关于预应力混凝土大板结构设计分析及其展望

王高寒

摘 要 现如今，我国房地产行业飞速发展，高层建筑的数量明显增多，而常见的梁板结构体系不能顺应建筑结构在功能方面的需要。在混凝土大板结构中，后张无黏结应力混凝土大板是一种较为常见的结构形式，本文将主要对预应力混凝土大板结构设计问题进行分析。

关键词 建筑工程;预应力混凝土大板结构;实例分析

1预应力混凝土大板结构概述

预应力混凝土结构通常指的是建筑结构未受到外荷载时，采取人为措施使结构内部呈现应力状态。在结构使用过程中，受拉应力作用的区域会先承受压应力。而压应力与使用中产生的拉应力是一对作用力，二者相互抵消后可有效提高结构的刚度，减小裂缝的深度。

1.1 工程适用条件

很多建筑工程均可采用预应力混凝土大板结构，如某建筑，其为井字形平面，每一楼中有8户居民，建筑的层高为2.8m，建筑的档次较高，建筑室内不可出现梁结构。但传统的梁结构无法满足这一需要，而在建筑施工中，应用预应力混凝土大板结构可避免建筑内部出现梁结构，同时还可提高布置的灵活性，充分体现了建筑的实用价值。

1.2 大板和小楼板之间的设计差异

首先，隔墙荷载设计。房建结构设计中应严格遵守设计的规范和要求，普通的程序则不能充分结合实际输入隔墙的荷载，其通常是将隔墙的重量分摊到整个大板结构当中，并选择砌块材料为隔墙的主要材料。其次，变量弹性扭矩设计也是非常重要的内容。次梁、楼板和预应力均可引发边梁弹性扭矩，其中最为常见的因素为预应力。对此，在边梁设计中，工作人员需结合实际调整梁结构的宽度和钢筋的面积[1]。最后是模板的开洞处理，工作人员要采取有效措施做好大板房间分隔工作，且设置不同类型的井道口，设计大板时注意妥善处理开洞问题。

2预应力混凝土结构设计要求分析

预应力混凝土结构在预应力张拉施工和工程应用阶段应具有较强的安全性，及良好的延性变形能力，而且其挠度和反拱也需在合理的范围内。再者，要求结构多个截面裂缝的宽度在合理的范围内，从而保证预应力与非预应力筋在工程施工中不会出现锈蚀问题。在工程设计中，设计人员需考慮工程承载力的极限值以及日常应用中的状态，做好结构强度和材料应力的计算工作。

在无黏结预应力混凝土多跨连续结构当中，偶然事件会使跨预应力筋无法充分发挥其作用，根据无黏结的特点可知，其他的跨预应力筋也无法有效发挥出其作用与价值。为确保日后不会出现连续倒塌的问题，要将预应力筋失效时可能出现的情况作为考量的重点内容，且取偶然作用同时出现的可变荷载，结合不同材料的标准强度完成结构承载力的补充设计工作。

在正常极限状态下，一般采取荷载短期效应组合设计的方式，其可确保结构构件的变形与裂缝均处于规定的范围内。为减少结构变形对外观和使用功能的影响，相关人员还需严格限制构件的挠度或反拱值。预应力钢筋主要利用钢丝来构成高强钢丝束和钢绞线，因此其也容易出现钢筋表面锈蚀的现象，在设计中需加大裂缝宽度的控制力度[2]。

3预应力混凝土结构的设计的主要内容

预应力混凝土结构设计是一项复杂的工作，其内容较多，如施工设计验算、适用性验算、承载力设计等，以下笔者就上述内容予以简要分析与阐述。

3.1 施工设计验算

施工中，确定预应力荷载时，应清除第一批预应力损失后的有效应力，并结合工程实际来确定其他的荷载情况。明确施工条件后，方可开展工程施工验算。施工人员要在支撑条件下具有较高的安全性，而且在施工中，结构材料应力需在标准允许的范围之内，且在工程施工中注意采取有效措施，加大对应力筋的控制力度。

3.2 适用性验算

对于预应力混凝土结构中的荷载挠度计算，必须确保挠度值在标准的要求范围之内。以当前规范与裂缝控制的要求来控制黏结预应力混凝土结构裂缝，保证预应力混凝土结构受到较大荷载的情况下，依然不会出现明显的损伤。

3.3 承载力设计

设计阶段，工作人员要科学设计预应力混凝土的多个截面，同时在设计中合理预测预应力出现次弯矩的条件，以混合配筋的方式来完成预应力筋配置工作，优化结构的抗震性。

4预应力混凝土大板结构设计应用

4.1 工程概况

某工程为高层商住两用楼，其主要应用框剪结构，层数为28层，地下室共两层，裙房共四层，四层是结构转换层，单层的建筑面积为987平方米，楼板厚度为120mm，转角和柱位均设有短肢剪力墙。主梁的最大跨度为8m，部分次梁和部分大梁会横向穿过住户房间，室内明梁最高的高度为700m，这明显影响了建筑的使用功能。对此，在设计中，要将建筑主体结构转换层的标准层楼板替换为有黏结预应力大板结构。

经多次协商和讨论后，设计人员决定取消室内明梁，只保留住户分隔墙中的主梁和外墙圈梁，且预应力板应设置为横向的受力构件，板的厚度为200mm左右，预应力筋通常以楼板承受的应力曲线来完成布置工作，且全部为一端固定，一端张拉。张拉端通常设置在中央剪力墙的内侧和外侧圈梁上。预应力张拉的过程中，要将应力控制和伸长值校核充分结合，由设计方提供设计伸长值，规定张拉伸长值在计算值的5%～10%之间。再者，控制应力需充分满足工程设计的要求。

4.2 设计要求

结构在预应力张拉施工的过程中会产生多种作用，所以有必要积极采取科学有效的措施提升预应力混凝土结构的稳定性，完善结构性能。预应力混凝土结构应具备较强的延性变形能力。同时要求预应力混凝土大板的挠度和反拱不得超过规定范围。

此外，在设计中，结构截面裂缝的宽度也需控制在相对科学合理的区间内。设计的过程中，设计人员要结合承载力极限的状态及使用状态，完成结构验算和材料应力验算工作，让结构受到突然的外力作用时可有效确保结构的安全性及稳定性。针对无黏结预应力混凝土多跨连续结构，相关人员需考虑外力作用对预应力钢筋状态所产生的影响。只有充分了解无黏结钢筋的基本特征，才能强化预应力的效果，若预应力钢筋混凝土处于极限状态时，则设计人员需根据荷载短期效应完成设计工作，从而有效的控制结构变形和裂缝的宽度。

5结束语

综上所述，预应力混凝土大板结构在高层建筑设计和施工中得到了广泛应用。在结构设计中，设计人员需结合工程实际，完善工程设计的综合水平。在高层建筑中应用预应力混凝土大板结构形式，可有效减轻楼层的重量，并且也有利于提升工程的经济效益。

参考文献

[1] 于海.论对预应力混凝土大板结构的设计[J].中国科技投资，2014，（A03）：319.

[2] 王淳.关于后张法有粘结预应力施工技术[J].信息记录材料，2017，（08）：61-62.