预应力混凝土结构的理论与应用
摘 要】预应力混凝土作为现代混凝土的发展趋势之一,在商品建筑中的应用越来越广泛。预应力混凝土正以其跨度大、自重轻、节约建筑材
料、节省建筑层高、改善建筑与结构功能等突出的优点,可以有效解决以往高层建筑中较难解决的大空间的使用要求,提高建筑的综合经济效益。
【关键词】预应力混凝土;理论原理;应用
1引言
预应力混凝土技术经过半个世纪的发展,目前在世界各国范围内普
遍应用的一项新技术。预应力技术使用的范围和数量,已成为衡量一个
国家建筑技术水平的重要标志之一。它已经由以往的单层、多层房屋、
公路、铁路桥梁、轨枕、电杆、压力水管、储罐、水塔等的应用扩大到高层
建筑、地下建筑、高耸结构、水木结构、海洋结构、机场跑道、核电站压力
容器及大吨位船舶等方面,且已越来越被广大工程技术人员所接受。所
谓预应力混凝土结构,就是在荷载作用之前对构件施加压力,使在荷载
作用时的截面受拉区预先存在压应力的混凝土结构。由于截面预加了
压应力,可以完全或部分地对消因荷载而产生的拉应力,混凝土就能不
再出现裂缝或至少推迟裂缝的出现。因此,预应力混凝土结构可显著地
提高构件的抗裂性和截面刚度。同时,也使得高强度钢筋及高强度混凝
土得以应用,极大地提高了构件的承载能力。
2我国预应力混凝土技术发展现状
2.1原材料性能较好
预应力钢材由过去强度低、品种杂、质量不稳定、供不应求的现象转
变成强度逐渐提高、品种规格齐全、质量优异的高效预应力钢筋,满足了
设计、施工等技术要求。
2.2关键技术水平提高
大吨位张拉用千斤顶和锚、夹具的研制成功及使用,较好地解决了
预应力施工工艺中的关键技术,保证了预应力技术的应用和发展。
2.3规范规程已基本配套
《混凝土结构设计规范》、《无粒结预应力混凝土结构技术规程》、《预
应力钢筋锚具、夹具和连接器》等国家产品标准和应用技术规程,及《无
粘结预应力钢筋专用防腐润滑脂》、《预应力用液压力千斤顶》等一批国
家及地方技术规程和产品标准也已基本配套到位。满足了工程需要,使
预应力各项技术有章可循。
2.4建造了具有国际先进水平的预应力混凝土结构
应用预应力混凝土技术,我国已建设了一批有国际先进水平的预应
力混凝土工程。如:柱网尺寸最大的南京国际展览中心工程(柱网尺寸
25m×27m);层数最多的广东国际大厦主楼(63层);最高的青岛中银大
厦(241m),这说明我国的预应力混凝土技术已达到了一个相当高的
水平。
3预应力混凝土施加预应力的方法
预应力混凝土构件的制作方法有先张法和后张法。
3.1先张法
在混凝土灌筑之前,先将由钢丝钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉
到某一规定应力,并用锚具锚于台座两端支墩上,接着安装模板、构造钢
筋和零件,然后灌筑混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后,放
松两端支墩的预应力筋,通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土
而产生预压应力。先张法以采用长的台座较为有利,最长有用到一百多
米的,因此有时也称作长线法。
3.2后张法
先灌筑构件,然后在构件上直接施加预应力的方法。一般做法多是
先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋和零件,然后安装模板和灌
筑混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土达到强度后,
用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并锚于梁的两端,预压应力通过
两端锚具传给构件混凝土。为了保护预应力筋不受腐蚀和恢复预应力
筋与混凝土之间的粘结力,预应力筋与套管之间的空隙必须用水泥浆灌
实。水泥浆除起防腐作用外,也有利于恢复预应力筋与混凝土之间的粘
结力。为了方便施工,有时也可采用在预应力筋表面涂刷防锈蚀材料并
用塑料套管或油纸包裹的无粘结后张预应力筋。
4预应力技术的工程应用
4.1高层结构中预应力混凝土的应用
近年来,预应力混凝土在高层建筑结构中的应用有很大的发展,并
且取得了较好的经济效益,主要主要体现在:无粘结预应力混凝土平板
和预应力扁梁用于高层建筑的楼盖中,具有降低层高,节约钢材,简化模
板,加快施工等显著的效果;预应力混凝土饰面保温复合墙板应用,在满
足建筑外墙装饰的多样性、耐久性的同时,又在保温节能、工业化生产、
快速施工等方面发挥了巨大的优势;预制预应力构件和现浇相结合的装
配整体式高层建筑结构越来越多;随着预应力施工技术及耐久性技术的
完善,一些更适合应用预应力混凝土的新结构体将得到极大的发展。如
悬挂式建筑的出现。
4.2装配整体式结构中预应力技术的应用
由于预制构件具有工厂化规模生产的诸多优点,如质量控制水平
高、耐久性好、模板周转率高、损耗小等,从而使其具有较好的技术、经济
指标。因而,预制预应力构件和现浇相结合的装配整体式结构在现代建
筑中的应用比重也越来越大,表现为大跨度的空心楼板、工业建筑中的
屋架、吊车梁、屋面板、多层及高层建筑中的长跨预应力空心板、T型板、
大型预应力墙板以及预制梁板现浇或预制梁、板、柱与现浇节点相结合
的各种装配整体式建筑结构等。
5结束语
为适应我国经济的发展,预应力混凝土结构的应用范围将更加广
阔,因此我们应加强提高预应力技术水平的科研工作。和发达国家相
比,我们预应力混凝土工程的研究相对落后。设计和施工的分离也是影
响我国预应力混凝土结构迅速发展的因素之一。因此有必要成立大型
强而有力的预应力混凝土工程公司,承担重大预应力混凝土工程,并担
负新技术开发研究,并做好与设计和施工之间的联系,以提高我国的预
应力技术水平。
参考文献:
[1]杨宗放,方先和.现代预应力混凝土施工.北京:中国建筑工业
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[2]王华.建筑业10项新技术应用.南京:江苏科学技术出版
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[3]吴元乃等.建筑业10项新技术及其应用.北京:中国建筑工业
出版社,2001
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