探究预应力技术在工民建框架结构设计中的应用

林华明

摘要：预应力混凝土技术目前已广泛用于各类建筑结构，由于其提高了结构刚度和抗裂性，较大幅度减少梁截面高度及板厚度，使建筑高度降低，增加了结构的跨度。本文主要探讨了通过对预应力技术进行分析，并提出一些措施，期望能更好的促进预应力技术在工民建框架结构设计中的应用。

关键词：预应力混凝土技术；工民建；框架结构设计；应用

引言：随着建筑科技的不断发展，预应力技术也取得了长足的进步，从结构设计理论和方法、材料和施工工艺、规范规程等方面均已成熟，应用日益普及，近年发展迅速。预应力混凝土技术大大增强了混凝土的质量，有力缩减了施工成本，获得了极大的经济和社会效益。预应力混凝土技术在工民建施工建设中，起着重要的作用，而对于建设施工的管理和操作人员来说，深入了解和扎实掌握这项技术，是十分必要的。

一、预应力技术概述

无论是大小建筑，都存在预受力部位。从广义的角度来论述，预应力指的是建筑工程结构还未受到外界压力时，建筑单位会针对工程预受力部位进行人工施压。这种人工施加的压力就是预应力，建筑单位借助这种力量来保障整个工程项目的质量。在建筑施工中预应力技术的运用主要在于混凝土工程。在混凝土工程中使用预应力技术的目的是在混凝土结构中产生预应力状态，对外荷载产生的拉应力进行抵销或者减弱。施工人员要构建混凝土的系统构件，提高混凝土的抗压度，弥补混凝土的低抗拉度，延缓混凝土的开裂。

预应力混凝土结构一般使用钢材和高强度混凝土以提高其抗剪、抗压、抗渗和抗疲劳的能力。在混凝土工程中使用预应力技术也可以节约混凝土和钢材的应用，减轻建筑结构的重量，减少挠度和开裂度，预应力技术也能够美化建筑物的外观预应力技术从实际运用的角度来论述，主要是利用浇筑的混凝土模块，使项目的混凝土结构产生较强的耐压力和承载力，能承受多个角度的较大压力。从调查结果来看，我国工民建中使用预应力技术的情况是普遍存在的，而且预应力技术在工民建筑中的比重很大，是建筑项目质量的衡量指标。因此，在混凝土工程中预应力技术的应用非常广泛。

二、预应力混凝土技术优势

预应力结构具有设计结构安全可靠，施工有章可循特优良特点。预应力结构一直都是我国《混凝土结构设计规范》、《混凝土结构施工验收规范》的重要组成部分，为适应现代预应力技术的发展， 国家相继颁布了 《预应力混凝土结构设计建议》、《无粘结预应力混凝土结构技术规程 》、《预应力混凝土结构抗震设计规程》、《建筑工程预应力施工规程》及预应力材料及体系方面的一系列标准，这些规范规程标准的出台，使预应力混凝土技术更加成熟，设计施工有章可循，结构安全可靠。预应力混凝土结构在全世界已经使用了近 70 年，无粘结预应力结构在美国也使用了近 40 年。

预应力混凝上构件因其施工工艺的特殊性，故具有很多非预应力构件没有的优点，主要归纳有以下六点：第一，构件在使用性能及耐久性方而均得到极人强化。第二，构件截而而积更小，因此自重更轻。第三，高性能钢筋的优良性能在预应力构件中得到更加充分的发挥。第四，预应力构件裂缝闭合及变形回复性能均更加优良。第五，构件在抗剪承载力方而的表现更佳。第六，构件对疲劳损伤的表现更佳。

三、预应力技术分类

预应力技术按照不同分类方法，具体可以划分以下4类：

1、按照结构制作先后顺序分为先张法及后张法。

2、按照对钢筋施加预应力的方法分为机械张拉及电热张拉。

3、按照使用的钢筋分为预应力冷拔低碳钢兹混凝上、预应力混凝上及预应力钢绞线混凝上。

4、按照预应力结构受力特点分为：部分预应力混凝上结构、无粘结预应力结构及预应力芯棒、叠合结构。

四、预应力在工民建框架结构设计中的应用

1、在加固施工过程中预应力技术的应用。为有效提高现有建筑施工的承载力及增加建筑物的使用寿命，通常情况下，施工企业为选用补强构件和改善结构性能的加固方式来达到建筑设计的需求。目前房建施工中最常见的加固方法有：建筑面补强层加固、改变结构受力体系加固以及体外预应力加固等。在具体施工过程中，有效降低混凝土结构在加固施工过程中的初始应变是卸载的主要目的。对构件先进行预应力的施加，使压应力在构件受拉区产生，拉应力在受压区产生，这样就可以有效减小在初弯矩时构件的压应变和拉应变，还可以在极限承载力状态下提高构件的应变增量和应力，使钢筋加固功能得到充分发挥。

2、预应力技术在转换层结构中的應用。随着城市范围的扩大和土地资源的紧张，高层建筑在建筑施工中已经占据了较高的比例。而在高层建筑的施工过程中往往会出现受力不合理的现象。高层建筑的第一层空间也就是高层建筑的底部的空间往往比较大，造成楼层的受力不均，这就出现了转换层结构。为了防止楼层受力不均而对高层建筑的稳固性产生影响，以预应力混凝土材料来代替普通材料，以预应力混凝土的高承受能力和高强度来实现转化层结构的稳固。

3、预应力技术在受弯结构中的应用。由于粘贴碳纤维的片材的强度较高、施工便利，粘贴碳纤维的片材在预应力加固受弯构件的施工过程中使用的比较频繁。在施工的过程主要注意的是，如果混凝土内部已经产生了初始内应力，且已经进行了抗应变结构和初始压应变的加工，则一旦混凝土的受压区压应变到达并超过极限压应变，则混凝土构件的极限承载能力就会被赶超。因此，在受弯结构中，要在粘贴碳纤维的片材投入应用之前先对其施加预应力，使粘贴碳纤维的片材具有初始抗应力。只有这样才能保证粘贴碳纤维的片材具有良好的强度和应力，以应对混凝土构件被破坏的情况。

4、先施工队选择粘接预应力框架梁。这主要是因为此框架梁可以满足建筑法规中抗震的要求与此同时，还能控制一些负荷面积较大的框架梁高跨度，使高跨比稳定在1/18―1/30之间，这种受力情况对整个建筑项目功能有促进作用在这种受力设计方法中，建筑截面大小的控制指标就是“预应力度”，在笔者调查的其他项目中也是这种情况河见这个设计理念的实用性较强而上述比值可以描述为：建筑项目截面中预应力钢绞线与非预应力钢绞线的比值根据工民建的相关要求结合建筑项目所在城市的地理位置特点施工队充分考虑了地震对建筑的影响在施工过程中多方面考虑了建筑截面的设计不能单纯通过增加预应力钢绞线数量的方式来提高高粱框架结构的承载力应当在预应力梁柱的设计过程中，既要减小截面面积又要保证非预应力筋的结构安全。

五、结束语

经过不断的工程实践和探索，预应力技术已日趋成熟。工民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。

参考文献

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