進行詳細的計算，這相比于普通鋼筋混凝土結構的設計而言過程較為復雜。預應力砼的結構設計中不僅有較大的計算量，還有較為復雜的工藝技術，而工藝技術直接影響了預應力的建設，其技術的好壞對于預應力砼而言會產生明顯的影響。施工技術人員的質量對于預應力砼的結構設計而言也是十分重要的，所以相關企業(yè)需要在此方面召集更為專業(yè)化的團隊。總體而言，預應力砼設計的好壞對其施工有巨大影響，而其施工的好壞決定了設計意圖的貫徹程度和整個工程的最終質量。除此之外，還應注意在施工過程中預應力筋和非預應力筋的位置問題，預應力筋一旦確定了其位置，是不會再改動的，如果預應力筋的位置遭到變動，則會使自身的預應力的承載能力和建立效果發(fā)生改變，對于整體工程建設而言會產生不利影響，所以為防止上述時間的發(fā)生，建議施工前做好施工布置圖，在對整個施工場地進行多次測量，防治發(fā)生問題。

3 結語

綜上所述，根據本文描述的預應力砼的結構特點、工作原理、發(fā)展背景、發(fā)展趨勢，以及在相關多層大跨度框架結構中的應用中可以得知，在整個預應力砼的發(fā)展中還存在著很多不足之處。希望相關部門可以大力發(fā)展該行業(yè)，培養(yǎng)經驗豐富、具有先進學術思想的專業(yè)技術人員，并為預應力砼的發(fā)展提供相應政策和規(guī)范。

參考文獻

[1]馮大斌.我國預應力技術發(fā)展現狀及趨勢，第十四屆全國混凝土及預應力混凝土學術會議論文[C].2007.

[2]鄭文忠，王英.黑龍江省預應力混凝土結構發(fā)展現狀與展望[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2006，38，3：387-389.