民用多高层建筑中预应力平板结构优势分析

王菲

（辽宁理工学院，辽宁 锦州 121013）

1 概述

随着科学技术的进步和城市化进程的不断发展，居民对于建筑空间的不断需求也在随之加大，这就使得建筑结构也在向着大跨度、大柱网、并且实现建筑空间自由分割的方向发展。预应力技术的出现，很好地解决了人们对于建筑空间需求的渴望，特别是对于多高层民用建筑来说，具有更为广阔的应用前景。

目前，多数的民用多高层建筑物通常采用的是传统的框架结构或者框架-剪力墙结构，这种结构降低了人们对于使用空间的需求，导致使用空间大大减少，而且由于随着跨度的增大，框架梁的高度也将随之增大，设计人员为了达到满意的净空不得不提高层高，这也导致建筑材料的增加，从而提高了工程是材料成本。

预应力平板结构是一项新的建筑结构技术，和传统的框架结构相比较，它具有整体受力性好，增加使用空间，能够有效降低层高，节约建筑成本等优点，可为业主和设计单位带来一个优越的建筑方案，而且采用预应力平板结构也体现出更好的经济优势和社会效益。

2 预应力平板结构的技术优势

多高层民用建筑是以居住或办公作为主要用途，通过采用预应力平板结构，施加预应力技术可最大限度减少结构截面高度、实现最大化净空的需要。

通过对比计算发现：常规的多高层建筑一般为9～12m 跨度，如果采用预应力扁梁结构，梁截面可以做到1200mm×600mm，采用预应力平板，一般板厚度只需250～300mm，比采用常规框架梁减少截面高度400～600mm 左右。

对于需要大空间的多高层建筑来说，以常规16.8m×25.2m 的空间为例，如果采用预应力空心板，板厚大约在450～500mm 左右就可以实现，比采用预应力框架梁增600～700mm 净空。

不难看出，在多高层建筑中采用预应力平板结构能够体现以下5 方面的优势：

（1）对于传统的多高层框架结构或框架—剪力墙结构来说，仅仅分隔户型模式已经远远不能满足使用者的需要，发展方向正在向大空间可自由分割方向发展。特别是对于整体结构采用内筒外框的高层建筑，电梯筒体与外框架之间采用预应力平板结构或者采用预应力扁梁+预应力平板的结构形式，可以较大幅度降低整体的结构高度，从而增加有效净空，提高使用者居住环境的舒适度，或者在保证建筑总体高度不变的情况下，可适度增加建筑物的层数，进而达到从整体上增加建筑面积的最终目的。

（2）对于高层建筑的基础筏板来说，一般板厚度均较大，如果采用预应力基础筏板，可以有效的减少筏板的厚度，从而减少钢筋和混凝土用量，减少挖深。此外，预应力技术的使用还能够增强筏板的抗冲切性能，提高整体筏板的受力性能。尤其对高层建筑与裙房基础相连接的大底盘基础，预应力技术还可以起到调整基底反力不均匀分布的作用。

（3）预应力技术对于提高混凝土构件的受力性能起到了良好的作用，克服混凝土楼板结构在受拉区抗拉能力较弱的缺点；提高混凝土结构的耐久性，减少混凝土在受拉区开裂，可延长混凝土结构的使用寿命；提高和改善多高层建筑结构的抗震性能。

（4）对于高层建筑来说，裙房地下室顶板多数情况下会涉及超长问题，混凝土结构容易开裂，同时地下室顶板受温度应力作用变形也会造成相邻高层建筑楼板的开裂，给建筑使用带来影响。预应力技术也能很好地解决结构超长所带来的温度应力问题，有效控制裂缝，提高建筑的耐久性，减少混凝土结构构件的开裂。

（5）预应力施工可以在钢筋绑扎过程中穿插进行，也不会占用总的施工工期，不会带来工期的延误。并且预应力施工一般都有专业的施工单位进行，施工质量可以得到保证。

3 预应力平板结构经济优势分析

在民用多高层建筑中，由于要考虑抗震的要求，预应力平板结构多采用有粘结预应力技术。为了体现预应力技术的经济优势，选取相同的柱网尺寸，均为9m×9m，连续的3 跨，结构净空要求3.6m，载荷情况：恒载1.2kN/m2（考虑面层、吊顶等，包括自重），活载3.5kN/m2。

通过对比预应力扁梁结构和传统的框架梁结构，以及预应力平板结构和普通的混凝土平板结构进行经济分析。

（1）预应力扁梁结构和普通钢筋混凝土框架梁结构对比。

预应力扁梁结构设计情况和经济分析如表1 所示。

表1 预应力扁梁结构

普通钢筋混凝土框架梁结构设计情况和经济分析如表2所示。

表2 普通钢筋混凝土框架梁结构

（2）预应力平板结构和普通的混凝土平板结构对比。

预应力平板结构设计情况和经济分析如表3 所示。

表3 预应力平板结构

普通的混凝土平板结构设计情况和经济分析如表4 所示。

表4 普通的混凝土平板结构

通过上述计算、分析，预应力结构体现出来明显的技术和经济优势，主要体现在可以减小层高，增加净空，并且相比于普通的混凝土结构也体现出明显的经济优势，预应力结构设计方案的造价均低于传统的普通混凝土结构。从减小结构层高方面来看，预应力平板结构层高减少较多，虽然相较于预应力宽扁梁造价来说造价有所提高，但是预应力平板结构从建筑总高度不变的情况下考虑，在每层层高均可减小的情况下，可以多建几层，从而实现其经济优势。

4 结语与展望

随着城市现代化的发展，土地正在渐渐成为有限资源，因此建筑物的高度在不断增加。有时，建筑物的高度还会受到城市规划的限制。在这种情况下，预应力技术的使用给业主和设计单位带来了一个更好的技术和经济选择，多高层建筑采用预应力平板结构无疑是一个明智的选择。对于民用多高层建筑来说，在层高受限的情况下，采用预应力平板结构，所带来的综合效益将非常明显。预应力技术除了减低结构层高、减轻结构自重、降低建筑造价之外，还能减少室内外分装饰装修费用、空调采暖费用等，给业主带来更多综合效益。

由于预应力技术有其特有的技术和经济优势，未来将不止会在民用建筑领域大力推广和应用，在工业建筑领域也会得到大面积的使用。