预应力技术在建筑结构设计中的应用_1

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1、预应力技术在建筑结构设计中的应用　　建筑结构设计中用到预应力技术的地方主要是预应力平板结构、明梁大板框架结构和转换层结构等。　　预应力平板结构　　近年来，建筑楼盖的抗裂性能、板厚、结构自重等均是设计难点，而预应力平板结构则可以有效处理这些问题。预应力无梁平板结构取消了室内明梁，仅仅在楼板周边、尺寸较大洞口周边和少数荷载较重的隔墙下部保留，整个顶板则为一个整体的平面，没有梁体的分割和梁高带来的高差。预应力平板结构的主要优势在于：对于有地下室的建筑，这样的结构能减少基坑开挖深度和地下室埋深，从而减少了建筑耗材，更加经济实用；减少层高，增加了楼层的有效净高；预应力楼板给

2、用户的空间自由度更大，空间可任意组合分隔；避免了由于管线及通风管道的铺设降低层高的问题，同时方便了管道的安装；预应力平板结构的预应力钢筋可以在楼板中产生一个轴向压力，使得平板的刚度提高，挠度减小，抗裂性能也大为提高，同时还减少了钢筋用量，降低了造价；采用后张拉预应力技术的的构件在混凝土强度达到设计强度的75%后即可进行预应力张拉，张拉完成后即可拆除模板，施工速度要快于一般的梁板体系，而且提高了模板的利用率，大大缩短了施工周期。　　预应力平板结构的设计也自成体系，以无粘结预应力混凝土平板结构为例，其设计步骤如下：选择截面尺寸。在初步设计时，按跨高比求出板的最小厚度并

3、且验算所选板厚的抗冲切能力；预应力筋估算，包括预应力筋的线型选择和预应力筋的初步估算；次内力与荷载效应组合计算，可以按照等代框架法或有限元法进行此步；正截面承载力验算；抗冲切验算。　　虽然在目前的预应力平板设计过程中，仍然存在许多争议与问题，主要体现在结构的建模、预应力钢筋的估算与布置、极限状态和承载能力极限状态的验算等等，仍然需要设计人员大量的经验和不断的总结，但是预应力平板结构的优势是显而易见的，相信以后会被越来越多的工程所采用。　　明梁大板框架结构　　明梁大板框架结构是指在柱子间布置框架梁，在大板上布置隔墙的结构体系。这种结构与平板结构有很多相似之处，柱距大

4、可以有效利用空间，省去了室内错综复杂的次梁，增加净高，抗裂性能好，节省材料、节省模板和人工，施工迅速。所不同的是，这种结构体系还带有明梁，仍然属于框架或剪力墙结构，可以用于平板结构所不太适宜的高层或抗震设防烈度比较大的地方。明梁大板框架结构体系配合预应力宽扁梁的使用，效果更明显，比如净跨8米左右的预应力宽扁梁可以做到400～450mm高，而普通混凝土梁的高度一般要做到650～700mm，采用预应力宽扁梁的设计大大节省了楼层净高。这种优点使得它不仅在住宅和办公楼得到了广泛的应用，而且在大型商场以及地下停车场的设计中也大受开发商的欢迎。　　转换层结构　　建筑转换层是指

5、建筑物某层上下部分因平面使用功能的相异而采用了不同的结构类型，通过该层进行结构转换。多用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构，它将上部剪力墙转换为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间。一般来说在大型商住楼的设计中采用的比较多，比如上部住宅剪力墙布置较密，而下部的商场或公共设施却希望有灵活的空间，柱网要大，剪力墙要少，解决这种矛盾最常用的途径就是设置转换层，用以传递剪力，约束变形。然而传统意义上，设置转换层从经济上必然带来造价的提升，许多开发商迫于经济预算都望而止步。于是采用预应力技术的转换层结构就应时而生。通过利用预应力技术的优势，可以有效减少结构构件的截面尺寸，减

6、轻转换层的自重，减少转换层的刚度，以利结构的抗震，更可以有效控制梁板等构件的裂缝和挠度。而随着预应力技术的逐渐成熟，预应力材料及施工费随之降低，目前我国高层建筑转换层结构中采用预应力技术的情况也屡见不鲜了。预应力技术的日趋成熟，不仅能满足实际的基本要求，还能带来明显的经济效益，这些也说明了转换层结构中应用预应力技术的实例越来越多的原因。　　其它的在一些大跨度悬挑结构、仓储筒、塔楼等特种结构设计中，也屡见预应力技术的身影，甚至在地下基础设计中，也有采用预应力技术的尝试。特别是绕丝后张拉预应力混凝土水池，在国内设计使用了几十年，利用预压应力来有效抵消水压，这同古人在木

7、桶周围套上铁箍施加预应力何其类似，这是古代劳动人民的智慧在新时代的再次成功应用。　　经过不断的工程实践和探索，预应力技术已日趋成熟。建筑行业的发展趋势，也给预应力技术的应用带来了广阔的市场空间。凭借其在这一领域的强大生命力和竞争力，预应力技术在以后的时间里将得到更多的应用，也将更加完善。　　[1]张济宁.预应力技术在现代建筑结构设计中的应用[J].中国科技财富，XX:38.　　[2]王方兰.大面积预应力技术在建筑框架结构设计中的应用[J].中小企业管理与科技,XX:122.　　[3]邓永灿.关于建筑工程中结构设计的探讨[J].黑龙江科技信息,XX:251.　　[4

8、]彭洪永.