预应力钢筋混凝土结构技术在建筑中的应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:engineer2007
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  摘要:钢筋混凝土构件在承受荷载之前,对构件的受拉区内事先施加了一定的压力,在这种压力的作用下,混凝土产生了压缩变形,这就是预应力混凝土。本文主要对预应力钢筋混凝土结构技术在建筑中的应用进行了简要分析。
  关键词:预应力;钢筋混凝土;结构
  中图分类号:TV331文献标识码: A
  引言
  通常来说,因为混凝土抗拉强度主极限拉应变小,在使用荷载条件下,普通钢筋混凝土结构往往会有裂缝。对于构件来说,实际上决不允许出现开裂现象,相关的受拉钢筋的应力很小;而对于允许开裂的构件来说,一旦受拉钢筋应力过大,则裂缝太大。因此,普通钢筋混凝土的应用中,高强度钢筋不能发挥作用,而提高混凝土强度等级的作用更不明显,只有预应力混凝土结构能起作用,所以它已成为当前土木工程领域的重要结构形式.
  一、预应力钢筋混凝土的结构特点及应用
  预应力混凝土构件可以延缓混凝土构件发生开裂现象,又能使构件的抗裂度和刚度得以增强,最终实现节约钢材、减轻自重的目的。换句话说,它在一定程度上摒弃了普通混凝土的缺点,为采用高强度混凝土提供了充分准备,所以工程人员一定要优先采用预应力结构。
  1、控制裂缝等级较高的结构
  首先要求裂缝控制等级较高的结构构件,比如水池、油罐、水利、港口工程结构物等等,这些都要具备较高的密闭性和耐久性,特别是在裂缝控制区,要求极严,只有采用预应力混凝土结构才能满足要求,确保结构不出现裂缝,不出现裂缝宽度允许超出极限值。
  2、采用高强轻质的材料结构。现代化建设的工程构造中,由于大跨度和承受重型构件的应用越来越普及,要满足这些工程建设的需求,尽量选取高强轻质材料,其结构能减小截面、削弱自重。另外,如果对其结构变形造成的裂缝进行控制,就必须采用预应力混凝土结构,用来提高刚度,减小变形,控制裂缝,才能真正发挥高强度材料的使用价值。
  3、控制刚度和变形高的结构。在工程建设中,对于刚度和变形控制结构的要求较高,所以对构件刚度和变形的控制要求也越来越严,比如厂房吊车梁,应用预应力混凝土结构进行施工,构件抗裂度会大大增强,并能减小其裂缝的宽度,有效控制变形。此外,在预压应力的偏心作用下,构件会发生反拱,这种情形还可以抵消或减小荷载在应用过程中造成的变形。
  二、预应力钢筋混凝土的结构形式
  1、预应力平板结构
  一般来说,钢筋混凝土梁板结构体系,要在柱间和隔墙下设置框架梁及次梁,设置完之后就会使室内出现纵横交错的明梁,楼层的有效高度也因此大大降低,不仅影响了使用功能和室内美观,给装修也造成了不便。由于室内存在明梁,就限制了隔墙布置的任意性,给重新调整室内功能增加了难度。通常情况下,一栋建筑物在使用期内难免会对空间进行重新分隔,适当的变换其使用功能,这些都是十分正常的,办公楼建筑和商场建筑更是如此,几十年都保持原样是不可能的。如果在设计中楼盖体系采用了预应力平板结构或普通钢筋混凝土平板结构,就可以轻松的解决以上问题。如果在工程施工中采用普通的钢筋混凝土无梁平板结构,由于这种结构具有较多的内隔墙,附加荷载也较大,为了在扰度及裂缝控制上满足相关规范的要求,就需要在浇筑普通钢筋混凝土平板的时候增加普通钢筋的用量,这样一来就增加了成本。因此,这种方法不经济。要切实提升楼盖的抗裂性能,就需要减薄板厚,进一步减轻结构自重,提高建筑物的使用功能,就需要采用高效预应力混凝土结构技术。在实际工程中,后张部分预应力混凝土无梁平板结构是一个很好的选择。这种结构技术除了在局部少数有隔墙的地方及洞口边缘保留梁和必要的边梁之外,取消了室内明梁,仅仅设置了暗梁以改善楼板的受力性能。与各种预应力结构相比,这种结构具有很多的共性,其优点主要表现在以下几个方面:第一,减少了地下室埋深,基坑的开挖深度也有所改变。第二,使楼层的净空高度有所增加,有时候还能减少层高。第三,大大改善了结构的使用功能。第四,提升了抗裂性能,节约了钢筋用量,能对结构造价进行有效的控制。第五,施工更加方便,也比较快捷,往往施加预应力之后就可以拆除模板。
  2、预应力混凝土大板结构
  目前,工程施工中大板结构的应用范围越来越广。比如,平面为井字形的建筑,由于高档商品房的房间内往往没有梁,而普通的梁板结构无法实现相应的功能。使用无粘结预应力大板结构方案之后,由于每层都是由几块大板组成,户内隔墙就落在了预应力大板上,这样在建筑布置的时候就会十分方便。
  3、转换层结构
  近年来,我国城市建设的规模越来越大,高层建筑在很多城市层出不穷。在这些高层建筑中,综合性和多功能的建筑所占的比例很大。在这些建筑的下部,往往分布着需要大空间、大柱网的公共设施,这种分布情况从受力的角度来看是不合理的。解决这种矛盾的主要方式就是设置结构转换层。目前,预应力技术的发展速度很快,工程施工费用和预应力材料价格的下降趋势较为明显。因此,在工程施工中使用预应力混凝土结构的成本较低。在这种情况下,在高层建筑转换层结构中预应力技术的应用越来越多。采用预应力技术在施工和结构方面的优点很多,比如可以控制裂缝和挠度、减少截面尺寸等。一般来说,只要在构造处理和预应力的使用方面比较得当,预应力结构的抗震效果就能得到有效的保障。另外,转换构件的尺寸越小,其抗震效果也会越强。
  三、预应力钢筋混凝土结构存在的问题与对策
  伴随着高科技的不断发展,高效预应力混凝土技术使用已波及全国,在房屋建筑工程领域的应用空前繁荣。然而,由于房屋建筑不同于其他行业,其发展速度有限,目前仍处于由普通钢材向高效预应力混凝土方面发展过渡时期。当然,由于“现浇后张”现象严重,预应力混凝土结构的发展很不平衡,我们必须进一步分析预应力混凝土结构存在的问题及解决方案。
  1、造价问题。在中国的工程施工过程中,“现浇后张”型无粘结预应力混凝土的造价向来呈偏高趋势,已引起工程界的强烈关注。比如,由于普通钢筋用量比较多,使得现浇后张无粘结平板的造价也变得非常昂贵。在工程施工过程中,普钢用量充足,担心无粘结筋耐久性,能否用作强度的第二道防线,由于受限于国情,我国目前的工艺还不能完全满足全封闭防水的基本要求,再加上设计、技术,以及缺少监督管理体制原因,所以,要从根本上降低普通钢筋的使用数量,一定要集中精力认真解决单根钢绞线无粘而形成套装置全封闭防水难题。
  2、预应力混凝土知识更新和技术改造问题。从近来年的工程建设情况来观察,我国大多数工程企业都喜欢用冷处理普通钢筋预应力筋,因为设备简单,极其符合中国国情,在一定程度上促进了我国预应力混凝土的快速发展。另外,当苏联的设计规范达到对其构件截面核算时,我们的书本教材只有规范条义和单凋的公式解释,基本上没有对教材进行科学编写,呈现给技术人员的只是一大堆公式、符号、规定,以及繁杂的计算过程,这种情况很难形成准确统一被认可的概念,最终让技术人员无法学到科学的和系统的实际应用技能知识。因此,为了更新知识、改造技术,我们需要摆脱陈旧预应力混凝土规范,转向吸取并采纳国外先进的现代化预应力混凝土知识,满足现代化工程建筑设计应用的根本需求,使我国预应力混凝土的知识得到更新,技术得以改造。
  结束语
  预应力鋼筋混凝土的结构拥有很多优点,在未来的世界,其结构的发展前途很可观。虽然预应力钢筋混凝土结构的构造、施工等一系列相关应用事项的难度都大于普通混凝土,但是在专业工程人员的努力钻研下,预应力钢筋混凝土材料规范日趋完善,而且越来越多的工程人员都积累了丰富的技术与管理经验。不管怎么说,在未来的国家工程建设领域内,预应力钢筋混凝土技术必将更上一层楼。
  参考文献
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