民用多高層建筑中預應力平板結構優勢分析

王菲

（遼寧理工學院，遼寧 錦州 121013）

1 概述

隨著科學技術的進步和城市化進程的不斷發展，居民對于建筑空間的不斷需求也在隨之加大，這就使得建筑結構也在向著大跨度、大柱網、并且實現建筑空間自由分割的方向發展。預應力技術的出現，很好地解決了人們對于建筑空間需求的渴望，特別是對于多高層民用建筑來說，具有更為廣闊的應用前景。

目前，多數的民用多高層建筑物通常采用的是傳統的框架結構或者框架-剪力墻結構，這種結構降低了人們對于使用空間的需求，導致使用空間大大減少，而且由于隨著跨度的增大，框架梁的高度也將隨之增大，設計人員為了達到滿意的凈空不得不提高層高，這也導致建筑材料的增加，從而提高了工程是材料成本。

預應力平板結構是一項新的建筑結構技術，和傳統的框架結構相比較，它具有整體受力性好，增加使用空間，能夠有效降低層高，節約建筑成本等優點，可為業主和設計單位帶來一個優越的建筑方案，而且采用預應力平板結構也體現出更好的經濟優勢和社會效益。

2 預應力平板結構的技術優勢

多高層民用建筑是以居住或辦公作為主要用途，通過采用預應力平板結構，施加預應力技術可最大限度減少結構截面高度、實現最大化凈空的需要。

通過對比計算發現：常規的多高層建筑一般為9～12m 跨度，如果采用預應力扁梁結構，梁截面可以做到1200mm×600mm，采用預應力平板，一般板厚度只需250～300mm，比采用常規框架梁減少截面高度400～600mm 左右。

對于需要大空間的多高層建筑來說，以常規16.8m×25.2m 的空間為例，如果采用預應力空心板，板厚大約在450～500mm 左右就可以實現，比采用預應力框架梁增600～700mm 凈空。

不難看出，在多高層建筑中采用預應力平板結構能夠體現以下5 方面的優勢：

（1）對于傳統的多高層框架結構或框架—剪力墻結構來說，僅僅分隔戶型模式已經遠遠不能滿足使用者的需要，發展方向正在向大空間可自由分割方向發展。特別是對于整體結構采用內筒外框的高層建筑，電梯筒體與外框架之間采用預應力平板結構或者采用預應力扁梁+預應力平板的結構形式，可以較大幅度降低整體的結構高度，從而增加有效凈空，提高使用者居住環境的舒適度，或者在保證建筑總體高度不變的情況下，可適度增加建筑物的層數，進而達到從整體上增加建筑面積的最終目的。

（2）對于高層建筑的基礎筏板來說，一般板厚度均較大，如果采用預應力基礎筏板，可以有效的減少筏板的厚度，從而減少鋼筋和混凝土用量，減少挖深。此外，預應力技術的使用還能夠增強筏板的抗沖切性能，提高整體筏板的受力性能。尤其對高層建筑與裙房基礎相連接的大底盤基礎，預應力技術還可以起到調整基底反力不均勻分布的作用。

（3）預應力技術對于提高混凝土構件的受力性能起到了良好的作用，克服混凝土樓板結構在受拉區抗拉能力較弱的缺點；提高混凝土結構的耐久性，減少混凝土在受拉區開裂，可延長混凝土結構的使用壽命；提高和改善多高層建筑結構的抗震性能。

（4）對于高層建筑來說，裙房地下室頂板多數情況下會涉及超長問題，混凝土結構容易開裂，同時地下室頂板受溫度應力作用變形也會造成相鄰高層建筑樓板的開裂，給建筑使用帶來影響。預應力技術也能很好地解決結構超長所帶來的溫度應力問題，有效控制裂縫，提高建筑的耐久性，減少混凝土結構構件的開裂。

（5）預應力施工可以在鋼筋綁扎過程中穿插進行，也不會占用總的施工工期，不會帶來工期的延誤。并且預應力施工一般都有專業的施工單位進行，施工質量可以得到保證。

3 預應力平板結構經濟優勢分析

在民用多高層建筑中，由于要考慮抗震的要求，預應力平板結構多采用有粘結預應力技術。為了體現預應力技術的經濟優勢，選取相同的柱網尺寸，均為9m×9m，連續的3 跨，結構凈空要求3.6m，載荷情況：恒載1.2kN/m2（考慮面層、吊頂等，包括自重），活載3.5kN/m2。

通過對比預應力扁梁結構和傳統的框架梁結構，以及預應力平板結構和普通的混凝土平板結構進行經濟分析。

（1）預應力扁梁結構和普通鋼筋混凝土框架梁結構對比。

預應力扁梁結構設計情況和經濟分析如表1 所示。

表1 預應力扁梁結構

普通鋼筋混凝土框架梁結構設計情況和經濟分析如表2所示。

表2 普通鋼筋混凝土框架梁結構

（2）預應力平板結構和普通的混凝土平板結構對比。

預應力平板結構設計情況和經濟分析如表3 所示。

表3 預應力平板結構

普通的混凝土平板結構設計情況和經濟分析如表4 所示。

表4 普通的混凝土平板結構

通過上述計算、分析，預應力結構體現出來明顯的技術和經濟優勢，主要體現在可以減小層高，增加凈空，并且相比于普通的混凝土結構也體現出明顯的經濟優勢，預應力結構設計方案的造價均低于傳統的普通混凝土結構。從減小結構層高方面來看，預應力平板結構層高減少較多，雖然相較于預應力寬扁梁造價來說造價有所提高，但是預應力平板結構從建筑總高度不變的情況下考慮，在每層層高均可減小的情況下，可以多建幾層，從而實現其經濟優勢。

4 結語與展望

隨著城市現代化的發展，土地正在漸漸成為有限資源，因此建筑物的高度在不斷增加。有時，建筑物的高度還會受到城市規劃的限制。在這種情況下，預應力技術的使用給業主和設計單位帶來了一個更好的技術和經濟選擇，多高層建筑采用預應力平板結構無疑是一個明智的選擇。對于民用多高層建筑來說，在層高受限的情況下，采用預應力平板結構，所帶來的綜合效益將非常明顯。預應力技術除了減低結構層高、減輕結構自重、降低建筑造價之外，還能減少室內外分裝飾裝修費用、空調采暖費用等，給業主帶來更多綜合效益。

由于預應力技術有其特有的技術和經濟優勢，未來將不止會在民用建筑領域大力推廣和應用，在工業建筑領域也會得到大面積的使用。